混合动力驱动方式,概述
- 格式:doc
- 大小:885.50 KB
- 文档页数:17
混合动力汽车双电机驱动系统分析1前言为了有效降低汽车燃油消耗量和尾气排放,满足双积分政策的要求,越来越多的汽车厂商进行推广和研发混合动力汽车。
混合动力汽车利用电池给电机提供动力来源,并通过电机来调节发动机的工作点,可以有效降低油耗和排放,进一步提高整车动力性和经济性[1-2]。
同时,混合动力汽车利用电机制动,借助新增零部件,可以进行有效的能量回收和能量管理,不同的混合动力系统构型方案可以实现不同的扭矩分配功能[3]。
在构型方案上,混合动力汽车可以采用单电机动力系统构型也可以采用双电机动力系统构型,而深混的混合动力系统多采用双电机构型,以便实现全部的混合动力功能,比如串联功能、并联功能和串并联混合功能等。
本文通过对两款典型的双电机系统车型进行技术分析,包括构型方案、系统功能及工作模式等,旨在为后续混合动力系统开发提供借鉴意义。
2本田i-MMD双电机系统构型本田雅阁i-MMD(IntelligentMulti-ModeDrive)系统技术方案结构如图1所示[4],其动力驱动系统主要包括2.0L发动机、驱动电机、发电机、离合器以及传动机构等。
其中,驱动电机、发电机以及离合器集成形成了电动耦合e-CVT,取代了传统的变速箱,发电机始终与发动机相连,主要用于发电,驱动电机与驱动车轮相连,主要用于驱动车辆行驶,在制动的时候,电机可以回收能量对电池进行充电。
雅阁混合动力汽车搭载了i-MMD双电机系统,整车动力来源采用了以驱动电机为主,发动机为辅的设计,可以实现纯电动、混合动力以及发动机直驱的模式功能。
纯电动模式下利用驱动电机驱动车轮;混动模式下发动机启动通过发电机给驱动电机充电,再让驱动电机驱动车轮;发动机直驱模式下离合器闭合,发动机作为动力源与传动系相连驱动车轮。
通过三种模式有效切换,使得车辆表现出了更为出色的动力与节油优势。
图1i-MMD系统技术方案结构[4] 3本田i-MMD双电机系统工作模式3.1纯电动模式驱动。
混合动力汽车电机驱动系统一、混合动力汽车电机驱动系统的特点混合动力汽车以电机驱动为辅助动力,来降低燃料消耗,实现低污染、低燃油消耗。
相较于纯电动汽车,混合动力汽车使用的电驱动系统一般有以下特点:1、混合动力汽车使用的电机的响应要求更高,混合动力汽车上的电机往往要求频繁启停、频繁加速以及频繁切换工作模式。
2、混合动力汽车的电驱动系统具有体积小、质量轻、功率密度和工作效率高等性能,这是因为汽车内部空间有限。
3、相较于纯电动汽车上的电动机,混合动力汽车的电机具有更高的可靠性、抗震性和抗干扰性。
混合动力汽车的电驱动系统的工作环境更为恶劣,干扰更大。
4、传统电动机一般工作在额定功率附近,而混合动力汽车的电机的工作范围相对宽泛。
二、混合动力汽车对驱动电机的要求汽车行驶时需要频繁地启动、加速、减速、停车等,在低速行驶和爬坡时需要大转矩,在高速行驶时需要降低转矩和功率。
为了满足汽车行驶动力性的需要,获得好的经济性和环境指标等,就对电机提出了十分严格的要求。
1. 电压高。
采用高电压可以减少电机和导线等装备的尺寸、降低逆变器的成本和提高能量转换效率等。
2. 高转速。
电机的功率 P 与其转矩 M 和转速 n 成正比,即 P ∝M.n,因此,在 M 一定的情况下,提高 n 则可以提高 P;而在 P 一定的情况下,提高 n 则可降低电动机的 M,采用小质量和小体积的电机。
因此采用高速电机是电动汽车发展的趋势之一。
现代电动汽车的高转速电机的转速可以达到 8000-12000r/ min,由于体积和质量都小,有利于降低整车的装备质量。
3. 转矩密度、功率密度大,质量轻,体积小。
转矩密度、功率密度大指最大转矩体积比和最大功率体积比。
转矩密度、功率密度越大,HEV 电机驱动系统占用的空间越小。
采用铝合金外壳等降低电动机的质量。
各种控制装置和冷却系统的材料等也应尽可能选用轻质材料。
4. 具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能,以满足启动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩;应具有自动调速功能,减轻操纵强度,提高舒适性,能达到与内燃机汽车同样的控制响应。
只是临时替代产品!油电混合动力详解如今节能减排已经成为一件很热门的事同时也是一件很重要的事,大到胡爷爷和奥巴马碰面都要谈。
而对于汽车领域来说,同样也很热门,各个厂家都在竭尽所能的推出各种环保汽车。
为汽车寻找代替能源,降低油耗甚至实现零油耗零排放,已经成为每一家车企的目标。
但在这之前,油电混合动力系统显然更有实际意义。
下面我们将为大家简单介绍混合动力系统的分类和简单工作原理,以及如今各个厂家的混合动力代表车型。
本文导读:1.目前关于油电混合动力汽车有很的说法,微混合、轻度混合动力、重混合动力、插入式混合动力等等,汽车探索为您解读它们分别是什么意思。
2.为您介绍混合动力汽车的发动机有什么特色,所用的电池有哪几种。
混合动力汽车由来已久可能您会觉得难以置信,混合动力汽车已经有了上百年的历史。
大名鼎鼎的费迪南德·保时捷在上世纪末就为一家名为Jacob Lohner的公司开发出一款油电混合动力汽车,甚至造出了四驱版本。
Lohner-Porsche的四驱车型Lohner-Porsche的赛车型号美国专利局关于“Mixed Drive for Autovehicles”的专利如果您有机会查一查美国专利局那些被尘封的资料,会惊奇的发现今年的3月2日距美国的第一个混合动力汽车专利已经过去了整整一个世纪!1909年,身在比利时的德国人Henri Pieper 取得了一项名为“Mixed Drive for Autovehicles”的专利。
分类:目前主要以并联、混联为主,按混合度分类的说法也很常见当然,以上的例子跟我们今天要说的混合动力汽车关系并不大。
现代的混合动力汽车是从上世纪90年代末才开始逐渐发展起来的。
按照其工作方式,大体上可以分为串联、并联和混联三种。
串联式:已经被淘汰简单地说,串联式混合动力汽车的工作方式就是用传统发动机直接通过发电机为电池充电,然后完全由电动机提供的动力驱动汽车。
其目的在于使发动机长时间保持在最佳工作状态,从而达到减排的效果。
课堂教学安排(教案设计)
【新课导入】
☐插电式混合动力汽车的驱动方式比较复杂,有纯电、纯油、油电混合等多种方式。
通过本任务的学习,学员能够熟悉插电式混合动力汽车的驱动方式与技术特点。
【新课讲授】
项目2 解析插电式混合动力汽车的技术特点
任务2 熟悉插电式混合动力汽车的驱动方式和技术特点
☐ 4.1 熟悉插电式混合动力汽车的驱动方式
☐ 4.1.1发动机起动
☐车辆起步时,仅有电机驱动。
此时发动机保持停止状态。
当需要增加驱动力时,电机(作为电动机)起动发动机。
发动机起动控制顺序为:点火开关接通,需要增加驱动力时燃油泵运行,高电压蓄电池通过电机控制器使电机开启并提高转速。
☐ 4.1.2起步和低速行驶(EV模式)
☐在插电式混合动力系统上,如果车速低于10 Km/h,发动机将停止运转。
总结与
☐ 4.1.3 加速行驶(混合模式) ☐ 如果完全踩下加速踏板,此时发动机和电机离合器均闭合,由燃油泵和高电压蓄电池作为动力源,发动机和电机共同驱动混合动力车辆。
【小结】
4.1 熟悉插电式混合动力汽车的驱动方式
【布置作业】
1、试分析插电式混合动力汽车的驱动方式。
插电混合动力工作原理
插电混合动力是一种汽车动力系统,结合了传统的燃油发动机和电动机,以实现更高的燃油效率和更低的尾气排放。
其工作原理如下:
1. 纯电驱动模式:插电混合动力车辆可以使用储存的电能进行纯电驱动。
当车辆启动或低速行驶时,电动机使用电池储存的电能,驱动车辆运动,实现零排放和静音行驶。
2. 并网充电和发动机发电模式:当电池电能不足时,插电混合动力车辆可以通过外部电源进行充电。
通过插入电源线,车辆的电池可以从家庭电网或公共充电站获取电能。
此外,在一些情况下,插电混合动力车辆也可以将发动机调整为发电模式,通过发动机驱动发电机发电,为电池提供能量。
3. 混合动力模式:在需要更高功率或车速要求时,插电混合动力车辆可以将燃油发动机和电动机协同工作,实现混合动力模式。
燃油发动机通过燃烧燃料提供动力,同时驱动发电机发电,为电动机提供额外的电能。
电动机也可以通过回馈制动将制动过程中的能量转化为电能储存在电池中,以供后续使用。
4. 能量管理系统:插电混合动力车辆通过能量管理系统实现各种模式之间的切换和能量分配。
该系统根据驾驶模式和能源需求自动决定何时使用电动机、燃油发动机、外部电源充电或发电模式。
这样可以最大程度地提高能源利用率和车辆性能。
总之,插电混合动力工作原理是通过合理的能量配置和管理,
使燃油发动机和电动机实现协同工作,以实现低排放、高经济性和更优良的驾驶体验。
混合动力汽车的工作原理与维护一、工作原理混合动力汽车是一种结合了内燃机和电动机的动力系统,通过优化两者的工作方式,实现更高效的能源利用和更低的尾气排放。
其工作原理如下:1. 内燃机工作原理:混合动力汽车通常采用燃油发动机作为内燃机,其工作原理与传统汽车相似。
燃油在燃烧室内与空气混合后被点火,产生爆炸推动活塞运动,从而驱动发动机的曲轴旋转。
曲轴通过传动系统将动力传递给车轮,推动汽车前进。
2. 电动机工作原理:混合动力汽车还配备了电动机,其工作原理基于电磁感应。
电动机通过电池供电,将电能转化为机械能驱动车轮。
电动机在低速和启动时提供额外的动力,减少内燃机的负荷,提高燃油利用率。
3. 能量转换与储存:混合动力汽车通过电池储存电能,并在需要时将其供给电动机。
同时,内燃机也可以通过发电机将部分机械能转化为电能,充电电池。
这种能量转换和储存的方式使得混合动力汽车能够更加灵活地调配能源,提高燃油利用率。
二、维护要点为了保持混合动力汽车的良好工作状态和延长使用寿命,以下是一些维护要点:1. 定期更换机油和滤清器:内燃机的机油和滤清器需要定期更换,以确保发动机的润滑和冷却系统的正常运行。
根据车辆使用情况和制造商的建议,定期检查并更换机油和滤清器。
2. 保持电池的良好状态:电池是混合动力汽车的重要组成部分,需要定期检查电池的电量和充电状态。
如果发现电池电量较低,应及时充电或更换电池。
此外,确保电池接触良好,避免腐蚀和松动。
3. 定期检查制动系统:制动系统是车辆安全的重要组成部分,定期检查制动片和制动液的磨损情况,并根据需要进行更换。
确保制动系统的正常工作,减少制动距离。
4. 注意轮胎的保养:轮胎是车辆与地面之间的唯一接触点,定期检查轮胎的胎压和磨损情况,并根据需要进行调整或更换。
合理的胎压和良好的轮胎状况可以提高燃油经济性和行驶安全性。
5. 注意冷却系统的维护:混合动力汽车的冷却系统需要定期检查冷却液的浓度和冷却系统的密封性。
详细解析-油电混合动力工作原理及优势
通常所说的混合动力一般是指油电混合动力,即燃料(汽油,柴油)和电能的混合。
混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。
而且,辅助发动机的电动马
达可以在正常行驶中产生强大而平稳的动力,因此,车主可以享受更强劲的起步、加速。
同时,还能实现较高水平的燃油经济性。
种类:
并联方式
一种是以发动机为主动力,电动马达作为辅助动力的“并联方式”。
这种方式主要以发动机驱动行驶,利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力
的特征,在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时,用电动马达辅助驱动的方式来降低
发动机的油耗。
这种方式的结构比较简单,只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。
串联、并联方式
另外一种是,在低速时只靠电动马达驱动行驶,速度提高时发动机和电动马达相
配合驱动的“串联、并联方式”。
启动和低速时是只靠电动马达驱动行驶,当速度提高时,由发动机和电动马达共
同高效地分担动力,这种方式需要动力分担装置和发电机等,因此结构复杂。
串联方式
还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”。
发动机只作为动力源,汽车只靠电动马达驱动行驶,驱动系统只是电动马达,但
因为同样需要安装燃料发动机,所以也是混合动力汽车的一种。
1。
混合动力汽车的驱动方式3.1 混合动力汽车的定义国际电子技术委员会(International Electro-technical Commission,简称IE C)对混合动力车辆的定义为:“在特定的工作条件下,可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车。
其中至少有一种存储器或转化器要安装在汽车上。
混合动力电动汽车(HEV)至少有一种能量存储器、能量源或能量转化器可以传递电能。
串联式混合动力车辆只有一种能量转化器可以提供驱动力,并联式混合动力车辆则不止一种能量转化器提供驱动力。
”3.2混合动力汽车的驱动类型根据混合动力驱动的联结方式,混合动力系统主要分为以下三类:一是串联式混合动力系统。
串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电,产生的电能通过控制单元传到电池,再由电池传输给电机转化为动能,最后通过变速机构来驱动汽车。
在这种联结方式下,电池就象一个水库,只是调节的对象不是水量,而是电能。
电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节,从而保证车辆正常工作。
这种动力系统在城市公交上的应用比较多,轿车上很少使用。
二是并联式混合动力系统。
并联式混合动力系统有两套驱动系统:传统的内燃机系统和电机驱动系统。
两个系统既可以同时协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车。
这种系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路况。
该联结方式结构简单,成本低。
本田的Accord和Civic采用的是并联式联结方式。
三是混联式混合动力系统。
混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星轮式结构结合在一起,从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。
与并联式混合动力系统相比,混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。
此联结方式系统复杂,成本高。
Prius采用的是混联式联结方式。
根据在混合动力系统中,电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重,也就是常说的混合度的不同,混合动力系统还可以分为以下四类:一是微混合动力系统。
代表的车型是PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。
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BS G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。
从严格意义上来讲,这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车,因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。
在微混合动力系统里,电机的电压通常有两种:12v 和42v。
其中42v主要用于柴油混合动力系统。
二是轻混合动力系统。
代表车型是通用的混合动力皮卡车。
该混合动力系统采用了集成启动电机(也就是常说的Integrated Starter Generator,简称ISG 系统)。
与微混合动力系统相比,轻混合动力系统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:(1)在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;(2)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。
轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。
三是中混合动力系统。
本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic都属于这种系统。
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,可以达到30%左右,目前技术已经成熟,应用广泛。
四是完全混合动力系统。
丰田的Prius 和未来的Estima属于完全混合动力系统。
该系统采用了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。
3.3、串联式混合动力电动汽车(SHEV)3.3.1、串联式混合动力电动汽车的结构串联式混合动力电动汽车由发动机、发电机、电池组、驱动电机和控制器主要部件组成。
发动机仅仅用于发电,发电机所发出的电能供给电动机,电动机驱动汽车行驶。
发动机和发电机集成组成一个系统,即辅助动力单元,当发动机发出的功率超过汽车行驶所需要的功率时,发电机发出的部分电能向电池充电,来延长混合动力电动汽车的行驶里程。
另外电池还可以单独向电动机提供电能来驱动电动汽车,使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。
3.3.2、串联式混合动力电动汽车的驱动模式在串联式混合动力电动汽车上,由发动机带动发电机所产生的电能和电池输出的电能,共同输出到电动机来驱动汽车行驶,电动机是唯一的驱动模式。
串联式HEV 驱动系统的结构图如下图所示。
只有电动机直接与驱动桥相连接(这一点与纯电动汽车相同),而发动机与发电机直接连接产生电能,来驱动电动机或者给蓄电池充电。
汽车行驶时的驱动力由电动机来输出,它将储存在蓄电池中的电能转化为车轮上的机械能。
当蓄电池的荷电状态值(SOC,StateOf Charge)降到一个预定值时,发动机即开始对蓄电池进行充电。
发动机与驱动系统并没有机械地连接在一起,这种方式可以很大程度地减少发动机所受到的车辆的瞬态响应。
瞬态响应的减少可以使发动机进行最优的喷油和点火控制,使其在最佳工况点附近工作。
3.3.3、串联式混合动力电动汽车的优缺点优点:(1)发动机能够经常保持在稳定、高效、低污染的运转状态,使有害排放气体控制在最低范围内,并可采用燃气轮机、转子发动机等其他形式的发动机。
(2)串联式混合动力电动汽车从整体结构上看,只有发电机-电动机的电力系统,其特点更加趋近于电动汽车。
几个大部件总成在电动汽车上布置起来,将有较大的自由度。
缺点:⑴各部件总成各自的功率较大,外形较大,质量也较大,在中小型电动汽车上布置有一定的困难。
⑵在发动机-发电机-电动机驱动系统中的热能-电能-机械能的能量转换过程中,能量损失较大。
因此发动机输出的能量利用率要比内燃机汽车低。
所以,串联式混合动力驱动系统较适合在大型客车上使用,该布置形式更适合于道路复杂的城市工况和山区公路运行。
在环保要求高的市区,汽车在起步和低速行驶时,可以关闭发动机进入纯电动状态,使汽车达到零排放的要求。
随着蓄电池技术的发展,存储能量性能的不断提高,串联式混合动力电动汽车使用发动机的次数越来越少,最终会向纯电动汽车的目标迈进。
3.4、混联式混合动力电动汽车混联式驱动系统是串联式与并联式的综合,它的结构形式和控制方式充分发挥了两种驱动形式各自的优点。
能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配,从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统工作在最优状态,因此更容易实现排放和燃油消耗的控制目标。
一种可能的设计方式是将串联式和并联式的所有部件用一个离合器连接起来,使车辆在某种情况下以串联式工作,在另一种情况下则以并联式工作。
根据不同的驱动条件来选择具有优势的那一种驱动方式。
但是这种布置方式将会比单纯的串联式或并联式增加更多的零部件,导致整车的尺寸增大和复杂程度增加。
丰田Prius 所采用的混合驱动方式丰田Prius 驱动系统的结构图如图所示。
丰田Prius 驱动系统是将发动机、发电丰田prius混合动力电动汽车驱动系统的结构机和电动机通过一个行星齿轮装置连接起来。
动力从发动机输出到与其相连的行星架,行星架将一部分转矩传送到发电机,另一部分传送到电动机并输出到驱动轴。
这种机构有两个自由度,可以自由的控制两个不同的速度(例如:发动机的转速与差速器输入的转速)。
此时车辆并不是串联式或者并联式,而是介于串联和并联之间,充分利用两种驱动方式的优点。
3.5、并联混合动力汽车研究状况3.5.1、并联式混合动力电动汽车的驱动模式并联式混合动力驱动系统结构图如下图所示,发动机和电动机通过某种变速装置同时与驱动桥直接相连接。
电动机可以用来平衡发动机所受的载荷,使其能在高效率区域工作,因为通常发动机工作在满负荷(中等转速)下,燃油经济性最好。
当车辆在较小的路面载荷下工作时,传统车辆的发动机的燃油经济性比较差,而并联式混合动力汽车的发动机此时可以被关闭掉而只用电动机来驱动汽车,或者增加发动机的负荷使电动机作为发电机,给蓄电池充电以备后用(即一边驱动汽车,一边充电)。
由于并联式混合动力电动汽车在稳定的高速行驶下发动机具有比较高的效率和相对较小的质量,所以它在高速公路上行驶具有比较好的燃油经济性。
并联式驱动系统有两条能量传输路线,可以同时使用电动机和发动机作为动力源来驱动汽车,如果其中的一条驱动线路出了问题,另一个仍然可以驱动汽车。
这种设计方式可以使其以纯电动汽车,或低排放汽车的状态运行,但是此时不能提供全部的动力能源。
并联式混合动力汽车通常有以下四种组合驱动方式(如下图):a.驱动力结合式驱动力结合式电动汽车采用一个小功率的发动机,单独地驱动汽车的前轮。
另外一套电动机驱动系统单独地驱动汽车的后轮,可以在汽车启动、爬坡或加速时增加混合动力汽车的驱动力。
两套驱动系统可以独立地驱动汽车,也可以联合驱动汽车,使电动汽车变成四轮驱动的电动汽车。
此种混合动力电动汽车具有四轮驱动的特性。
b. 转矩结合式(双轴式和单轴式) 转矩结合式并联式混合动力电动汽车的发动机通过传动系统直接驱动混合动力电动汽车,并直接(单轴式)或间接(双轴式)带动电动/发电机转动向蓄电池充电。
蓄电池也可以向电动/发电机提供电能,此时电动/发电机转换成电动机,可以用来启动发动机或驱动汽车。
c. 转速结合式转速结合式并联式混合动力电动汽车的发动机通过离合器和一个“动力组合器”来驱动汽车,电动机也是通过“动力组合器”来驱动汽车。
可以利用普通内燃机汽车的大部分传动系统的总成,电动机只需通过“动力组合器”与传动系统连接,结构简单,改制容易,维修方便。
通常“动力组合器”就是一个行星齿轮机构,这种装置可以使发动机或电动机之间的转速可以灵活的分配,但它们组合在特定的“动力组合器”中,因为“动力组合器”使它们的转矩固定在电动汽车行驶时的转矩上,要用调节发动机节气门的开度来与电动机的转速相互配合,才能获得最佳传动效果,从而使得控制装备变得十分复杂。
3.5.2、并联混合动力电动汽车的结构特点及优缺点1结构特点1、两条驱动线路:内燃机和电动机都可以通过各自的驱动线路驱动车路。
2、三种基本驱动方式:发动机单独驱动、电动机单独驱动、发动机和电动机联合驱动。