摘 要:车辆传动系统是链接动力输入单元(发动机、电动机)与行驶系系统(车轮)的结构,直接影响着车辆的动力性和经济性。其能量传递方式和传递路径具有较高的研究价值。分析了混合动力车辆的动力特点,介绍了多种用于混合动力汽车的传动形式及其性能特点,并预测了混合动力车辆自动传动系统的发展趋势。
关键词:混合动力车辆;传动系统;新能源;内燃机
自20世纪90年代以来,随着人类社会的快速工业化,能源危机和环境问题已成为阻碍可持续发展的重要问题。绿色能源和节能减排成为许多工业领域,尤其是汽车行业倡导的一种发展理念。作为世界最大的汽车市场之一——中国,随着2001年“十五”计划明确提出发展新能源汽车工业,越来越多的国内外学者开始关注和参与中国新能源汽车的发展。
1 新能源汽车简介
新能源汽车,是指使用一种或以上非传统化石燃料(柴油、汽油)的新能源为动力的汽车,新的动力可替代传统燃油内燃机(ICE),或采取与传统内燃机共同工作的方式,从而驱动车辆正常行驶。目前,新能源汽车主要包括纯电动汽车(EV)、油电混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)和液化天然气动力汽车(CNG)等。
2 混合动力汽车的传动形式及性能特点
油电混合动力汽车(HEV)指的是采用内燃机(ICE)和电动机(MG)两种动力源驱动的汽车,其特点是充分发挥了内燃机的动力性和电驱动的经济性,具有很高的自由度,布置灵活,可根据车辆的不同动力性需求设计传动形式。因此,研究其自动传动系统有着很高的研究价值。
油电混合汽车的特点在于其动力输出系统由内燃机与电动机共同组成,内燃机与电动机在组合动力输出方面有着非常灵活的选择性。根据现有对混合动力车辆传动形式的研究,其主要的传动形式可概括为串联型、并联型和混联型。
2.1 串联型混合动力汽车
串联型的特点在于发动机与电动机、驱动桥是串联的。串联型的混合动力驱动方式采用发动机带动发电机,将化石燃料的化石能转化成为电能,进而储存或直接供给电动机驱动车辆。发动机和驱动桥直接采用的不是机械的固态链接,而以电能为介质,可实现能量在化石能、机械能、电能与机械能间的传递。在自动变速器方面,由于串联型混合动力可简化地将发动机看作一种电源装置,车辆由电动机直接驱动。由于电动机在动力学方面具有的特点,能很好地满足车辆行驶的功率需求。因此,串联型混合动力车辆的传动系统可省略或仅需针对少数特殊工况设计,其结构十分简单。
2.2 并联型混合动力汽车
并联型混合动力汽车的发动机和电机均通过某种类型的变速器与车轮有直接的连接。这种结构会使发动机的运行转速受到车速的影响,发动机的输出转矩会随着电机辅助而增加。并联方式的发动机与车速的关联使其在控制车辆排放方面不比串联方式,但这种连接方式可利用电机平衡发动机的转矩负荷,使发动机在更高的效率区域工作。并联型混合动力车有2种基本类型:以发动机作为主要动力源,电机助力;以电机作为主要动力源,发动机助力。由于只有1个电机,并联型混合动力汽车的成本低于串联型,但因发动机与电机之间采用物理连接,导致并联型控制比串联型复杂得多。 |
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