新能源汽車混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型分析

楊時(shí)振 柳恩鑫

摘 要：由于能源危機(jī)、環(huán)境污染、全球變暖等危害的加劇，節(jié)能減排是未來(lái)汽車技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展方向。其中發(fā)展新能源汽車是各大車企在技術(shù)領(lǐng)域的共識(shí)，而混合動(dòng)力汽車通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)合理耦合，兼顧整車動(dòng)力性和燃油消耗，改善整車排放，同時(shí)解決純電動(dòng)汽車?yán)锍探箲]和充電限制。本文介紹了插電式混合動(dòng)力汽車的基本分類，并針對(duì)市場(chǎng)上幾款典型車型的混聯(lián)式混動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;混合動(dòng)力;系統(tǒng)構(gòu)型

1 新能源汽車定義及分類

根據(jù)國(guó)家發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，未來(lái)汽車技術(shù)發(fā)展方向是節(jié)能汽車和新能源汽車。其中新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。

2 插電式混合動(dòng)力汽車分類

插電式混合動(dòng)力汽車介于純電動(dòng)與燃油汽車兩者之間的新能源汽車，既有傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、油箱，也有純電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)、電池、控制器、充電接口;既能實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)、零排放行駛，也能通過(guò)混動(dòng)模式利用內(nèi)燃機(jī)增加車輛的續(xù)駛里程。

插電式混合動(dòng)力汽車從內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的聯(lián)結(jié)方式和驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)，可分為三大類型：串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)。因各家設(shè)計(jì)理念、基本思路不同，各車型混動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型具備不同特點(diǎn)，混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)是現(xiàn)階段市場(chǎng)主要發(fā)展方向，主流車型如表1。

3 幾種典型車型的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型分析

新能源汽車混動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型直接關(guān)系到該車的運(yùn)行模式、工作特點(diǎn)、控制策略，也體現(xiàn)了該車型的優(yōu)缺點(diǎn)，我們針對(duì)市場(chǎng)上幾款典型車型的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型進(jìn)行分析。

3.1 本田雅閣混動(dòng)版（i-MMD雙電機(jī)）

該車型是混聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車，匹配2.0L排量Atkinson發(fā)動(dòng)機(jī)、雙電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)可同時(shí)為整車輸出動(dòng)力、發(fā)電機(jī)則負(fù)責(zé)能量轉(zhuǎn)化，充電，發(fā)動(dòng)機(jī)可根據(jù)實(shí)際需求參與工作，如圖a所示。優(yōu)點(diǎn)：①發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)可同時(shí)驅(qū)動(dòng);②高效電機(jī)，比功率高。缺點(diǎn)：①節(jié)油效果一般;②NVH稍差。

3.2 三菱歐藍(lán)德PHEV混動(dòng)版

三菱歐藍(lán)德PHEV混動(dòng)版采用了發(fā)動(dòng)機(jī)+三電機(jī)混動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)使用全新2.4L排量Atkinson發(fā)動(dòng)機(jī)，平行軸雙電機(jī)及其減速箱實(shí)現(xiàn)前輪混合驅(qū)動(dòng)，布置后驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)后輪驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力性十足，如圖b所示。優(yōu)點(diǎn)：①四驅(qū)動(dòng)力性良好;②發(fā)動(dòng)機(jī)參與驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)化過(guò)程平順。缺點(diǎn)：①布置和控制策略復(fù)雜;②四驅(qū)，成本高。

3.3 豐田普銳斯混合動(dòng)力汽車（THS混動(dòng)系統(tǒng)）

從初代普銳斯開(kāi)始，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展至第四代THS-IV，其核心是通過(guò)行星齒輪組實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)與雙電機(jī)的機(jī)械連接，達(dá)到協(xié)同內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)的動(dòng)力輸出以及動(dòng)能回收充電工作的協(xié)同匹配和自由轉(zhuǎn)換，如圖c所示。優(yōu)點(diǎn)：①行星輪結(jié)構(gòu)功率分流合理;②相對(duì)傳統(tǒng)車節(jié)油效果好。缺點(diǎn)：①運(yùn)算控制邏輯復(fù)雜;②非純電工況為主的運(yùn)行策略。

3.4 通用沃藍(lán)達(dá)混合動(dòng)力汽車（Voltec混動(dòng)系統(tǒng)）

動(dòng)力部分由一臺(tái)1.5L直噴發(fā)動(dòng)機(jī)、一臺(tái)的主電機(jī)，一臺(tái)副電機(jī)以及一套行星輪三離合器的減速結(jié)構(gòu)組成。動(dòng)力綜合參數(shù)可以達(dá)到2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。通過(guò)行星齒輪和離合控制，從實(shí)際工作模式來(lái)說(shuō)，是由一套復(fù)雜的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)了多種驅(qū)動(dòng)模式（單雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)），如圖d所示。優(yōu)點(diǎn)：①雙電機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁;②整車燃油經(jīng)濟(jì)性好。缺點(diǎn)：①混動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)更加復(fù)雜;②成本高。