混合動力核心控制技術(shù)方案圖文全解

廣義上說，混合動力汽車(Hybrid Vehicle)是指車輛驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實際的車輛行駛狀態(tài)由單個驅(qū)動系統(tǒng)單獨或共同提供。

通常所說的混合動力汽車，一般是指油電混合動力汽車(Hybrid Electric Vehicle, HEV)，即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(柴油機或汽油機)和電動機作為動力源。

混合動力汽車使用的電動力系統(tǒng)中包括高效強化的電動機、發(fā)電機和蓄電池。蓄電池使用的有鉛酸電池、鎳錳氫電池和鋰電池，將來應(yīng)該還能使用氫燃料電池。

混合動力系統(tǒng)分類：

1.根據(jù)混合動力驅(qū)動的聯(lián)結(jié)方式，一般把混合動力汽車分為三類：

①串聯(lián)式混合動力汽車(SHEV)：主要由發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機等三大動力總成用串聯(lián)方式組成了HEV的動力系統(tǒng)。

②并聯(lián)式混合動力汽車(PHEV)：發(fā)動機和發(fā)電機都是動力總成，兩大動力總成的功率可以互相疊加輸出，也可以單獨輸出。

③混動式混合動力汽車(PSHEV)：綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)而組成的電動汽車，主要由發(fā)動機、電動-發(fā)電機和驅(qū)動電機三大動力總成組成。

2.根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類：

①微混合動力系統(tǒng)。

代表的車型是PSA的混合動力版C3和豐田的混合動力版Vitz。從嚴(yán)格意義上來講，這種微混合動力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動力汽車，因為它的電機并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動力。

②輕混合動力系統(tǒng)。

代表車型是通用的混合動力皮卡車。輕混合動力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機控制發(fā)動機的啟動和停止，還能夠?qū)崿F(xiàn)：

(1)在減速和制動工況下，對部分能量進(jìn)行吸收;

(2)在行駛過程中，發(fā)動機等速運轉(zhuǎn)，發(fā)動機產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動需求和發(fā)電機的充電需求之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。輕混合動力系統(tǒng)的混合度一般在20%以下。

③中混合動力系統(tǒng)。

本田旗下混合動力的Insight, Accord 和Civic都屬于這種系統(tǒng)。中混合動力系統(tǒng)采用的是高壓電機。另外，中混合動力系統(tǒng)還增加了一個功能：在汽車處于加速或者大負(fù)荷工況時，電動機能夠輔助驅(qū)動車輪，從而補充發(fā)動機本身動力輸出的不足，從而更好的提高整車的性能。這種系統(tǒng)的混合程度較高，可以達(dá)到30%左右，目前技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用廣泛。

④完全混合動力系統(tǒng)。

豐田的Prius 和未來的Estima屬于完全混合動力系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓啟動電機，混合程度更高。與中混合動力系統(tǒng)相比，完全混合動力系統(tǒng)的混合度可以達(dá)到甚至超過50%。技術(shù)的發(fā)展將使得完全混合動力系統(tǒng)逐漸成為混合動力技術(shù)的主要發(fā)展方向。

串聯(lián)式動力由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯(lián)方式組成SHEV動力單元系統(tǒng)，發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。

小負(fù)荷時由電池驅(qū)動電動機驅(qū)動車輪，大負(fù)荷時由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機。當(dāng)車輛處于啟動、加速、爬坡工況時，發(fā)動機、電動機組和電池組共同向電動機提供電能;當(dāng)電動車處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，當(dāng)電池組缺電時則由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電。

串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運行工況，可以將發(fā)動機調(diào)整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機的輸出來達(dá)到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動機避免了怠速和低速運轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機械效率較低。

2.并聯(lián)式：

并聯(lián)，實際上就是在普通汽車的基礎(chǔ)上加裝一套電能驅(qū)動系統(tǒng)(即電動機和動力電池)，發(fā)動機和電動機都能單獨驅(qū)動車輪，也可以同時工作，共同驅(qū)動汽車，當(dāng)動力電池電量不足時，發(fā)動機還能帶動電動機反轉(zhuǎn)為電池充電。

與串聯(lián)不同的是，并聯(lián)結(jié)構(gòu)中發(fā)動機和電動機可以同時驅(qū)動汽車，其動力性能更加優(yōu)越，比亞迪秦的1.5T發(fā)動機和電動機功率相加后足足300馬力有余，相當(dāng)于奧迪A6的那臺3.0T發(fā)動機，但秦僅僅是一臺自主緊湊型車而已。其次，并聯(lián)車型的驅(qū)動模式較多，可以適應(yīng)多種工況，發(fā)動機能夠在中高速運行時單獨驅(qū)動汽車，無需進(jìn)行能源的二次轉(zhuǎn)換，因此其綜合油耗也會更低。

與此同時，并聯(lián)相對于串聯(lián)和普通汽車更復(fù)雜，制造成本相對會高一點;驅(qū)動模式多，含有純油模式、純電模式、混合模式等，不同廠家的命名標(biāo)識都不盡相同，消費者容易混淆。

就譬如寶馬530Le的Save Battery模式，,和奧迪A3Sportback e-tron上的Hybrid Hold功能完全一致，僅僅是保持電量的模式而已。該模式不能為電池充滿電，只能保持電池的當(dāng)前電量，消耗時發(fā)動機會給電池充回相應(yīng)的電量。

3.混聯(lián)式結(jié)構(gòu)：

在并聯(lián)的基礎(chǔ)上再加入一個發(fā)電機，就是混聯(lián)了，即普通汽車+電動機+發(fā)電機=混聯(lián)。但它不具傳統(tǒng)意義上的變速箱，通常是一種所謂“ECVT”的行星齒輪結(jié)構(gòu)的耦合單元替代了變速箱，起到連接、切換兩種動力以及減速增扭的作用。也有一些廠家在混聯(lián)結(jié)構(gòu)中使用普通的變速箱，如雙離合變速器、無級變速器(CVT)等，但是效果遠(yuǎn)不及這種ECVT變速結(jié)構(gòu)。

混聯(lián)的結(jié)構(gòu)優(yōu)點和使用優(yōu)點更加接近于并聯(lián)結(jié)構(gòu)的車型，但混聯(lián)的驅(qū)動模式更加豐富，在并聯(lián)的混合驅(qū)動模式基礎(chǔ)上，加入了充電功能，這意味著發(fā)動機和電動機全力驅(qū)動車輛時，不用擔(dān)心電量消耗的問題。并且得益于ECVT的加入，使電動機和發(fā)動機的配合更加默契，能夠適應(yīng)的工況更多，節(jié)油效果更優(yōu)。

總結(jié):

混動汽車在結(jié)構(gòu)上能夠分為串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)幾大類，其中串聯(lián)是最少廠家采用的，混聯(lián)是比較好的，但是由于專利問題，大部分廠家都選擇了并聯(lián)實現(xiàn)混動汽車的布局，這也是混動汽車中并聯(lián)車型占比最大的原因，但相信未來將會有更多的混聯(lián)車型推出。