一、混合动力技术的基本原理
Hybrid这个词来源于拉丁语hybrida,意思是杂交或者混合的念思。在技术层面,Hy-brid这个词指一种系统,该系统将两种不同的技术组合在一起来使用。结合驱动锂念,混合动力技术这个概念用于两个方向------双燃料动力和驱动混合动力技术。
1. 双燃料动力
双燃料动力的车,是指其发动机(内燃机)能够燃烧不同类型的燃料,去产生驱动能量。因此,使用矿物燃料和可再生燃料(柴油/生物柴油)或者使用液态和气态燃料(汽油/天然气/液化石油气)的系统越来越为人所知,市场上也越来越常见了。
2. 驱动混合动力
驱动混合动力技术是指将两种不同的动力装里组合在一起来使用,且这两种动力装置的工作原理是不同的。就目前来讲,混合动力技术是指将内燃机与电机组合在一起,这种形式如图1所示。该技术可用作发电机从动能中回收电能(能量回收)、用作发动机来驱动车辆以及用作内燃机的启动机。根据基本结构情况,混合动力驱动分为三种形式,即完全混合动力驱动、中混合动力驱动、微混合动力驱动。
(1)完全混合动力驱动 将一台大功率电机(E-Maschine)与内燃机组合在一起,可以以纯电动方式来驱动车辆行驶。一旦条件许可,该电机会辅助内燃机来工作。车辆缓慢行驶时,是纯粹通过电动方式来提供动力的。可以实现启动-停止功能。还有能量回收功能,用以给高压蓄电池充电。内燃机和电机之间有一个离合器,通过它可以断开这两个系统,如图2所示。内燃机只在需要时才接通工作。
(2)中混合动力驱动 中混合动力驱动在技术上和部件方面都与完全混合动力驱动是一样的,只是它不能以纯电动方式驱动车辆来行驶。它也有能量回收、启动-停止以及助力(Boost)功能。
(3)微混合动力驱动 使用这种驱动结构,电动部件(启动机/发电机)只是用来执行启动-停止功能。一部分动能在制动时又可作为电能使用(能量回收),不能以纯电动方式驱动车辆来行驶。
12V蓄电池的特性针对频繁启动发动机这个特点做了匹配(用在很多奥迪车型上,比如Audi A1)。
3. 完全混合动力驱动
(1)并联式混合动力系统 并联式结构的特点是简单。如要对现有车辆进行“混合动力改造”,就使用这种结构。内燃机、电机和变速器装在同一根轴上,如图3所示。内燃机和电机各自的功率加起来,就是总功率。这种机构设计可以充分利用原车上的件(就是很多件可直接幸来用)。对于四轮驱动车辆来说,并联式混合动力结构可以将动力分配到四个车轮上。
(2)分支式并联混合动力系统 分支式并联混合动力系统除有内燃机外,还有一个电机,两者都安装在前桥上。内燃机和电机所发出的动力经一个行星齿轮机构到达汽车变速器,如图4所示。但与并联式混合动力系统不同的是,本系统不能将内燃机和电机各自的功率加起来传递到车轮上。所产生的功率,一部分用于驱动车辆,另一部分作为电能存储在高压蓄电池内。
(3)串联式混合动力系统 车辆只通过电动机来驱动,内燃机与驱动轴是没有机械连接的。内燃机带动一个发电机,该发电机在车辆行驶时为电机供电或者给高压蓄电池充电,如图5所示。
(4)分支式串联混合动力系统 分支式串联混合动力系统,就是把分支式混合动力系统和串联混合动力系统综合在一起了。该系统有一个内燃机和两个电动机。内燃机和电动机1装在前桥上,电动机2装在后桥上,如图6所示。这种结构用于四轮驱动车。内燃机和电动机1可以通过行星齿轮机构来驱动车辆变速器。要注意的是,在这里也是不能将内燃机和电动机各自的功率加起来传递到车轮上。后桥上的电动机2在需要时才会工作。因结构原因,高压蓄电池布置在前、后桥之间。