混合动力汽车的混动原理(图解)

混合动力系统是指两种不同形式的动力组合在一起,共同作为驱动汽车前进的动力系统,其动力形式主要有燃油发动机、燃气发动机和电机等。但通常我们所称的混合动力汽车,是指采用燃油发动机与电机两种动力组合的汽车,简称“油电混合”。虽然都是采用发动机和电机来驱动汽车前进,但并不都是采用燃油和电两种能量供给方式。只采用燃油一种供给方式的混合动力汽车,我们通常称其为“普通混合动力汽车”;而可以采用外接电源充电的混合动力汽车,称其为“插电式混合动力汽车”。



根据电机在动力系统中的作用大小,可以将混合动力系统分为两种形式:

轻混合动力——不能纯电行驶,电机只起辅助作用

      轻混合动力系统采用的是单独的高压电机,在汽车缓慢起步或低速行驶时,电机在电量饱满的情况下可以独立驱动汽车前进;当汽车处于加速或大负荷工况时,电机和发动机共同驱动车轮,在汽车需要更大动力时助“推”一下汽车,从而提高整车的起步和加速性能。这种混合动力系统中的电机一般设置在发动机和变速器之间,而不是独立设置。现在的轻混系统一般都采用48V电气系统。相比原来的12V低压电气系统,48V电气系统可以直接驱动水泵、机油泵、空调压缩机等,减轻发动机的负担,从而达到节省燃油的目的。在德国一些轻混系统中,48V电气系统甚至可以驱动涡轮器,从而改善发动机在低转速时的涡轮迟滞问题。

代表车型:奥迪A8L Hybrid、奥迪Q5 Hybrid、吉利博瑞GE、奔驰S400h、凯迪拉克XT5混合动力、大众途锐Hybrid等。



重混合动力——纯电续驶里程长

重混合动力系统采用272~650V的高压电机,通过车载动力蓄电池供电,电机可以在起步或巡航过程中单独驱动车辆行驶,在加速或动力蓄电池能量不足的情况下,再由发动机单独或联合电机驱动车辆。与轻混合动力系统相比,重混合动力系统的混合度更高,其电机功率更高,车载动力蓄电池容量也更大,纯电续驶里程也更长。重混合动力系统往往采用两台电机,其中一台充当发电机。而且它的电机一般都是独立安放,而不是设置在发动机与变速器之间。


根据发动机与电机之间的关系,可以将混合动力系统分为三种形式:并联式、串联式和混联式


并联式混合动力——1台发动机+1台电机

代表车型:丰田普瑞斯、雷克萨斯RX450h、雷克萨斯CT200h、丰田雷凌双擎等。所谓并联式混合动力,是指它的燃油发动机和电机可以分别独立地向汽车提供驱动力,两种动力耦合后共同驱动汽车。即使一种动力停止工作,也不会影响另一种动力继续驱动汽车。两种动力装置之间比较独立,都有自己单独的车载能量源,即燃油箱和动力蓄电池,因此称其为并联式混合动力。并联式混合动力系统只是指在动力供给方式上相互独立,但并不一定在结构安排上也相互独立,有时它们在结构上还是“串联”在一起的,例如前面介绍的轻度混合动力系统。根据具体结构的不同,并联式混合动力也可以再细分为三种形式。见下页示图。现在插电式混合动力汽车多数采用并联式混合动力形式,代表车型:奥迪A3e-tron、高尔夫GTE等。



串联式混合动力——1台发动机+1台电机+1台发电机

所谓串联式混合动力,是指燃油发动机和电机不能分别驱动汽车前进,自始至终它只有一种动力驱动形式(多为电动形式)。最常见的串联式混合动力汽车,也是依靠燃油和电能两种能量驱使汽车前进,但其燃油发动机无法直接驱动汽车,而只能用来带动发电机发电,并向电机提供电量,最终还是由电机来直接驱动汽车。燃油发动机只能间接通过发电机和电机才能发挥其作用。串联式混合动力汽车实际上就是增程式电动汽车。代表车型:奥迪A1 e-tron概念车等。



混联式混合动力——1台发动机+1台电机+1台发电机

在混联式混合动力系统中,不仅发动机和电机可以分别独立驱动汽车前进(并联混合),也可以由发动机带动发电机发电并向电机提供电量,然后由电机辅助驱动汽车前进(串联混合)。因此,在混联动力系统中,除了有一台电机、发动机外,还必须独立设置一台发电机。

代表车型:广汽G-MC混合动力系统、丰田双擎混合动力系统等,以及雷克萨斯的混合动力车型CT200h、雪佛兰的混合动力汽车等。

混联式混合动力结构示意图如下:


本文出自《汽车车身电气系统诊断与维修

作者:宛东 谭克诚

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上市时间:2020年5月

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