混合动力汽车结构
混合动力汽车结构组成
混合动力汽车结构组成
混合动力汽车结构组成
混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指将内燃机和电动机，并采用一种电瓶和可充电电池技术相结合而成的新型节能技术车辆。
混合动力汽车的结构组成因不同品牌车型而有轻微差异，一般由以下部件构成：
1、内燃机：内燃机是混合动力汽车的重要部件。
一般情况下，都采用汽油机或者柴油机，少量的使用燃气机。
其功能是负责汽车的正常行驶，并且为电池充电。
2、发电机：发电机是混合动力汽车的核心部件。
其功能是通过发电机将发动机正常运转中的动能转化为电能，供电池使用或者直接供给电机驱动车辆。
3、电池：电池是混合动力汽车的存储能源部件。
其功能是存储发电机驱动的电能，以提供用户使用，并在发动机开始运转前，提供发动机启动使用的能源。
4、电动机：电动机是混合动力汽车的驱动部件。
其功能是利用电池供电，给发电机转动，从而驱动汽车行驶或者用作启动发动机的能源。
5、控制器：控制器是混合动力汽车的核心控制部件。
它主要是将燃料和电池的能源有效的调配，以达到汽车的最优效果。
6、燃料系统：燃料系统是混合动力汽车的动力源部件。
它主要是将车辆内燃料系统的燃料油从燃料箱供应到发动机内，从而保证发
动机正常运转。
7、变速器：变速器是混合动力汽车的传动部件。
它主要是将发动机提供的动力转化成汽车变速箱所需的转速，从而保证汽车正常行驶。
《新能源汽车技术》教学课件 第4章 混合动力汽车
4.1混合动力汽车的结构
4.1.3混合动力汽车的智能控制系统
发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软 件，将它们集成在混合动力车辆中后，利用CAN总线将它 们连接起来，实现信息共享和统一指挥。
4.1混合动力汽车的结构
实现了当混合动力系统工作时，发动机按混合动力系 统供电电子装置的指令工作。当混合动力系统关闭或有故 障时，发动机按油门踏板指令工作。
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4.1混合动力汽车的结构
通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以 按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在 综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合 动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是 减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
4.1混合动力汽车的结构
4.1混合动力汽车的结构
混合动力汽车常用的动力电池包括飞轮电池、超级电 容、电化学电池和燃料电池等。电池一般是作为混合动力 汽车的辅助能源，只有在汽车起动发动机或电动机辅助驱 动时才使用。
4.1混合动力汽车的结构
1.飞轮电池 飞轮电池是一种以动能方式储能量的机械电池，包括
电机/发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮轴承和 真空壳，具有高功率能量比、高功率、长寿命和环境适应 性好。
混合动力汽车
4.1 结构 4.2 分类和工作原理 4.3 普锐斯发动机 4.4 普锐斯底盘 4.5 故障诊断与排除
20世纪90年代以来， 世界各国对改善环保的呼 声日益高涨，各种各样的 电动汽车脱颖而出。但是 电池技术问题阻碍了电动 汽车的应用。现实迫使工 程师们想出了一个两全其 美的办法，开发了一种混 合动力装置的汽车。所谓 混合动力装置就是将电动 机与辅助动力单元组合在 一辆汽车上做驱动力，辅 助动力单元实际上是一台 小型燃料发动机。
混合动力汽车基本结构
混合动力汽车是结合了传统燃油发动机和电动机的动力系统，以提高燃油效率和减少排放的一种汽车。
下面是混合动力汽车的基本结构和相关参考内容。
1.发动机：混合动力汽车通常采用汽油或柴油发动机作为主要动力源。
发动机可以采用内燃机或燃料电池等技术。
发动机负责提供主要的驱动力，在需要更高功率时可以辅助电机提供动力。
2.电动机：混合动力汽车中的电动机一般由电池供电，使用电能来驱动车辆行驶。
电动机可以分为交流电动机和直流电动机两种类型。
电动机负责提供低速高扭矩的动力，起到辅助驱动的作用，尤其在城市拥堵的情况下更加有效。
3.电池系统：电池系统是混合动力汽车的核心部分，电池负责储存并提供电能给电动机使用。
常见的电池类型包括镍氢电池、锂离子电池等。
电池系统的设计和性能将直接影响到混合动力汽车的续航里程和功率输出能力。
4.控制系统：混合动力汽车的控制系统起到整个动力系统的调度和控制作用。
包括电力系统、燃油系统、冷却系统等的协调工作，使两个系统之间能够高效配合，实现最佳的能量利用和排放控制。
5.能量回收系统：混合动力汽车采用能量回收系统来利用制动能量和引擎过剩动力等浪费能量，将其转化为电能储存在电池中。
能量回收系统可以提高燃油利用率和续航里程。
6.能量转换系统：混合动力汽车的能量转换系统用于将燃油能量和电能之间相互转换。
在需要更高动力输出时，汽车通过燃油发动机将燃油能量转换为机械能；而在需要低速行驶或动力需求较小时，汽车则通过电动机将储存的电能转换为机械能。
7.传动系统：混合动力汽车的传动系统一般采用变速器和电动变速器的结合。
变速器根据车速和路况等信息，调节发动机和电动机的输出功率比例。
电动变速器则负责将电动机提供的转矩传递给车轮。
综上所述，混合动力汽车的基本结构包括发动机、电动机、电池系统、控制系统、能量回收系统、能量转换系统和传动系统。
以上只是对混合动力汽车结构的基本介绍，实际的混合动力汽车系统会因不同品牌和型号的车辆存在一定的差异。
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
图2-20 串并联混合式混合动力汽车组成示意图
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
二、混联式混合动力系统结构 混联式混合动力系统是一种特殊的混合动力系统，也称为动力分流(Power Split)系统。其中丰田普锐斯（Prius)混合动力系统就是混联式混合动力系统
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
二、混联式混合动力系统结构
从图2-22可知，行星齿轮机构由一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个齿轮 圈构成，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转 动。行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜 齿轮以提高工作的平稳性。该机构在普锐斯（Prius)混合动力系统的作用 是实现两个电机、内燃机动力源之间的动力祸合，实现系统几种工作模式 的切换，根据系统效率实现传动比合理切换。 1.起步与小负荷时 2. 加速或爬坡时 3. 车辆在巡航时 4. 车辆在巡航时
混联式HEV也可称为串并联混合式混合动力汽车、串并联式混合动力汽车、
混联式混合动力汽车等。其特点是兼备串、并联混合式混合动力汽车的功能。 单桥驱动的混联式HEV的典型系统是丰田Prius的动力系统，Prius的显著特点 是装备了行星齿轮功率（动力）分配装置。因此常称为功率分配式混合动力 系统。Prius混合动力汽车在结构上综合了串联式和并联式的特点，与串联式
相比，它增加了机械动力的传动系统，与并联式相比，它增加了电力驱动传
动系统。尽管功率分配式混合动力汽车同时具有串联式和并联式的优点，但 其结构复杂，成本高。不过，随着控制技术和制造技术的发展，一些现代混
混动汽车构造与工作原理
• 4. 串联式混合动力驱动系统的优点与缺点
• （2）串•联混式合混动合动力力汽驱车动构系造统与的缺工点作原理
• 1）发动机输出的能量利用率比较低。串 联混合动力系统的发动机能保持在最佳工作区 域内稳定运行，这一特点的优越性主要表现在 低速、加速等工况，而在汽车中、高速行驶时， 由于其电传动效率较低，抵消了发动机效率高 的优点。
•系统起动时 子蓄电池 2-离合器2 3-驱动电机 4-离合器1 5-发动机 6
• 混合动力汽车构造与工作原理
•一般行驶时混合动力系统的工作过程 子蓄电池 2-离合器2 3-驱动电机 4-离合器1 5-发动机 6
• 混合动力汽车构造与工作原理
•电量少时混合动力系统工作过程 子蓄电池 2-离合器2 3-驱动电机 4-离合器1 5-发动机 6
• 混合动力汽车构造与工作原理
• 五、混合动力电动汽车HEV
• 国标《GB/T 19596-2004 电动汽车术语》对于混合动 力电动汽车是这样定义的： • 至少能从下述两类车载储存的能量中获得的汽车动力 的汽车： • -可消耗的燃料； • -可再充电能/能量储存装置。
• 混合动力汽车构造与工作原理
• 混合动力汽车构造与工作原理
• 4. 日产风雅混合动力汽车混合动力系统 • （1）混合动力系统结构
•日产风雅混合动力系统的结构 •1-离合器2 2-电子控制式7挡自动变速器 3电机 4-离合器1 5-发动机 6-逆变器 7-锂离
• 混合动力汽车构造与工作原理
• （2）工作过程 • 1）系统起动
• 混合动力汽车构造与工作原理
• 3. 插电式混合汽车的优点
• （1）在局部地区或短距离上下班行驶，可以作为纯电 动汽车使用，用家里的电源对车上电池充电，不使用汽油。 • （2）利用晚上电网的低谷电对电池充电，可以提高电 网效率。 • （3）加满油箱，PHEV 行驶里程可以与混合动力汽车和 内燃机汽车相媲美。 • （4） 车辆寿命期间的维修成本低。
混合动力汽车结构与原理
混合动力汽车结构与原理混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是一种同时搭载有内燃机和电动机的汽车，通过这两种能源的协同工作，达到降低燃油消耗和减少尾气排放的目的。
混合动力汽车的结构与原理主要体现在以下几个方面：1.储能系统：混合动力汽车的储能系统由电池和驱动机构组成。
电池主要用来储存电能，供给电动机使用。
不同的混合动力汽车使用的电池种类有所不同，目前常见的有镍氢电池和锂离子电池。
驱动机构主要包括电控器和电机，电控器负责控制电机的转速和扭矩输出，电机则负责向车辆提供驱动力。
2.动力系统：混合动力汽车的动力系统由内燃机和电动机组成。
内燃机主要负责驱动车辆和充电电池，而电动机则在需要的时候提供额外的驱动力，以减少燃油的消耗。
内燃机通常以汽油或柴油作为燃料，辅以电池的充电功能，通过燃油发动机驱动发电机，将发电机产生的电能储存起来，以备需要时使用。
3.控制系统：混合动力汽车的控制系统由电控器和传感器组成。
电控器负责监测和控制汽车的各个部件，包括内燃机、电池、电机等。
传感器用于实时监测车辆的各种参数，例如车速、油耗、电池电量等。
通过传感器提供的信息，电控器可以根据车辆的行驶情况进行智能化的控制，以实现最佳的能源利用效率。
4.能量回收和再利用：通过上述结构和原理的应用1.燃油经济性更高：混合动力汽车在行驶过程中可以根据不同的道路状况和行驶需求灵活地调整燃油和电能的使用比例，以达到最佳的经济性。
相比传统的燃油汽车，混合动力汽车的燃油消耗更低，减少了对有限资源的依赖。
2.环保性更好：混合动力汽车采用了电能驱动的方式，减少了尾气排放和噪音污染。
电动机在低速和起步时表现更好，减少了车辆在城市交通拥堵时的废气排放。
3.行驶能力更强：混合动力汽车结合了内燃机和电动机的优势，可以在需要时提供额外的驱动力，提高了车辆的动力输出。
这种动力组合不仅可以提高汽车的加速性能，还能在爬坡和超车时提供更强的动力支持。
混合动力汽车概念和基本类型
混合动力汽车概念和基本类型一、混合动力汽车的概念从广义上讲，混合动力汽车指至少有两种动力源，靠其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆，也称复合动力汽车。
实际中，混合动力汽车多指以传统内燃机和电动机作为动力源，混合使用热能和电能的汽车。
混合动力汽车电驱动系统通过被采用的动力系统向载荷提供动力。
混合动力电驱动系统示意图二、混合动力汽车的类型（一）、混合动力电动汽车按照能量合成的形式主要分为串联式(ＳＨＥＶ)、并联式(ＰＨＥＶ)、混联式和复合式四种。
1、串联式混合动力系统如下图所示串联式混合动力系统的示意图。
串联式混合动力系统的关键特征是在功率变换其中，两个电功率被放在仪器，该功率变换器其电功率耦合的作用，控制从蓄电池组和发电机到电动机的功率流，或反向控制从电动机到蓄电池组的功率流。
燃油箱、发动机和发电机组成基本能源，而蓄电池则起能量缓冲作用。
2、并联式混合动力系统下图所示为并联式混合动力系统的示意图。
它的关键特征是在机械耦合器中，两个机械功率被加在一起，发动机是基本能源设备，而蓄电池和电动机驱动装置则组成能量缓冲器，此时功率流仅受动力装置发动机和电动机控制。
3、混联式混合动力系统如下图所示为混联式混合动力系统的示意图，这一构造是串联式和并联式结构的组合，它具有两者的主要特性，相比于串联式或并联式的结构，它拥有更多的运行方式。
4、复合式混合动力系统图所示为典型复合式混合动力系统的示意图，它具有与混联式相似的结构。
两者唯一的差异在于电耦合功能有功率变换器转移到蓄电池，并且在电动机或发电机组和蓄电池组之间加入了一个功率变换器。
（二）、按混合程度分类根据混合动力系统中电机输出功率在整个系统输出功率中所占的比重，混合动力系统可分为（微混、轻混、中混、完全混合和插电混合）1、微混和动力系统这种混合动力系统在传统内燃机上的起动电机上加装了皮带驱动起动电机，用来控制发动机的起动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。
混联式混合动力汽车结构原理
混联式混合动力汽车结构原理1、混联式混合动力汽车结构混联式驱动系统是串联式与并联式的综合系统，其系统结构如下图所示：▲混联式混合动力汽车系统机构它主要由发动机、发电机、电动机、行星齿轮机构和蓄电池组等部件组成。
发动机发出的功率一部分通过机械传动装置输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电。
发电机输出的电能输送给电动机或蓄电池，电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。
2、混联式混合动力汽车结构原理混联式驱动系统的控制策略：汽车低速行驶时，驱动系统主要以串联方式工作，汽车高速稳定行驶时，驱动系统主要以并联方式工作。
它的综合性能优于串联式（电耦合）和并联式（单一转矩或转速耦合）混合动力驱动系统。
就转矩和转速的约束条件而言，在这一驱动系统中，转矩和转速耦合从驱动轮处解脱了发动机，使瞬时的发动机转矩和转速不受车辆负载转矩和车速制约。
因此，发动机能以类似于串联式（电耦合）混合动力驱动系统的方式，运行在高效率区。
此外，部分发动机功率直接传递到驱动轮，未经多形式转换，这与并联式（转矩或转速耦合）混合动力驱动系统相似。
目前，混联式混合动力结构一般采用行星齿轮机构作为动力分配装置。
有一种最佳的混联式结构是将发动机、发电机和电动机通过一个行星齿轮装置连接起来，动力从发动机输出到与其相连的行星架，行星架将一部分转矩传送到发电机，另一部分传送到传动轴，同时，发电机也可通过向电动机供电来驱动传动轴。
这种机构有两个自由度，可自由地控制两个不同的速度。
此时车辆并不是串联式或并联式，而是两种驱动形式同时存在，充分利用两种驱动形式的优点，其动力流程如下图所示。
▲混联式混合动力汽车动力流程图混联式驱动系统充分发挥了串联式和并联式驱动系统的优点，能使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统在最优状态下工作，因此更容易实现排放和油耗的控制目标，是最具影响力的混合动力驱动系统。
与并联式相比，混联式的动力复合形式更复杂，因此对动力复合装置的要求更高。
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体
验
读
图
模
式
关于新能源汽车的分类及各自特点,您可以点击以下链接查瞧文章《新能源时代(1) 新能源汽车分类篇》
关于新能源汽车电池与电机的分类与各自特点,您可以点击以下链接查瞧文章《新能源时代(2) 电池&电机技术解析篇》
● 三种结构任君挑选
在我们之前的文章里面,我们把混合动力分为普通混合动力、插电式混合动力以及增程式混合动力三种。
而混合动力汽车的结构形式也能分为三种,分别就是串联式、并联式以及混联式,其中增程式混合动力只能就是串联式结构,而并联式与混联式结构既可以应用于普通混合动力,也可以应用于插电式混合动力。
(请各位网友知悉以下简写:串联式结构=串联、并联式结构=并联、混联式结构=混联、混合动力=混动)
1、串联式结构
串联式,顾名思义就就是发动机与电动机“串”在一条动力传输路径上,这个与我们第一篇文章《新能源时代(1)》说到的增程式混合动力汽车就是一样的。
而串联最大的特点就就是发动机在任何情况下都不参与驱动汽车的工作,它只能通过带动发电机为电动机提供电能。
并联式结构回顶部
2、并联式结构
并联,实际上就就是在普通汽车的基础上加装一套电能驱动系统(即电动机与动力电池),发动机与电动机都能单独驱动车轮,也可以同时工作,共同驱动汽车,当动力电池电量不足时,发动机还能带动电动机反转为电池充电。
与串联不同的就是,并联结构中发动机与电动机可以同时驱动汽车,其动力性能更加优越,比亚迪秦的1、5T发动机与电动机功率相加后足足300马力有余,相当于奥迪A6的那台3、0T发动机,但秦仅仅就是一台自主紧凑型车而已。
其次,并联车型的驱动模式较多,可以适应多种工况,发动机能够在中高速运行时单独驱动汽车,无需进行能源的二次转换,因此其综合油耗也会更低。
与此同时,并联相对于串联与普通汽车更复杂,制造成本相对会高一点;驱动模式多,含有纯油模式、纯电模式、混合模式等,不同厂家的命名标识都不尽相同,消费者容易混淆。
就譬如宝马530Le的Save Battery模式,靠着自己蹩脚的英语乍一瞧以为就是充电模式,但就是与奥迪A3 Sportback e-tron上的Hybrid Hold功能完全一致,仅仅就是保持电量的模式而已。
该模式不能为电池充满电,只能保持电池的当前电量,消耗时发动机会给电池充回相应的电量罢了。
因此,模式太多也造成了学习成本较高,一般人就很容易放弃使用这些模式,到头来可能会形同虚设。
混联式结构/混合度概念回顶部
3、混联式结构
在并联的基础上再加入一个发电机,就就是混联了,即普通汽车+电动机+发电机=混联。
但它不具备普通人眼里的变速箱,通常就是一种所谓“E CVT”的行星齿轮结构的耦合单元替代了变速箱,起到连接、切换两种动力以及减速增扭的作用。
也有一些厂家在混联结构中使用普通的变速箱,如双离合变速器、无级变速器(CVT)等,但就是效果远不及这种ECVT变速结构。
如果您对丰田E-CVT变速箱很感兴趣,您可以点击以下链接查瞧文章《变速器中的异类!丰田E-CVT变速器解析》
混联的结构优点与使用优点更加接近于并联结构的车型,但混联的驱动模式更加丰富,在并联的混合驱动模式基础上,加入了充电功能,这意味着发动机与电动机全力驱动车辆时,您不用担心电量消耗的问题。
并且得益于ECVT的加入,使电动机与发动机的配合更加默契,能够适应的工况更多,节油效果更优。
说完混合动力汽车的结构,我们趁热打铁再为大家脑补一下混合度的概念,也就就是强混、中混、弱混这些东西,为避免日后部分老师彰显逼格写些谁都瞧不懂的辞藻,提前打好预防针。
● 强混弱混什么鬼
相信已经有部分网友在一些论文,或者某些网络文章上瞧到弱混、强混的字眼,而这种分类在学术与科研上的争议也较多。
不过,混合度还就是可以根据发动机功率与电动机功率的比例进行划分,目前国内普遍采用的混动系统按混合度分类标准为:
微混:电动机最大功率与发动机的最大功率比≤5%;
弱混:电动机最大功率与发动机的最大功率比为5%-15%;
中混:电动机最大功率与发动机的最大功率比为15%-40%;
强混:电动机最大功率与发动机的最大功率比为大于40%。
最后补一句,其实这种分法对于消费者来说就是没多大意义的,现在的文章都极少提到强混弱混的概念了,我们权当了解,知道有这么回事即可,划界线搞科研的事还就是丢给工程师们吧。
● 总结
混动汽车在结构上能够分为串联、并联、混联几大类,其中串联就是最少厂家采用的,混联虽然就是最好的,但就是由于丰田的技术垄断,其她厂家无法选择,因此大部分厂家都选择了并联实现混动汽车的布局,这也就是混动汽车中并联车型占比最大的原因,但就是随着丰田专利的到期,相信未来将会有更多的混联车型推出。
至此,我们完成了新能源汽车主要的基础知识普及,相信完整瞧完这些内容的网友都能够分清楚不同类型的新能源车以及优缺点,但这仅就是理论知识而已,不同厂家对于车辆的设计优化都有所差别,特别就是续航里程这块。
未来,我们新能源车频道将为大家奉上更多新能源汽车的评测、技术解析、续航里程测试,或者其她贴近生活的选题。
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