以丰田双擎技术为例 解析混合动力系统

2015-11-06 18:59:54来源: 互联网
     时至今日,乙醇燃料车、甲醇燃料车、混合动力车、纯电动车、插电式混合动力车、太阳能电动车、氢燃料电池车均层出不穷。

  混合动力车在驾驶和维修保养方面与传统汽车几乎没有区别,实现了比传统汽车油耗减少40%的环保效果,与此同时,混合动力车的动力性能还能提升30%。正是因为在节能环保上更好的兼顾了驾驶体验,混合动力车被认为是目前最有利于普及的环保车。

  提到混合动力车,堪称"鼻祖"的丰田无疑是一枝独秀,实际上,丰田早在1997年12月就发布了世界上第一款量产混合动力车--普锐斯。自第一台普锐斯诞生18年来,丰田混合动力车已经在全球实现了累计销量突破800万辆,全球平均月销量保持在10万辆左右的水平。当然提及丰田混动,更不能忽视著名的THS系统,THS系统全称Toyota Hybrid System,属于混联式混合动力,丰田旗下普锐斯、凯美瑞尊瑞等混合动力车型均搭载的THS系统。

  THS系统主要部件有汽油发动机、永磁交流同步电机、发电机、高性能金属氢化物电池盒以及功率控制单元。其中不同的车型搭载搭载的汽油发动机型号各异,但相同的一点就是采用的阿特金森循环。

  卡罗拉双擎采用了丰田油电混合双擎动力技术,它能够使汽油发动机和电动机协同工作,充分利用各动力源的优势,高效地控制输出分配,从而实现高加速性能和静谧性、低油耗、低排放的并存。

  高效的混合动力技术确保出色的动力性能,同时兼顾低油耗、低排放。卡罗拉双擎1.8L阿特金森循环发动机搭配E-CVT电子无极变速系统,与电动机协调工作。在日常生活尤其是城市道路行驶时最常见的时速20-50公里/小时下,加速达到3.1秒,而百公里油耗仅为4.2升。此外,其高效发动机自身已经最大限度地减少了尾气排放,在单独依靠电动机行驶时,减少环境污染。

  油电混合车的基本架构是引擎+电动马达两种动力系统,再加上控制模块、电池组等。

  一.按照动力系统的搭配方式可分为:

  (1) 串联式 (2) 并联式 (3)串并联式

  串联式(SHEV)特点:

  SHEV是由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成组成。在车辆行驶之初,蓄电池组处于电量饱和状态,其能量输出可以满足车辆要求,辅助动力系统不需要工作,蓄电池输出的直流电经控制器变为交流电后供入驱动电动机、驱动电动机输出的转矩经变速器、传动轴及驱动桥驱动车轮。蓄电池组电量低于60%时,辅助动力系统起动,为驱动系统提供能量的同时,还给蓄电池组进行充电。当车辆能量需求较大时,辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量,发动机-发电机组产生的交流电经整流器变为直流电和电池输出的直流电经控制器变为交流电后供入驱动电动机。

  并联式(PHEV)特点

  PHEV是由发动机与电动机、发动机或驱动电机两大动力总成组成。它们采用"并联"的方式组成驱动系统。电动机的动力要与车辆驱动系统相结合,可以:(1)在发动机输出轴处进行组合;(2)在变速器(包括驱动桥)处进行组合;(3)在驱动桥处进行组合。驱动模式为:1)以发动机驱动为基本驱动模式,独立驱动后驱动轮;2)驱动电动机为辅助驱动模式,能独立驱动前驱动轮;在混合驱动时,发动机驱动的后轮动力与驱动电机驱动的前轮动力进行组合,成为混合四驱动模式

  混联式(PSHEV)特点

  PSHEV是综合SHEV和PHEV结构特点组成的,由发动机、电动机或发动机和驱动电机三大动力总成组成。电动机的动力要与车辆驱动系统相适合,可以在变速器(包括驱动桥)处进行组合,也可以在驱动轮处进行组合。其驱动模式为:1)以发动机驱动为基本驱动模式,带动电动机/发动机,并独立驱动后驱动轮;2)以驱动电动机为辅助驱动模式,能独立驱动前驱动轮;3)在混合驱动时,发动机驱动的后轮动力与驱动电动机驱动的前轮动力进行组合,成为混合四轮驱动模式。

  二.按照Hybrid程度来区分混合动力系统:

  轻度/微混合动力 

  这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机(一般为12V)上加装了皮带驱动启动电机(也就是常说的Belt-alternator Starter Generator, 简称BSG系统)。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机,用来控制发动机的启动和停止,从而取消了发动机的怠速,降低了油耗和排放,但是它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。

 本田"轻混"车型

  中度混合动力 

  该混合动力系统同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同,中混合动力系统采用的是高压电机。另外,中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高,目前技术已经成熟,应用广泛。

  全混合动力

  该系统采用了272-650v的高压启动电机,通过车载电池供电,电动机可以在启动或巡航过程中,单独驱动车辆行驶,在加速或者电池能量不足的情况下,再由内燃机单独或者联合电动机驱动车辆。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度更高。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。

  插电混合动力

  插电式混合动力系统,是一种将纯电动系统和现有混合动力系统相结合的产物。由于车辆带有外接插入式充电系统,车辆可以单独利用电动机行驶较长的距离,将内燃机的工作比例进一步缩小,提供更好的节油比例,但会消耗一定的电能。同时,又解决了目前纯电动汽车巡航里程短的问题。但随着电池技术的发展,插电式混合动力仅仅是一种过渡方案。 

  所以在所有新能源车型中与“弱混”系统相比,"轻混"除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止,还能够实现:在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。

  虽然都采用的是ISG系统,与轻度混合动力系统不同,中混合动力系统采用的是高压电机。中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。完全混合动力系统采用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。在技术层面上"完全混合"还没有"中度混合"成熟。

关键字:混合动力车  丰田  双擎  混合动力

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/1106/article_11747.html
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