曾教授與古董保時捷

3 混合動力汽車(HEV)

混合動力電動車輛（HEV）是其中至少一個能量源，存儲器或者能量源的車輛轉換器可以提供電能。混合動力公路車輛是推進能量的車輛在指定的運行任務期間，可以從兩種或更多種類型的能量存儲、能量源或轉換器中獲得。其中至少有一個存儲器或轉換器必須在板上。第二個定義混合動力公路車輛由電動公路車輛技術委員會69提出國際電工委員會。

      HEV必須在環境污染問題和有限範圍之間做好協調。 HEV有電動機和內燃機（ICE）提供擴展範圍和“彎曲”污染問題。

由於控制和支持，混合動力車輛的車輛設計複雜性顯著增加除了所需的部件之外，熱機和電機還需要係統用於來自兩個源的受控混合功率。混合動力車被許多人視為短期解決方案，直到純電動汽車的範圍限制和基礎設施問題解決了。儘管如此，許多汽車製造商正在推廣混合動力汽車一般人口，其他許多人也紛紛效仿。

         本文章重點介紹如何使讀者熟悉HEV的基本動力傳動系統。基礎的在討論設計問題之前，討論了一些熱機或ICE的熱力學與HEVs。

3.1混合種類

3.1.1串聯和並聯混合動力車

1.串聯和並聯的介紹

       HEV由兩種基本配置演變而來：串聯和並聯。串聯混合動力車只是其中之一，一個能量轉換器可以提供推進動力。熱力發動機或ICE充當了原動力這種配置用於驅動向電池或能量存儲鏈路供電的發電機和推進電動機。串聯HEV的組件佈置如圖3.1所示。

圖3.1: 串聯型HEV動力傳動系統

         並聯混合動力是一種以上的能量源可以提供推進動力的混合動力。該熱力發動機和電動機並聯配置，機械聯軸器將其混合扭矩來自兩個來源。並聯混合動力的部件佈置如圖所示圖3.2。

圖3.2: 並聯型HEV動力傳動系統

       HEV系列是更簡單的類型，只有電動機提供所有推進動力。一個小型熱力發動機驅動發電機，補充電池並可以充電當他們低於某個充電狀態時。移動車輛所需的動力僅由電動機提供。超過熱力發動機和發電機，推進系統與EV相同，製造電動機功率要求與EV相同。在並聯HEV中，熱力發動機和電動機通過連接到驅動軸單獨的離合器。並聯式混合動力電動機的功率要求低於EV或系列混合動力車，因為熱力發動機補充了總動力需求車輛。推進動力可以由熱力發動機，電池 - 電動機組或由電動機組提供兩個系統的組合。

          串聯和並聯混合動力車有多種類型。車輛的使命和最佳該任務的設計決定了這一選擇。如果HEV基本上是具有ICE輔助的EV達到可接受的範圍，然後選擇應該是一系列混合，與ICE確保電池始終保持充電狀態。另一方面，如果HEV基本上是一輛車幾乎所有ICEV的性能特點和舒適性，但具有較低的排放和燃料使用標準，那麼選擇應該是並行配置。並聯混合動力汽車已經建成在正常操作的所有方面，與傳統汽車相同的性能。然而，一些系列HEV也已經建成，其性能幾乎與ICEV一樣好。

2.串聯與並聯的優點和缺點

串聯和並聯混合動力車的優點和缺點總結如下。

(1).串聯混合動力車的優點是：

1.發動機 - 發電機組定位的靈活性

2.動力傳動系統的簡單性

3.適合短途旅行

(2).串聯混合動力車的缺點是：

1.它需要三個推進部件：內燃引擎，發電機和電動機。

2.電動機的設計必須滿足車輛可能需要的最大持續功率

就像爬高檔時一樣。然而，車輛的運行低於最大功率

時間。

3.所有三個動力傳動系統組件都需要調整大小以獲得最大功率，以實現長距離且持續的高速駕駛。這是必需的，因為電池會很快耗盡，留下內燃引擎通過發電機提供所有電力。

(3).並聯混合動力車的優點是：

1.它只需要兩個推進部件：ICE和電動機/發電機。並聯HEV，電機

可以用作發電機，反之亦然。

2.可以使用較小的發動機和較小的電動機來獲得相同的性能，直到電池為止耗盡。對於短途旅行任務，兩者都可以被評定為提供​​總數的最大功率的一半電源，假設電池永不耗盡。對於長途旅行，引擎可能是額定最大功率，而電動機/發電機仍可額定為最大功率的一半

功率甚至更小。

(4).並聯混合動力車的缺點是：

1.控制複雜性顯著增加，因為必須調節功率流從兩個平行來源混合而成。

2.來自ICE和電動機的功率混合需要複雜的機械裝置。

3.1.2串連並聯並行使用

          儘管混合動力汽車最初是以串聯或並聯方式發展的，但製造商後來才意識到其優勢實用道路車輛的系列和並聯配置的組合。在這些組合中混合動力車，熱力發動機也用於給電池充電。最近推出的豐田普銳斯是一款這種混合動力的一個例子，其中一個小的系列元素被添加到主要平行的HEV。該小型串聯元件確保電池在較長的等待時間內保持充電狀態，例如交通燈或交通堵塞。這些組合可以在平行下分類混合動力車，因為它們保留了部件佈置的平行結構。事實上，HEV的詳細配置取決於應用和之間的權衡成本和性能。串並聯組合混合器的元件佈置如圖3.3所示。

圖3.3:串並聯HEV動力傳動系統

       該原理圖基於豐田普銳斯混合動力設計。功率分配設備從功率分配功率ICE通過驅動軸和發電機前輪，取決於駕駛條件。通過發電機的電力用於給電池充電。電動機也可以與ICE平行地為前輪提供動力。逆變器是雙向的並且習慣了從發電機給電池充電或調節電動機的電源。短暫的爆發速度，功率從ICE和電動機傳遞到驅動軸。中央控制單元使用來自各種傳感器的多個反饋信號調節系統的功率流。

          在最大化效率時，應盡量減少使用ICE為電池充電。能量是在電池充電和放電期間以及在通過逆變器的電流期間總是丟失。車輛應在其發動機或電池或兩者下運行，直到電池電量最小可接受的充電狀態，比如20％到40％。電池應該從電網充電方便。