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混合动力汽车核心控制技术解析

发布：mqh0386 来源：

PostTime：6-5-2024 15:22

广义上说，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，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。通常所说的混合动力汽车， ...

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广义上说，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，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。

通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV），即采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源。

混合动力汽车使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。蓄电池使用的有铅酸电池、镍锰氢电池和锂电池，将来应该还能使用氢燃料电池。
1.混合动力系统分类：
1.根据混合动力驱动的联结方式，一般把混合动力汽车分为三类：

①串联式混合动力汽车（SHEV）：主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了HEV的动力系统。

②并联式混合动力汽车（PHEV）：发动机和发电机都是动力总成，两大动力总成的功率可以互相叠加输出，也可以单独输出。

③混动式混合动力汽车（PSHEV）：综合了串联式和并联式的结构而组成的电动汽车，主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。

2.根据在混合动力系统中混合度的不同，混合动力系统还可以分为以下四类：

①微混合动力系统。

从严格意义上来讲，这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。

②轻混合动力系统。

轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止，还能够实现：

（1）在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；

（2）在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。

③中混合动力系统。

中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能：在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高，可以达到30%左右，目前技术已经成熟，应用广泛。

④完全混合动力系统。

该系统采用了272-650v的高压启动电机，混合程度更高。与中混合动力系统相比，完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。

2.混合动力方案详解：
1.串联式:

1.1结构：

串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。

小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。

串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。

2.并联式：

并联，实际上就是在普通汽车的基础上加装一套电能驱动系统(即电动机和动力电池)，发动机和电动机都能单独驱动车轮，也可以同时工作，共同驱动汽车，当动力电池电量不足时，发动机还能带动电动机反转为电池充电。

与串联不同的是，并联结构中发动机和电动机可以同时驱动汽车，其动力性能更加优越，比亚迪秦的1.5T发动机和电动机功率相加后足足300马力有余，相当于奥迪A6的那台3.0T发动机，但秦仅仅是一台自主紧凑型车而已。其次，并联车型的驱动模式较多，可以适应多种工况，发动机能够在中高速运行时单独驱动汽车，无需进行能源的二次转换，因此其综合油耗也会更低。

与此同时，并联相对于串联和普通汽车更复杂，制造成本相对会高一点;驱动模式多，含有纯油模式、纯电模式、混合模式等，不同厂家的命名标识都不尽相同，消费者容易混淆。

　　就譬如宝马530Le的Save Battery模式，,和奥迪A3 Sportback e-tron上的Hybrid Hold功能完全一致，仅仅是保持电量的模式而已。该模式不能为电池充满电，只能保持电池的当前电量，消耗时发动机会给电池充回相应的电量。

3.混联式结构：

　　在并联的基础上再加入一个发电机，就是混联了，即普通汽车+电动机+发电机=混联。但它不具传统意义上的变速箱，通常是一种所谓“ECVT”的行星齿轮结构的耦合单元替代了变速箱，起到连接、切换两种动力以及减速增扭的作用。也有一些厂家在混联结构中使用普通的变速箱，如双离合变速器、无级变速器(CVT)等，但是效果远不及这种ECVT变速结构。