汽車動力系統(tǒng)構型的案例
新能源汽車講解丨動力傳動系統(tǒng)構型方法
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新能源汽車講解丨動力傳動系統(tǒng)構型方法
新能源汽車講解丨動力傳動系統(tǒng)構型方法
混合動力系統(tǒng)主流動力構型方案對比研究
混合動力系統(tǒng)就是使用了汽油、柴油、氫氣或甲醇的內燃機和電力2種驅動方式的系統(tǒng)。其優(yōu)勢在于車輛起步用電機實現驅動，發(fā)動機可以完全不用工作，處于停機狀態(tài)，當車速達到一定值后，發(fā)動機再進行接入。這樣的好處是：
（1）發(fā)動機省去了怠速工況；
（2）發(fā)動機一旦運行，就會在運行在最高效的區(qū)域。混合動力車輛起步動力性良好，可以達到節(jié)能減排的目的。
客車是公共交通領域的重要組成部分，該細分市場的特點是對安全性要求較高，且產量不大，因此針對客車混合動力系統(tǒng)與乘用車構型的思路不完全一樣。混合動力客車經過十多年的發(fā)展，動力系統(tǒng)構型也是呈現多樣性，但每種構型都有其自身的優(yōu)點和缺點。
本文總結了現有客車市場比較主流的串聯式、并聯式和混聯式動力構型方案，分析了這3種構型的控制原理和優(yōu)、缺點，提出了不同系統(tǒng)構型產品市場路線，為混合力客車推廣提供了思路。
2 混合動力客車構型分類
混合動力動力系統(tǒng)構型有2 種不同的分類方法，即按連接方式和按混合程度，本文重點按連接方式的分類方法進行詳細闡述。
2.1 按混合程度劃分
該種分類方法按電能與傳統(tǒng)能源的混合程度，即驅動電機輸出功率占整個動力系統(tǒng)功率的比例來進行劃分，具體見表1。
表1 混合動力構型按混合程度分類
2.2 按連接方式劃分
該種方法按動力系統(tǒng)的連接方式和結構類型進行劃分[2]，具體如表2。
表2 混合動力構型按聯接方式分類
串聯式系統(tǒng)：有發(fā)電和驅動2個電機，其中發(fā)電機不做驅動使用，僅用來發(fā)電，發(fā)出的電能可存儲在動力電池中或供驅動電機直接使用。
增程式系統(tǒng)：與串聯式系統(tǒng)類似，通過將電機集成在發(fā)動機飛輪上，形成發(fā)動機和電機總成，這種總成稱為增程器；其中，增程器不直接連接傳動系統(tǒng)，與串聯式系統(tǒng)類似，其主要功能就是在動力電池電量不足時給其充電，從而延長續(xù)駛里程。
并聯式系統(tǒng)：發(fā)動機為主要動力源，電機作為輔助動力源。
展開 燃料電池動力系統(tǒng)構型與關鍵部件
1 燃料電池動力系統(tǒng)構型燃料電池動力系統(tǒng)中的二次儲能電池可以有多種類型,包括鋰離子電池?鎳氫電池和超級電容器等?因此,燃料電池動力系統(tǒng)存在多種構型方案,目前常用的燃料電池動力系統(tǒng)構型方案見表2?
表2 常用的燃料電池動力系統(tǒng)構型方案
1.1 單一燃料電池構型
單一燃料電池構型只包含燃料電池一個能量源,單一燃料電池動力系統(tǒng)基本結構如圖1所示,包括燃料電池系統(tǒng)?整車控制器?DC/DC?逆變器和電機等部件?汽車的所有功率負荷都由燃料電池承擔?燃料電池系統(tǒng)將氫氣與氧氣反應產生的電能傳給驅動電機,驅動電機將電能轉化為機械能再傳給傳動系統(tǒng),從而驅動汽車前進?
圖1 單一燃料電池動力系統(tǒng)基本結構
燃料電池輸出電壓一般比電動汽車動力總線電壓要低,特性比較軟,即隨著輸出電流的增加,電壓下降幅度比較大,為實現燃料電池輸出電壓與動力總線電壓匹配,就需要一個DC/DC(直流/直流)變換器?同時,DC/DC變換器可以對燃料電池最大輸出電流和功率進行控制,起到保護燃料電池系統(tǒng)的目的?
1.2 燃料電池+動力蓄電池構型
該種構型有多種分類標準,根據是香插電可分為插電型和不插電型:根據配備的燃料電池和動力蓄電池的功率等級的差異,可分為能量混合型和功率混合型:根據燃料電池是否與直流母線直接連接,可分為直接型和間接型?
1.2.1 不插電型和插電型
不插電型燃料電池+動力蓄電池構型動力系統(tǒng)拓撲結構如圖5-2所示?該動力系統(tǒng)中,燃料電池系統(tǒng)為主要動力源,動力蓄電池配合燃料電池系統(tǒng)進行混合驅動,電能經過電機轉化成機械能傳給傳動系統(tǒng)?加速時,電池組和燃料電池堆共同輸出能量,保證整車的加速性能,由于電池組提供了部分能量,減輕了電池堆瞬時加速時的負擔,避免陰極“氧氣饑餓”現象的發(fā)生,可延長電池堆壽命?制動時,電池組回收部分能量,此過程由電池管理系統(tǒng)控制?
圖2 不插電型燃料電池+動力蓄電池構型動力系統(tǒng)拓撲結構
展開 
新型P2構型混合動力系統(tǒng)分析
圖19 發(fā)動機輔助制動模式受力分析
3 小結
本文介紹的新型P2構型混合動系統(tǒng)有7種模式，能覆蓋混合動力系統(tǒng)的主要工作模式，可實現e-CVT+CVT模擬7擋，保證了整車動力性和經濟性，模式切換平順，且能應對不同的工況使用需求。
新型P2構型混合動力系統(tǒng)分析
圖19 發(fā)動機輔助制動模式受力分析
3 小結
本文介紹的新型P2構型混合動系統(tǒng)有7種模式，能覆蓋混合動力系統(tǒng)的主要工作模式，可實現e-CVT+CVT模擬7擋，保證了整車動力性和經濟性，模式切換平順，且能應對不同的工況使用需求。
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干貨‖HEV-PHEV混合動力系統(tǒng)構型分析
‖BENCHMARK process for Target setting
干貨‖21世紀汽車動力技術的發(fā)展路線
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改善汽車性能的有效途徑
展開 商用車雙電機動力系統(tǒng)構型-行星排技術
針對純電動商用車種類多、 用途廣、 工況復雜等特點，本文結合國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項，研發(fā)了一種基于變速箱+行星排耦合的雙電機驅動系統(tǒng)新構型，可實現雙電機耦合驅動、協(xié)調再生制動、單電機獨立驅動/作業(yè)等多種工作模式，實現一種動力平臺滿足行駛與作業(yè)兩種使用需求。
1. 純電動商用車動力系統(tǒng)主流構型方案分析
目前國內外純電動商用車的主流驅動系統(tǒng)構型，可分為集中式和分布式驅動兩大類。
商用車雙電機動力系統(tǒng)構型-行星排技術
THS系統(tǒng)動力總成
引言
國內新能源商用車領域， 新能源客車的規(guī)模應用取得了良好的示范效果。新能源專用車也有大規(guī)模應用，但總體以微型、 輕型的N1/N2 運輸產品為主， 急需在中重型、作業(yè)類的N2/N3 商用車領域取得突破。
針對純電動商用車種類多、 用途廣、 工況復雜等特點，本文結合國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項，研發(fā)了一種基于變速箱+行星排耦合的雙電機驅動系統(tǒng)新構型，可實現雙電機耦合驅動、協(xié)調再生制動、單電機獨立驅動/作業(yè)等多種工作模式，實現一種動力平臺滿足行駛與作業(yè)兩種使用需求。
1 純電動商用車動力系統(tǒng)主流構型方案分析
目前國內外純電動商用車的主流驅動系統(tǒng)構型，可分為集中式和分布式驅動兩大類。
集中式驅動系統(tǒng)又可分為兩種，一種是將傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)更換為純電動力系統(tǒng)， 這種構型包括電機直驅、電機+減速器、電機+變速器等型式，如圖1（a）所示，這是中重型純電動商用車的主流構型，宇通客車、德國SIEMENS 公司的集中式驅動系統(tǒng)，已有規(guī)模化應用；另一種是將動力系統(tǒng)集成在驅動橋上， 包括電機直驅、 電機+減速器等型式，如圖1（b）所示，是中輕型純電動商用車的主流型式。
分布式驅動主要有輪邊電機+減速器、 輪轂電機+減速器、輪轂電機等型式，如圖1（c）所示，德國ZF、比亞迪的輪邊驅動橋在城市客車領域已有推廣， 在運輸與作業(yè)類商用車領域應用較少，英國Protean、荷蘭e-Traction 等公司的輪轂電機驅動系統(tǒng)，目前仍處于應用驗證階段，未有規(guī)模化應用。
展開 歐陽明高丨HEV-PHEV混合動力系統(tǒng)構型分析
作者：清華大學教授、中國科學院院士 歐陽明高 ......
電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設計譚曉軍下載
根據當前我國對于均衡裝置的電流評定標準來看，組合電池的電流應當是動力電池的0.05倍或者0.1倍，在此區(qū)間內是比較合適的。
3.2均衡結果
組合電池的內部差異會影響電動汽車的運行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進行連接，改善電池的性能，增長電池的使用周期。例如對28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進行電源輸出，經過測量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內的所有組合電池進行對比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數為50mA，說明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進行均衡處理，就會導致電池差異性越發(fā)嚴重，使得動力電池的輸出功率大大降低。
4結語
本文就當前電動汽車動力電池的均衡中存在的問題進行闡述，并使用上述均衡方式進行實驗，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進行實驗，根據結果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測的標準。從另一方面說明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進行解決的過程中，由于組合電池的數目較大，導致動力電池的內部差異過大，此時應當將組合電池的規(guī)格、體積、質量進行統(tǒng)一，加設檢測節(jié)點，及時尋找出其中存在問題的組合電池，能夠在一定程度彌補均衡方式的不足之處。
下載地址：電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設計譚曉軍
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混合動力汽車動力系統(tǒng)結構與原理
來
源：網絡，江蘇理工
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混合動力汽車動力系統(tǒng)概述（上)
一、增程式混合動力系統(tǒng)原理
增程式混合動力汽車是在純電動車的基礎上，增加一臺增程器
增程式混合動力由發(fā)動機、發(fā)電機和驅電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯 方式組成動力單元系統(tǒng)。增程式混合動力系統(tǒng)主要運行模式：純電驅動、串聯增程。
PN：發(fā)動機輸出功率；PO：增程器輸出的電功率; PI：車輛驅動電機需求功率；PB：電池組充放電功率，設充電為正，放電為負；系統(tǒng)根據PI的需求，控制發(fā)動機的扭矩（N）及轉速（n）PI=PO+PB;當負載PI=0時，增程器輸出全部向電池組充電；當負載需求PI＜PO時，增程器提供驅動器電源的同時，向電池組充電；當負載需求PI＞PO時，電池組放電（-PB），滿足PI的需求；
提高系統(tǒng)效率
提高發(fā)電機組的效率：
發(fā)電機與發(fā)動機的優(yōu)化匹配，發(fā)電機高效區(qū)與發(fā)動機高效區(qū)的重合；控制發(fā)動機始終工作在低燃油消耗率區(qū)內；發(fā)揮發(fā)電機通過逆變器能快速穩(wěn)定工況的特點，保證發(fā)動機始終工作為最佳點火 角；發(fā)電功率與驅動功率需求的跟隨：在油模式下，電池的主要作用是平衡電量（削 峰填谷），電池的充電-放電循環(huán)，將損耗7-10%（0.96*0.96），盡量減少電池的 充放電；電機驅動系統(tǒng)的效率：提高電機及驅動器的效率；動力系統(tǒng)的匹配優(yōu)化，采用兩 擋變速箱；
該增程器由一款直列三缸汽油機、ISG發(fā)電機、發(fā)電機控制器、以及集成增程器控制功能
的ECU組成。最大功率可達40Kw，可基本滿足純電動輕型客車、物流車增程式電動汽車的需求。
展開 構型丨GKN-電驅動系統(tǒng)
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混合動力構型分析與仿真-107頁PDF文件
來源：網絡
