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混合动力汽车结构 HEV 的工作原理?图 1 发动机万有特性效率图 HEV 的工作原理?在图 1中,横坐标是发动机的转速,竖坐标是发动机的转矩,等高线表示效率。从发动机的万有特性图可以看出,本发动机高效区在转速 2000 一 4500r/min 及输出转矩 95 一 之间,当发动机运行于低速或低转矩的情况下,发动机效率都比较低。 HEV 控制系统对发动机控制的目标就是使发动机尽量工作于高效区,这时发动机燃油消耗较低,尾气污染物排放较少。 HEV 的工作原理?与传统汽车相比, HEV 还有电动机作为辅助动力源,因此可在低速和低转矩工况下,关闭发动机,由电动机驱动车辆,从而避免发动机工作于低效区。而且在发动机工作时, 可以通过功率辅助或主动充电来调节发动机的工作点,使得发动机工作于高效区附一近。?当发动机工作在最佳效率转矩曲线和最大转矩曲线之间时, 电动机可以作为功率辅助器运行,使得发动机的运行点向最佳效率转矩曲线靠近;类似,当发动机运行在最佳效率转矩曲线和高效区最小转矩曲线之间时,电动机可以作为发电机工作,此时发动机的输出转矩等于驱动转矩和发电转矩之和,通过调整发电转矩,就可以调节发动机的输出转矩,使得它向最佳效率转矩曲线靠近。 HEV 的工作原理?传统汽车在多数路况下运行,只需发动机最大功率的一小部分,而其后各功率一般只用于短暂的加速、爬坡等路况。混合动力系统配各有电动机, 能够提供很大的驱动转矩,可在需要大功率的路况下提供功率辅助。图 2是某 HEV 最大转矩曲线图, 可以看出该 HEV 的最大输出转矩为发动机最大转矩和电动机最大转矩之和。因此,混合动力系统在选择发动机时可选择较小的额定功率。这样, 在多数路况下混合动力系统的发动机在接近额定功率的区域工作,而在需要大功率输出的路况中, 由电动机提供功率辅助。 HEV 的工作原理?图 2 混合动力系统功率辅助最大转矩曲线 HEV 的工作原理?由于发动机在低速和低转矩区工作效率比较低,而接近额定功率区效率一般很高, 所以选择小功率的发动机能够提高发动机的工作效率、降低质量,从而提高了燃油经济性,降低有害排放。 HEV 的工作原理?发动机在低速和低转矩下运行效率比较低,此时一般关闭发动机,采用纯电动的方式来驱动汽车。?混合动力系统在电动机单独驱动(简称为纯电动) 下运行,排放为零,只需考虑燃油经济性。?纯电动的电能主要有两个来源:制动能量回收和发动机主动充电。制动能量回收由于没有消耗燃料, 可认为燃油经济性为无穷大。发动机带动电动机给电池充电的情况就比较复杂,需要考虑发动机和电动机的效率,还要考虑能量转换效率,以及电池的使用寿命等因素。总的来说,纯电动工况的燃油经济性较高,排放为零。 HEV 的工作原理?减速或制动时的能量回收: ?传统汽车在减速或制动时,通过制动器将汽车的动能转换为热能消耗掉,这是一种能量浪费。而 HEV 在减速或制动时,电动机可作为发电机工作,利用发电机来制动 HEV ,从而将汽车的动能转换为电能存入蓄电池。在保证行车安全的前提下,减速或制动能量回收是 HEV 提高燃油经济性的主要因素。混合动力汽车用发动机选型?选择混合动力汽车用发动机时,首先要考虑的就是满足汽车性能要求的发动机尺、与额定功率问题。在大多数的混合动力汽车设计中,发动机的额定功率将由车辆需求的平均功率决定,结果与传统的汽车发动机相比,混合动力汽车用发动机是相对较小的。另外,对于所开发的并联混合动力汽车,为达到车辆的节能和低排放目标,要控制发动机工作在高效区,即在低负荷由电机提供驱动功率,发动机关闭:在高负荷(发动机满足不了整车需求)时,电机参与工作等。