混合動力技術(shù)分類

混合動力總成按動力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等三種。

(1)串聯(lián)式混合動力汽車Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV) SHEV是由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)三大動力總成組成，發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)采用"串聯(lián)"的方式組成SHEV的驅(qū)動系統(tǒng)。SHEV用發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組均衡地發(fā)電，電能供應(yīng)驅(qū)動電動機(jī)或動力電池組，電能通過控制器輸送到電池或電動機(jī)，由電動機(jī)通過變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動汽車，使SHEV的行駛里程得到延長。實(shí)際上SHEV的發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組只能看作一種電能供應(yīng)系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)并不直接參與SHEV的驅(qū)動、

SHEV的發(fā)動機(jī)，可采用四沖程內(nèi)燃機(jī)、二沖程內(nèi)燃機(jī)、轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)組，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在一定范圍內(nèi)，不受SHEV運(yùn)行工況的影響，經(jīng)常保持在低能耗、高效率和低污染的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。

SHEV驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，動力電池組、發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組和驅(qū)動電動機(jī)在底盤上的布置有較大的自由度，控制系統(tǒng)也比較簡單，因?yàn)橹挥形ㄒ坏碾妱訖C(jī)驅(qū)動模式，其特點(diǎn)是動力特性更加趨近于EV。SHEV必須裝置在一個大功率的發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組，再用驅(qū)動電動機(jī)來驅(qū)動車輛。發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)的功率都要求等于或接近于SHEV的最大驅(qū)動功率，在熱能→電能→機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換過程中，總效率低于內(nèi)燃機(jī)汽車。三大動力總成的體積較大，質(zhì)量也較重，還有龐大的動力電池組，使得在中小型汽車上布置有一定的困難，一般適合大型客車采用。

小負(fù)荷時由電池驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動車輪，大負(fù)荷時由發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動電動機(jī)。當(dāng)車輛處啟動、加速、爬坡 工況時，發(fā)動機(jī)-電動機(jī)組和電池組共同向電動機(jī)提供電能;當(dāng)電動車處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機(jī)，當(dāng)電池組缺電時則由發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)組向電池組充電。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運(yùn)行工況，可以將發(fā)動機(jī)調(diào)整在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機(jī)的輸出來達(dá)到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動機(jī)的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點(diǎn)是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機(jī)械效率較低。

(2)并聯(lián)式裝置的發(fā)動機(jī)和電動機(jī)共同驅(qū)動汽車，發(fā)動機(jī)與電動機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨(dú)驅(qū)動。當(dāng)汽車加速爬坡時，電動機(jī)和發(fā)動機(jī)能夠同時向傳動機(jī)構(gòu)提供動力，一旦汽車車速達(dá)到行駛速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機(jī)維持該速度。電動機(jī)可以作為發(fā)電機(jī)使用，稱為電動-發(fā)電機(jī)組。由于沒有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，發(fā)動機(jī)可以直接通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，機(jī)械效率損耗與普通汽車差不多，得到比較廣泛的應(yīng)用。

(3)混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)，根據(jù)助力裝置不同，它又分為以發(fā)動機(jī)為主和以電機(jī)為主兩種。以發(fā)動機(jī)為主的形式中，發(fā)動機(jī)作為主動力源，電機(jī)為輔助動力源;以電機(jī)為主的形式中，發(fā)動機(jī)作為輔助動力源，電機(jī)為主動力源。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是控制方便，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

A、根據(jù)混合動力驅(qū)動的聯(lián)結(jié)方式，混合動力系統(tǒng)主要分為以下三類:

一是串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動能，最后通過變速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動汽車。在這種聯(lián)結(jié)方式下，電池就象一個水庫，只是調(diào)節(jié)的對象不是水量，而是電能。電池對在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量和電動機(jī)需要的能量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證車輛正常工作。這種動力系統(tǒng)在城市公交上的應(yīng)用比較多，轎車上很少使用。

二是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng):傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨(dú)工作驅(qū)動汽車。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。

三是混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)?；炻?lián)式混合動力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)或通過齒輪系，或采用行星輪式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。Prius采用的是混聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。

B、根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中，電機(jī)的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類:

一是微混合動力系統(tǒng)。代表的車型是PSA的混合動力版C3和豐田的混合動力版Vitz。這種混合動力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的啟動電機(jī)(一般為12V)上加裝了皮帶驅(qū)動啟動電機(jī)(也就是常說的Belt-alternator Starter Generator, 簡稱BSG系統(tǒng))。該電機(jī)為發(fā)電啟動(Stop-Start)一體式電動機(jī)，用來控制發(fā)動機(jī)的啟動和停止，從而取消了發(fā)動機(jī)的怠速，降低了油耗和排放。從嚴(yán)格意義上來講，這種微混合動力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動力汽車，因?yàn)樗碾姍C(jī)并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動力。在微混合動力系統(tǒng)里，電機(jī)的電壓通常有兩種:12v 和42v。其中42v主要用于柴油混合動力系統(tǒng)。

二是輕混合動力系統(tǒng)。代表車型是通用的混合動力皮卡車。該混合動力系統(tǒng)采用了集成啟動電機(jī)(也就是常說的Integrated Starter Generator，簡稱ISG系統(tǒng))。與微混合動力系統(tǒng)相比，輕混合動力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機(jī)控制發(fā)動機(jī)的啟動和停止，還能夠?qū)崿F(xiàn):(1)在減速和制動工況下，對部分能量進(jìn)行吸收;(2)在行駛過程中，發(fā)動機(jī)等速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動需求和發(fā)電機(jī)的充電需求之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。輕混合動力系統(tǒng)的混合度一般在20%以下。

三是中混合動力系統(tǒng)。本田旗下混合動力的Insight, Accord 和Civic都屬于這種系統(tǒng)。該混合動力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)。與輕度混合動力系統(tǒng)不同，中混合動力系統(tǒng)采用的是高壓電機(jī)。另外，中混合動力系統(tǒng)還增加了一個功能:在汽車處于加速或者大負(fù)荷工況時，電動機(jī)能夠輔助驅(qū)動車輪，從而補(bǔ)充發(fā)動機(jī)本身動力輸出的不足，從而更好的提高整車的性能。這種系統(tǒng)的混合程度較高，可以達(dá)到30%左右，技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用廣泛。

四是完全混合動力系統(tǒng)。豐田的Prius 和未來的Estima屬于完全混合動力系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓啟動電機(jī)，混合程度更高。與中混合動力系統(tǒng)相比，完全混合動力系統(tǒng)的混合度可以達(dá)到甚至超過50%。技術(shù)的發(fā)展將使得完全混合動力系統(tǒng)逐漸成為混合動力技術(shù)的主要發(fā)展方向。

以上各種不同的混合方式，都能在一定程度上降低成本和排放。各大汽車廠商在過去的十幾年，通過不斷的研發(fā)投入，試驗(yàn)總結(jié)，商業(yè)應(yīng)用，形成了各自的混合動力技術(shù)之路，而在市場上的表現(xiàn)也是各具特色。

混合動力汽車的關(guān)鍵是混合動力系統(tǒng)，它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車性能。經(jīng)過十多年的發(fā)展，混合動力系統(tǒng)總成已從原來發(fā)動機(jī)與電機(jī)離散結(jié)構(gòu)向發(fā)動機(jī)電機(jī)和變速箱一體化結(jié)構(gòu)發(fā)展，即集成化混合動力總成系統(tǒng)?；旌蟿恿ζ囀怯呻妱玉R達(dá)作為發(fā)動機(jī)的輔助動力來驅(qū)動汽車的。

混合動力指在車輛動力系統(tǒng)中采用兩種不同動力源的一種技術(shù)，目前更側(cè)重于指油電混合動力。通常降低油耗的方法包括采用小排量發(fā)動機(jī)、減少怠速運(yùn)行時間、進(jìn)行發(fā)動機(jī)工作點(diǎn)優(yōu)化、采用輔助能源或者替代能源以及減少摩擦損失和回收制動能量等，混合動力系統(tǒng)也主要是以這些為出發(fā)點(diǎn)而開發(fā)的。

混合動力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能較高，行駛性能優(yōu)越，在起步、加速時，由于有電動馬達(dá)的輔助，可以降低油耗。輔助發(fā)動機(jī)的電動馬達(dá)可以在啟動的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的動力，因此，車主可以享受更強(qiáng)勁的起步、加速，實(shí)現(xiàn)較高水平的燃油經(jīng)濟(jì)性。

隨著世界各國環(huán)境保護(hù)的措施越來越嚴(yán)格，替代燃油發(fā)動機(jī)汽車的方案也越來越多，例如氫能源汽車、燃料電池汽車、混合動力汽車等。目前最有實(shí)用性價值并已有商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)模式的，只有混合動力汽車。通常說的混合動力是指油電混合動力，即燃料(汽油、柴油)和電能的混合。