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混合动力汽车技术基础知识(一)
来源:汽车维修与保养  作者:佚名  2019-02-12 09:15:50

    在汽车工业中,混合动力是指装备两种驱动类型(能量类型)和两个蓄能器的车辆,其特点是,针对这类解决方案组合使用元件,但是通过组合使用可以产生所要求的新特性。不同车辆制造商通常采用的这两种驱动类型组合,是以燃油箱和蓄电池作为能量来源的内燃机和电机组合为基础。
    混合动力总成的优点主要是耗油量较低,同时在内燃机的所有不利运行范围内电机可以为其提供支持。此外还可以对所使用的电机和内燃机的功率特性曲线进行较好的补充,因为电机的较高扭矩可以为(低转速范围内)内燃机的较小扭矩进行最佳补充。因为电机可以起到起动机和发电机的功能,所以取消了起动机和发电机(以现有的混合动力车型为依据)。此外,制动能量回收系统可以对制动器磨损起到积极的影响(尽量减少现有的制动器磨损)。
    车辆中能量回收利用的原理以能量守恒定律为基础。能量守恒定律表明,在一个封闭的系统中总能量不会随时间而改变。也就是说能量只能在不同的能量形式之间转换,例如从热量转换为动能。但是不可能在封闭的系统内产生或销毁能量。在封闭系统中的总能量始终保持不变,能量不能从无到有也不能简单消失,能量以不同的能量形式例如动能、热能、辐射能、结合能等相互转换,但是在技术上明显很难进一步使用。
    混合动力车辆则可以用动能或势能替代制动时产生的热能,然后再通过电机将其转换为电能存储在蓄电池内,这种存储的电能可以在需要时(例如起动内燃机或电动驱动时)使用。

    一、混合动力的分类
    1.按功率划分
    根据所使用电机的功率可以将混合动力车辆分为微混合动力车辆、部分混合动力车辆和全混合动力车辆三种类型,各组混合动力车辆的主要特性列于表1。

(1)微混合动力
    微混合动力车指的是初级混合动力车辆,采用了普通12V蓄电池技术的微混合动力车辆其电机功率为2~3kW。由于功率和电压较小,因此限制了制动和滑行阶段中能量回收利用的效率。将微混合动力车辆回收的电能提供给12V车载网络,该系统包括使用传统起动机或集成式起动电机的部分起动/停止功能。起动/停止功能的缺点是由于经常启动所以会对按照持续旋转无摩擦轴承设计的曲轴产生较大的磨损。微混合动力的车辆会产生附加的重量和成本,所以相应的费用也会增加,但是整个费用将低月约10%的耗油量费用。根据定义,严格的讲微混合动力车辆并不能算是混合动力车辆,因为它仅有一种驱动类型。
(2)部分混合动力
    传统部分混合动力系统工作时的电压会超过42V,目前该系统中的部分电压已经超过160V。电机所提供的功率在10~15kW范围内。电机通常被安装在部分混合动力系统中,通过它可以将减速/制动时的部分动能转换为电能。混合动力系统中通常含有启停功能,通过使用电机实现内燃机关闭后的再次开启。
    部分混合动力系统中的电机可以在车辆起步和制动时可以为内燃机提供支持。在一些部分混合系统中,当高压蓄能器处于足够的充电状态且以约50km/h的速度匀速行驶时可以停止为内燃机提供燃油。此时仅使用电机驱动车辆,因此可以节省燃油。
(3)全棍合动力
    全混合动力系统的特点是可以在完全不启动内燃机的情况下进行车辆起步和行驶。全混合动力系统中部分高压蓄能器的电压超过200V。通过该系统车辆可以在起动时使用纯电动驱动,并且在高速加速时同时使用内燃机和电机所提供的扭矩。该过程也被称为“助力功能”。

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