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混合動(dòng)力能量管理策略范文第1篇

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力；意義；構(gòu)成；優(yōu)點(diǎn)；性能

中圖分類號(hào)：F407.471文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、混合動(dòng)力汽車的介紹

混合動(dòng)力汽車HEV（Hybrid Electrical Vehicle)是指車輛驅(qū)動(dòng)系由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系單獨(dú)或共同提供。因各個(gè)組成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了多種分類形式。混合動(dòng)力車輛的節(jié)能、低排放等特點(diǎn)引起了汽車界的極大關(guān)注并成為汽車研究與開發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)。

因此混合動(dòng)力，是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)引擎配合電動(dòng)機(jī)向外輸出功率相互配合工作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)引擎在工作狀態(tài)時(shí)通過發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池補(bǔ)充充電，通過引擎和電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩不斷交替轉(zhuǎn)化，形成雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)行駛。最終形成以電動(dòng)機(jī)動(dòng)力為主要?jiǎng)恿?，輔助以引擎動(dòng)力，使得燃油消耗減少和尾氣排放的降低都符合環(huán)保要求。

汽車在實(shí)際運(yùn)行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU安裝的電子控制程序在燃油和電動(dòng)力之間進(jìn)行切換控制，與此同時(shí)儀表臺(tái)上的顯示屏隨時(shí)顯示動(dòng)力的使用情況。例如啟動(dòng)階段，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，全部由蓄電池通電給全車提高動(dòng)力，起步階段由電動(dòng)機(jī)給車輪提高動(dòng)力，由此達(dá)到尾氣零排放，在市區(qū)不斷的啟停就非常有建設(shè)性的意思。如果是加速工況時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)悄然啟動(dòng)，同時(shí)在儀表的顯示屏上能量管理系統(tǒng)能夠顯示，屏幕顯示從發(fā)動(dòng)機(jī)引出一條虛線向車輪方向移動(dòng)，與此同時(shí)也有一條虛線向蓄電池方向移動(dòng)，因此發(fā)動(dòng)機(jī)不只是向前輪提供動(dòng)力，而且也給蓄電池充電。如果汽車具有一定速度之后，遇到紅燈或是下坡道松油門踏板，同時(shí)前進(jìn)的過程中由車輪軸的能量由電流轉(zhuǎn)向器反方向向蓄電池充電，儲(chǔ)存的能量為下一次啟動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)備。當(dāng)汽車電腦接收到駕駛員的急加速的指令時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)向前輪傳遞動(dòng)力，因此加速效果相比單一動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)更加強(qiáng)勁。例如1.5L混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)相比2.0L發(fā)動(dòng)機(jī)加速性能不相上下。CVT的變速箱和普通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配合，不論是那種動(dòng)力供應(yīng)，都不能影響CVT變速箱的動(dòng)力輸出，尤其是EV（Electrical Vehicle)全電力模式下的情況下，車內(nèi)相當(dāng)安靜，但是EV模式僅僅能在每小時(shí)車速50KM之下的狀況下運(yùn)行數(shù)公里。

二、混合動(dòng)力車的工作原理

混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)的組成有：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電池組、控制系統(tǒng)和輔助動(dòng)力系統(tǒng)等部分組成的。下面以串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為例，先了解一下混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理。

在汽車起初的行駛階段，蓄電池的電量處于飽滿狀態(tài)，輸出能量足以滿足汽車的動(dòng)力需要，輔助動(dòng)力系統(tǒng)不暫時(shí)不進(jìn)入工作。當(dāng)蓄電池電量處于60％以下時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)將會(huì)啟用：當(dāng)汽車需要?jiǎng)恿^大時(shí)，蓄電池組和輔助動(dòng)力系統(tǒng)一起為動(dòng)力系統(tǒng)提供能量；當(dāng)汽車需要?jiǎng)恿^小之時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)不但給蓄電池組進(jìn)行充電，同時(shí)也給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量。因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車裝備了蓄電池組，使引擎處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工況下工作，這樣能夠使尾氣排放得到較大的改善。

混合動(dòng)力車輛使用滿足汽車巡航對(duì)應(yīng)的排量較小的發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車的電動(dòng)機(jī)和輔助動(dòng)力裝置提供爬坡和加速需要的附加動(dòng)能。在未犧牲性能的同時(shí)也增加了總體效率。混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)了制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。非混合動(dòng)力汽車中，駕駛員踩制動(dòng)踏板時(shí)，這些可以給汽車加速的能量轉(zhuǎn)化成熱量將浪費(fèi)掉了?；旌蟿?dòng)力汽車能夠極大的回收這些能量，然后貯存起來在加速時(shí)重新利用。當(dāng)駕駛員需要最大加速度時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)共同作用，擁有能夠和發(fā)動(dòng)機(jī)媲美的起步性能。如果對(duì)加速性需要不是很高的情況，混合動(dòng)力汽車即可單靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可單靠汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也可二者結(jié)合得到最大的功率。例如在巡航時(shí)利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。而在低速狀態(tài)下，依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不用發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助。即使在引擎沒有動(dòng)力輸出的情況下電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依然保持操縱功能，同時(shí)比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)更強(qiáng)大的功率。

三、混合動(dòng)力系統(tǒng)的分類

（一）根據(jù)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)方式，混合動(dòng)力系統(tǒng)主要分為以下三類：

1.串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)一般是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，生成的電能由控制單元控制傳輸?shù)诫姵亟M，然后由電池組傳輸給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，最后由變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)汽車。在這種串聯(lián)方式下，電池組就如水庫，不過調(diào)節(jié)的對(duì)象不是水量，而是電能。蓄電池對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能和電動(dòng)機(jī)所需的電能之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，進(jìn)而保證汽車正常行駛。這種動(dòng)力系統(tǒng)在轎車上較少使用，但是在城市公交上的使用比較廣泛。

2．并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)裝有兩套動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)。兩個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)既可協(xié)調(diào)工作，也可單獨(dú)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車。這種系統(tǒng)能夠在各種的行駛工況下適用，特別適合于復(fù)雜的道路。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低。本田的Accord和Civic就采用的這種并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。

3.混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各自有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，兩套機(jī)構(gòu)或采用行星輪式結(jié)構(gòu)，或通過齒輪系結(jié)合在一起，進(jìn)而綜合協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的速比。與并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)相比較，混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)能夠更靈活的依據(jù)不同工況來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出和電動(dòng)機(jī)的之間的協(xié)調(diào)工作。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。豐田公司的Prius所采用的就是混聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。

（二）依據(jù)在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的輸出能量在整個(gè)系統(tǒng)輸出能量中占的百分比，這既常說的混合度的不同，混合動(dòng)力系統(tǒng)有下面四類：

1.微混合動(dòng)力系統(tǒng)。其典型的車型是標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)的混合動(dòng)力版C3和豐田公司生產(chǎn)的混合動(dòng)力版Vitz。在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)上裝備了皮帶驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。此電動(dòng)機(jī)為啟動(dòng)發(fā)電(Start - Stop )整體式電動(dòng)機(jī)，通過控制引擎的停止與啟動(dòng)，進(jìn)而取消了引擎的怠速，減少了燃油消耗和尾氣排放。從真正定義上來說，這個(gè)微混合動(dòng)力系統(tǒng)的車輛不屬于真正意義上的混合動(dòng)力系統(tǒng)汽車，因此其電動(dòng)機(jī)不能為車輛驅(qū)動(dòng)提供持續(xù)的能量。在微混合動(dòng)力系統(tǒng)里，電動(dòng)機(jī)的電壓分為兩種：42v 和12v 。其中12v主要用于汽油混合動(dòng)力系統(tǒng)，而42v主要是柴油汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)。

2.輕混合汽車動(dòng)力系統(tǒng)。其主要車型是通用汽車公司生產(chǎn)的混合動(dòng)力系統(tǒng)的皮卡車。其混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)采用集成啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)（這就是通常意義上說的Integrated Starter Generator，簡(jiǎn)稱ISG系統(tǒng)）。與微混合汽車動(dòng)力系統(tǒng)相比較，輕混合汽車動(dòng)力系統(tǒng)能通過發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟停，更能實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）當(dāng)處于減速和制動(dòng)情況下，能夠?qū)Σ糠帜芰窟M(jìn)行回收；（2）當(dāng)正常行駛工況下，引擎勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，引擎產(chǎn)生的動(dòng)力能夠在發(fā)電機(jī)的充電需求和車輪的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)需求之間尋找到平衡點(diǎn)。輕混合汽車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)合度一般在20％以下。

3.中混合汽車動(dòng)力系統(tǒng)。日本本田公司生產(chǎn)的混合動(dòng)力的Civic、Insight和Accord 汽車都屬于這種系統(tǒng)的范疇。該混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車都使用了ISG系統(tǒng)。跟輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)汽車不同，中混合動(dòng)力系統(tǒng)汽車用的是高壓電動(dòng)機(jī)。同時(shí)，中混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車具備了一個(gè)特殊的功能：當(dāng)車輛處于大負(fù)荷或加速工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)能通過輔助系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪，進(jìn)一步彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)自身動(dòng)力輸出不足的缺點(diǎn)，同時(shí)能夠進(jìn)一步提高整車的性能。中混合汽車動(dòng)力系統(tǒng)的混合度比較高，能夠達(dá)到30％左右，而且市面上的應(yīng)用廣泛，技術(shù)也較成熟。

4.完全混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車。日本豐田公司的未來的Estima汽車和Prius汽車都屬于完全混合動(dòng)力系統(tǒng)汽車。完全混合動(dòng)力系統(tǒng)采用了272-650v的高壓?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)，混合度更進(jìn)一步。與中混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車相比較，完全混合動(dòng)力系統(tǒng)汽車的混合度能夠達(dá)到甚至高于50％。技術(shù)的飛速發(fā)展促使完全混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車具備成了汽車混合動(dòng)力技術(shù)的主流發(fā)展方向。