561739156379单线机械传动系统 双线 直流电 三线(a) 单轴式转矩结合式(b) 双轴式转矩结合式 三相交流电1-发动机; 3-电动/发电机; 5-蓄电池组; 6-电流转换器; 7-变速器; 8-动力组合器;9-驱动桥图2-4 动力组合器动力组合式
③驱动轮动力组合式 PHEV
驱动轮动力组合式 PHEV 的发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立地驱动 PHEV 的后驱动轮(前轮),驱动电动机通过减速器独立地驱动PHEV 前驱动轮(后轮),故称为驱动轮动力组合式 PHEV(如图2-5所示)。它的驱动模式是以发动机驱动为基本的驱动模式,独立驱动后驱动轮,驱动电动机为辅助驱动模式,独立地驱动前驱动轮,可以和发动机组成混合4轮驱动模式。
5139649单线机械传动系统 双线 直流电 三线 三相交流电1-发动机; 3-电动/发电机; 4- 驱动电动机;5-蓄电池组; 6-电流转换器; 9-驱动桥图 2-5 驱动轮动力组合式 PHEV 结构模型简图
2.2.3混联式混合动力电动汽车(PSHEV)
PSHEV 是综合了 SHEV 和 PHEV 结构特点组成的,由发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成组成。由于电动/发电机必然是装在发动机的输出轴上,才能起发动机飞轮和起动机的作用,也才能保持发动机稳定运转并进行发电。因此电动机的动力要与车辆驱动系统相组合,只有:①在变速器(包括驱动桥)处进行组合;②在驱动轮处进行组合。因此,PSHEV 的驱动力组合有以下不同的组合模式:
①动力组合器动力组合式 PSHEV
动力组合器动力组合式PSHEV亦称转矩结合式PSHEV,其有发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成。在发动机的输出轴上,装有一个电动/发电机,电动/发电机一般只用于快速起动发动机和发电。发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合,然后通过差速器和半轴带动车轮行驶,故称为动力组合器动力组合式 PSHEV(如图2-6所示)。它的驱动模式是以发动机驱动为基本驱动模式,带动电动/发电机通过动力组合器驱动车辆行驶,驱动电动机能够以辅助驱动模式,通过动力组合器驱动车辆行驶,也可以在加速、爬坡时,与发动机组成混合驱动模式。
56134789单线机械传动系统 双线 直流电 三线 三相交流电1-发动机; 3-电动/发电机; 4- 驱动电动机;5-蓄电池组; 6-电流转换器; 7-变速器; 8- 动力组合器; 9-驱动桥 图 2-6 动力组合器动力组合式 PSHEV 结构模型简图
②驱动轮动力组合式 PSHEV
驱动轮动力组合式 PSHEV 有发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成,在发动机的输出轴上,装有一个电动/发电机,电动/发电机一般只用于快速起动发动机和发电。发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立驱动 PSHEV 的后驱动轮(前轮),驱动电动机通过减速器独立地驱动PSHEV 前驱动轮(后轮),故称为驱动轮动力组合式 PSHEV(如图 2-7 所示)。它的驱动模式与并联式驱动轮动力组合式 PHEV 相同,只是发动机可以带动电动/发电机为蓄电池组充电。
137965649单线机械传动系统 双线 直流电 三线 三相交流电1-发动机; 3-电动/发电机; 4- 驱动电动机;5-蓄电池组; 6-电流转换器; 7-变速器; 9-驱动桥图 2-7 驱动轮动力组合式 PSHEV 结构模型简图
2.3 混合动力汽车的特点及比较
2.3.1 串联式混合动力电动汽车的特点
1.串联式混合动力电动汽车(SHEV)的优点:
①SHEV可以类电动状态行驶,结构简单,易于控制。
②发动机工作状态不受汽车行驶工况的影响,能够保持在稳定、高效、低污染的状态下运转,将有害排放气体控制在最低范围所以发动机具有良好的经济性和低的排放指标。
③三大动力总成之间没有机械联系,有较大的自由度,可以独立地布置。
2.串联式混合动力电动汽车(SHEV)的缺点:
①驱动电动机的功率必须是能够克服 SHEV 在行驶过程中的最大阻力,驱动电动机的功率要求较大,外形尺寸也较大,质量较重。
②在发动机-发电机-驱动电动机系统中的热能-电能-机械能的能量转换过程中,能量损失较大,在动力电池组的充、放电过程中也存在能量损耗,能量转换总的综合效率要比内燃机汽车低。
③发动机-发电机组与动力电池组之间的匹配要求较严格,要根据动力电池组 SOC 的变化,自动起动或关闭发动机-发电机组,以避免动力电池组过放电,这就需要更大的电池容量。
2.3.2 并联式混合动力电动汽车的特点
1.并联式混合动力电动汽车(PHEV)的优点:
①PHEV 只有发动机和起动/发电机(或驱动电动机)两个动力总成,PHEV 的两个动力总成(发动机和起动/发电机或发动机和驱动电动机)本身的功率等于 50%~100%的车辆驱动功率,比 SHEV 的三个动力总成的功率、质量和体积要小很多。
②除摩擦损耗外,没有机械能-电能-机械能的转换过程,能量转换总的综合效率要比 SHEV 高。
③起动/发电机是 PHEV 的辅助动力,可以选择得较小。与它们配套的动力电池组的容量也较小,使整车的整备质量大大地降低。
④发动机基本稳定在高效率、低污染的状态下运转。 2.并联式混合动力电动汽车(PHEV)的缺点:
①需要配备与内燃机汽车相同的传动系统,在总布置上基本与内燃机汽车相同,动力性能接近内燃机汽车。发动机的工况会受到 PHEV 行驶工况的影响,发动机的有害气体的排放高于 SHEV。
②发动机驱动模式需要装置离合器、变速器、传动轴和驱动器等传动装置,另外还有起动/发电机(驱动电动机)、动力电池组,以及动力组合器等装置,因此 PHEV 的多能源动力系统结构复杂,布置和控制也更加困难。
2.3.3 混联式混合动力电动汽车的特点
1.混联式混合动力电动汽车(PSHEV)的优点:
①PSHEV 是由三个动力总成组成,三个动力总成的(本身)功率可以等于 50%~100%的车辆驱动功率,比 SHEV 的三个动力总成的功率、质量和体积要小很多。
②PSHEV 可以有多种多样的驱动模式和混合驱动模式供选择,可以使 PSHEV 的节能最佳,有害气体的排放达到“超低污染”。
③驱动电动机可以给发动机提供额外的辅助动力,因此 PSHEV 的发动机功率可以选择得较小,燃料经济性比SHEV 要高。
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