混合动力技术的原理和应用.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse蒃混合动力技术的原理和应用莈 Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse莇环境的污染、能源的紧缺、电池过短的使用寿命和昂贵的价格、氢气的携带不便等等原因注定了只有可持续回收的能量——能继续使用现有燃料补给设施的混合动力(hybrid car)技术将会在现阶段内得到长足的发展。而纯电动汽车的普及尚需时日。柴油-电力混合动力机车、能够离开电网管线继续行驶的混合动力巴士、柴油-电力混合动力矿山机械、核-电混合动力的潜艇均采用了混合动力。这里我们将要探讨的是运用在乘用车上的汽油-电力混合动力(以下简称为混合动力)。薄 早在上世纪90年代末期,混合动力车在美国市场就已经量产和销售,由于这项技术在业界被公认是最现实可行的节油技术,因此各大汽车厂家都相继投入资金开发,如福特的Escape SUV、本田的Insight、丰田的Prius、通用雪佛兰Tahoe等。***图1普通汽油发动机和电动机的功率曲线特性图蚆 图1是关于普通汽油发动机和电动机的功率曲线特性图。从图中不难发现普通汽油发动机往往在高转速区域内才能达到最大功率输出,而峰值扭矩会出现在中等转速内。这样的特性在一定程度上能够满足车辆行驶工况的要求。但电动机则完全不同,峰值扭矩出现在低转速段,当增加到中低转速段时,扭矩快速下降。再来看一下功率曲线,在中低转速内就能输出峰值功率,而且在整个中高转速段内,没有太大的下降,当到达高转速区内,功率输出急剧下降。这样的特性将很难满足车辆行驶的各个工况。换句话说,当一个采用纯电机的车辆在低速行驶时,峰值的扭矩输出能够驱动汽车。当高速行驶时,扭矩的急剧下降,将使车辆驱动能力或加速能力匮乏,但由于功率的输出没有太大的降幅,此时输出的转速将大大提高。基于上述的特性,现在各种混合动力都普遍的将汽油发动机和电机进行互补,在低速行驶时使用电机作为驱动,汽油发动机不参与工作,中高速行驶让汽油发动机作为驱动,把电机作为辅助动力。在城市工况行驶中,由于大部分时间不需要发动机进行动力输出,这样大大提高了燃油经济性减小了尾气的排放污染。当然,这样的描述只是一个基本模型,具体的控制将非常的复杂。下面笔者将和大家来探讨车辆是如何实现这样的“互补”功能的。 根据能量合成的方式,混合动力分为串联式、并联式、混联式。袈(1)串联式蒃 顾名思义,即是将电动机和内燃机两个动力源串联在一起。内燃机间歇运转驱动发电机产生电能,由电动机驱动车轮。这样的传动方式,使发动机运转平稳、排放稳定。特别是在电动机启动时能输出大的扭矩,提速较快。但由于电动机的特性,高速时动力会不足。肂(2)并联式羀 电动机和内燃机共同输出动力驱动车轮。电动机由蓄电池供电驱动车轮,也作为发电机为蓄电池充电。这种方式低速和加速时运转扭矩大。但由于内燃机为主要动力源,所以尾气排放较多。蚈(3)混联式蒄 与并联式有相似之处,可以同时使用两种动力源驱动车辆。但发电机与电动机分离,这样电动机在运转过程中也能进行充电。在低速行驶中,混联系统使用高效的电动机进行驱动,在高速时才会启动内燃机,这样保证了在各种运行工况下发挥两种动力源各自最佳效能。这也是混