EVT混合动力汽车构型分析报告.pdfVIP

实用标准文案 一．研究背景和发展进程 石油资源短缺与环境恶化问题成为传统汽车的发展瓶颈，为了解决 这种问题，近年来将节能技术应用在汽车上成为研究的热点。除了对 发动机本身进行节能的研究外， 各汽车企业也开始致力于对新能源汽车的开发。于是，各样的新能源 汽车应运而生，特别是混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle ，HEV ） 出现。HEV 是指拥有两种不同动力源的汽车，汽车在不同行驶工况 下使这两种动力源分别单独驱动或者联合驱动整车。两种动力源的组 合主要是，电能和燃油或者天然气和燃油的组合。作为由传统车 向纯电动过渡的中间车型，油电混合动力汽车利用电能的低成本和无 污染的优势来减少燃油消耗和尾气排放 ，从而实现节油和环保的 目 的。并且这种车型还可以制动能量回收 ，将车辆减速或制动时的机械 能转变为电能存储在电池中。 90 年代以来，混合动力汽车 （HEV ）的开发在许多发达国家 （美、 欧、日等 ）中受到高度重视 ，并取得了重大的进展。1997 年丰田公 司推出 Prius 并在市场上热销 ，目前 Prius 也成为比较成功且已经 产业化的混合动力汽车。Prius 采用的是行星齿轮机构结合双电机所 构成的动力总成系统。这种混合动力系统也称为功率分流式混合动力 系统。 Prius 这套动力总成系统构型特点决定了发动机工作点控制自 由 整车控制技术[6] ，使 Prius 燃油量最大节省 50% ，达到超低排放水 平。第三代 Prius 的混合动力系统是由双行星排加两个电机所构成 精彩文档 实用标准文案 的，这种构型通过后排的减速增扭使汽车动力性能得到大幅度提升。 通用公司的双模技术也是比较成功的功率分流式混合动力系统，相比 于丰田公司的单模系统，双模系统可以匹配较小的电机并在系统效率 上具有优势。 这两种系列的功率分流式混合动力系统各有千秋，并将功率分流式 HEV 的技术研究推向世界前沿。 依据动力源的能量耦合方式，可将混合动力汽车分为三类：串联混合 汽车、并联混合动力汽车和混联混合动力汽车。 串联混合动力汽车 串联式混合动力汽车的结构图如图 1.1 所示。串联式混合动力汽车的 结构简单，混合动力系统由发动机、发电机和电动机和蓄电池构成。 车辆行驶过程中，发电机将发动机的机械功率转化为电功率；电动机 将一部分电功率转化为机械功率驱动车轮转动，而另一部分的电功率 则储存到蓄电池之中。当发动机不工作时 ，可由电驱动系统驱动整车。 精彩文档 实用标准文案 并联混合动力汽车 并联混合动力汽车的结构也较为简单，动力总成包括发动机、电动机 和发电机和动力电池等，其混合动力系统结构如图 1.2 所示。由图 精彩文档 实用标准文案 1.2 可知，发动机与电机独立输出动力，通过同轴输出达到转矩耦合 的效果，因此，混合动力系统驱动整车时可以选择发动机单独驱动或 者发动机电动机联合驱动的工作模式。 [1] 由以上分析可以看出，并联式混合动力汽车的动力性能较好，但发 动机常于非高效区工作。 混联混合动力汽车 混联混合动力汽车主要有开关式混联混合动力汽车和功率分流式混 合动力汽车两大类[11]。其中功率分流式混合动力汽车应用更为广泛 并 且 在 发 动 机 工 作 点 控 制 更 为 灵 活 。 图 1.3 精彩文档 实用标准文案 所示为一种功率分流式混合动力汽车的构型图。功率分流式混合动力 系统主要由行星齿轮机构并结合两个电机组成。根据其构型特点，功 率分流式混合动力系统可实现发动机工作点与车轮的完全解耦，并通 过其中一个电机的调速作用和另一个电机的转矩补偿使发动机稳定 工作于高效率区间。混联式的构型分为两种形式，开关式和功率分流 式。其中功率分流式构型应用较多，可通过行星机构将发动机的功率 进行任意比例分流，一部分通过机械路径输出，另一部分通过电路径 输出。构型能将发动机和输出轴的转速转矩解耦，实现无极变速，因 此也将这套装置称为电子无极变速器，简称 EVT[2]。结