插电式串并联混合动力汽车总体设计文献综述

 2022-08-05 02:08

一、前言

我国能源结构的主要组成部分为化石能源,随着能源的枯竭和汽车保有量的增加,国家面临的能源危机和环境污染问题日益严重[1]。世界原油价格的上升使消费者对汽车燃油经济性要求越来越高,环保意识的加强也使得汽车法规更加强化汽燃气排放标准[2]。因此,政府为了实现节能减排,推动国家能源结构的转型,大力支持与推进国内新能源汽车的研发与开发,包括混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(EV)、燃料电池汽车(FCEV)等[3]

混合动力汽车(Hybrid Vehicle)是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆。插电式混合动力汽车是在深度混合动力汽车的基础上再加上电池改进而来的,比纯电动汽车的续驶里程更长、用的电池更少。 插电式混合动力汽车既可以采用串联结构、并联结构,也可以采用混联结构,使得发动机和电动机构能够直接驱动车轮[4]。混(串并)联式混合动力汽车(PSHEV) 兼有串联式和并联式两种混合动力汽车的结构特点和优点,由发动机、电动/发电机和驱动电机三大动力总成组成[5]。其驱动系统同时具有电动机和发电机的功能。示意图如下

发动机在大功率需求时进行驱动,从而使得电动机的尺寸和电池组的功率需求大大减小。插电式混合动力汽车还可以利用电网进行充电,平复电力需求[6]。所以说现阶段插电式混合动力汽车不仅能够满足市场对电动汽车环保和绿色的期待,还能满足消费者对汽车动力性能的要求。目前,新能源物流车还以纯电动物流车为主,续航能力不足,如若选用成熟的总成或系统进行整车的匹配和设计[7],将普通物流车改造成插电式混合动力物流车,将大大拓宽新能源物流车的使用范围。

二、混合动力汽车的发展现状

国外现状

在能源问题的大环境下,发展新能源汽车,实现汽车动力系统的新能源化,推动传统汽车产业的战略转型已经成为全球汽车工业共同面对的挑战。美国、日本、欧洲等发达国家和地区,在混合动力汽车的理论研发和实际生产中都做了大量的工作[8]

美国福特公司推出prodigy动力系统,其是福特P2000LSR复合动力系统,采用1. 2升四缸柴油发动机和镍金属符合电池,百公里油耗 3. 3L;福特公司还推出了混合动力车Dodge Ram(轻型卡车)和Mercedes S-classHEV大型轿车)。

日本丰田汽车公司已经有三款混合电动车型批量投产,分别是Prius轿车、电动4轮驱动Estima小型车和Crown轿车。Prius采用1.5L汽油机发动机和电动马达混联装置,其每升汽油的行驶距离达到29.5km, Cq排放量仅为一般汽车的50%。与同等排量的普通汽车相比,Prius在市区行驶的节油率达到了37.3%-47.5%,在市郊行驶的节油率也达到19.8%-36.0%,大大少于目前普通汽车的油耗。本田通过研究新型发动机、氢蓄电池等部件来追求动力高效化;通过开发树脂油箱、新型轻质铝车身等实现车辆的轻型化,使汽车达到每升汽油可行驶35km的世界最高水平。

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