混合动力车概述

2024年3月9日发(作者：奔驰吉普车报价)

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混合动力车概述◆文/北京 李玉茂作为燃油车与纯电动车之间的过渡产品，混合动力车具有节能减排的优点，世界各大汽车厂商均以量产车上市，例如普瑞斯混合动力车在全球销量突破300万辆。尽管目前混合动力车在我国叫好不叫座，这与购车成本高、维修困难有关，但混合动力车是发展趋势。一些汽车厂商已对4S店技术人员进行混动车培训，维修混合动力车的工作在我国已经起步。李玉茂(本刊专家委员会委员、特约编辑)中国汽车工程学会认证资深工程师、中国汽车工程学会汽车应用与服务分会特聘专家，从事汽车维修工作40余年，在大众车系电控系统故障诊断领域经验丰富。现任北京市工业技师学院汽车技术应用系顾问，清华大学、北京理工大学师资培训基地汽车专业专家。(2)轻度混合动力系统与微度混合动力系统相比，该系统除了用电机启动发动机之外，还能实现在减速和制动工况下对汽车惯性能量回收，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。该系统电机可为汽车行驶提供持续的动力，混合度一般在20％以下。(3)中度混合动力系统一、混合动力车分类1.按驱动联结方式分类(1)串联式混合动力系统由发动机驱动发电机使之发电，产生的电能存入蓄电池，再由蓄电池将电能输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式中，电池就像一个水库，但是调节的对象不是水量而是电能。与轻度混合动力系统不同的是，该系统采用高压电机。汽车处于加速或者大负荷工况时，电机能够辅助驱动车轮，补充发动机本身动力输出的不足，与轻度系统相比起的作用更大，从而更好地提高整车性能，混合度达到30％左右。(4)重度(完全)混合动力系统该系统采用200V以上高压交流同步电机，混合程度更高，是混合动力技术发展的方向，混合度可达到甚至超过50％。以上四种不同的混合方式，都能在一定程度上降低燃油成本和污染物排放，混合度越高效果越好，但是汽车制造成本越高。各大汽车厂商在过去的十几年中，通过不断地研发投入，试验总结，商业应用，形成了各自的混合动力技术之路，而其在市场上的表现也是各具特色。(2)并联式混合动力系统有两套驱动系统，传统发动机和新型电机，两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。两套驱动系统输出没有变速装置，此联结方式结构简单、成本低廉。(3)混联式混合动力系统特点是发动机和电机驱动各有一套机械变速机构，两套机构通过齿轮系或行星轮结构结合(耦合)在一起，从而综合调节发动机与电机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况调节发动机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂、成本较高。商用车对串联、并联和混联均有采用，乘用车大多采用并联和混联混合动力系统。二、驱动连接举例1.并联式混合动力系统(1)本田Civic Hybrid混合动力系统该车采用第四代IMA系统，如图1所示，由发动前轮2.按混合程度分类(1)微度混合动力系统在传统发动机上加装了皮带驱动的电机，该电机为启动发电一体式，用来启动发动机，取消发动机怠速，降低油耗和排放。严格来讲，这种汽车不属于真正的混合动力汽车，因为它的电动机并没有为汽车行驶提供持续的动力。该系统电机通常为12V或42V(多用于柴油机)，混合度一般在5％以下。前轮发动机驱动兼再生用电机变速器PCU锂离子动力电池图1 本田Civic混合动力系统示意图66-CHINA·OctoberCopyright?博看网. All Rights Reserved.

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机、驱动兼再生用电机、变速器、动力控制单元和锂离子动力电池等组成，发动机作为主要动力，电机作为辅助动力，没有纯电动工况。(2)奥迪A6 Hybrid混合动力系统奥迪A6 Hybrid混合动力系统组成与本田相同，如图2所示，只是在发动机和电机之间增加一个离合器，可以同发动机连接，也可以分离来实现纯电动工况。(3)通用君越皮带传动启停系统(BSG)以上混合动力系统对原来发动机和传动机构改造较多，为减少改造，实现了模块化的发动机启停、能量回收等混合动力专项技术大量应用在传统汽车上。通用君越采用皮带传动启停系统(Belt-driven Starter

Generator，简称BSG)，如图3所示，利用BSG驱动/发电机替代原来的传统发电机，从而实现混合动力系统。(4)长安/奇瑞启动、发电一体机系统(ISG)长安/奇瑞采用启动、发电一体机系统(Integrated Starter Generator，简称ISG)，如图4所示。该系统由发动机、ISG电机、离合器、变速器动力控制单元和动力电池等组成，与奥迪A6Hybrid方案接近，只是离合器接合时，发动机、电机并联驱动，离合器断开时，发动机驱动电机发电。(5)宝马1、3、5系增强型启停系统(Start-Stop)宝马增强型启停系统(Start-Stop

System)如图5所示，利用Start-Stop电机代替原来传统启动机。该系统与BSG相比，对发动机改造较为简单，增加部件较前轮发动机离合器驱动兼锂离子再生用电机PCU动力电池变速器前轮图2 奥迪A6混合动力系统示意图Technical Talk技术论坛BSG传统发电机发电机驱动/逆变器蓄电池皮带皮带发动机变速器发动机变速器(传统启动机)离合器蓄电池Start-Stop电机离合器图3 通用君越皮带传动启停系统(BSG)示意图图5 宝马增强型启停系统示意图MG1变频器HV高压电池离合器ISG变速器发动机行星发动机齿轮MG2PCU动力电池—机械传动路线

—电力传输路线图4 长安/奇瑞启动、发电一体机系统(ISG)示意图图6 普瑞斯混合动力系统THS-Ⅱ启动/发电电机齿圈MG1驱动/发电电机太阳轮MG2发动机传动链条行星架图7 普瑞斯混合动力系统THS-Ⅱ行星齿轮的连接示意图少，成本较低，但只具备怠速启停功能，而变频器、HV高压电池(镍氢1.2V×6格×38BSG系统具备启停和能量回收功能。块＝201.6V)、电池ECU、HV ECU等组2．混联式混合动力系统成。行星齿轮位于发动机、MG1和MG2中(1)普瑞斯混合动力系统间，太阳轮与MG1连接，行星齿轮与发动丰田公司1997年推出混合动力系统机连接，齿圈与MG2连接(图7)。控制行星THS-Ⅰ，应用于普瑞斯第一代；2003年齿轮三个元件的转速和转向，巧妙地实现混推出THS-Ⅱ，用于普瑞斯第二代(图6)。联、无级变速和能量再生，这是丰田公司的THS-Ⅱ由发动机、行星齿轮、MG1(发电专利。该系统能量流控制精细、发动机效率机/启动机)、MG2(驱动电机/再生发电机)、高，但机构比较复杂，开发成本较高。如今Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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THS-Ⅲ已应用在普瑞斯、凯美瑞等多种车型上。(2)本田单离合器双电机系统在发电机与驱动电机之间增加湿式多片离合器(图8)，低速行驶只依靠电机行驶。在需要大驱动力时，发动机驱动发电机发电，由动力电池和发电机同时向电机供电。在车速较高并近于匀速行驶，发动机工作点为高效区时，发动机将动力直接传向车轮。在高速、急加速等需要较大驱动力情况下，发动前轮锂离子发动机动力电池发电机PCU离合器驱动兼再生用电机前轮图8 本田单离合器双电机系统示意图后轮锂离子动力电池PCU发动机电机/发电机变速器干式离合器湿式离合器后轮图9 英菲尼迪双离合器单电机系统示意图BSG驱动/皮发电机带发动机AMT电机传统启动机PCU动力电池图10 一汽奔腾B70皮带传动系统示意图68-CHINA·October栏目编辑：文二霞 ******************发动机C1C2M1M2C1-离合器驱动轮C2-离合器M1-发电机/驱动电机M2-驱动电机/再生发电机主变速齿轮图11 比亚迪F3 DM混联插电式混合动力系统示意图机与电机共同驱动车轮。十公里)。如采用串联方案则以纯电动行驶(3)日产英菲尼迪M35h双离合器单电机系统为主，纯电动行驶里程较长，此种车常称为日产英菲尼迪M35h双离合器单电机系增程式电动车。统由发动机、电机/发电机、变速器以及两个(1)普瑞斯混联插电式(Plug-in Prius)混合离合器组成(图9)，发动机与电机通过干式离动力系统合器连接，电机连接变速器前端，变速器后普瑞斯混联插电式(Plug-in Prius)混端通过湿式离合器与后驱动轴连接，这样可合动力系统的开发基于传统普瑞斯平台，两以实现发动机在车辆静止时给电池充电。者动力系统结构相同。与串联相比，在电(4)一汽奔腾B70皮带传动系统池电量消耗到一定程度后，混联插电式混一汽奔腾B70采用BSG系统，如图10合动力车可进入混合动力模式。2012款插所示，由发动机、BSG电机、传统启动机、电式普瑞斯技术参数如表1所示，与传统普机械自动变速器(AMT)和电机组成，装备瑞斯相比，在整车方面具有EV行驶模式，BSG系统的发动机与AMT连接，将动力传入但对纯电动行驶条件做了限制，当车速大AMT，在与电机动力耦合后，传入驱动轮。于100km/h或急加速等工况时不使用EV模3．插电式混合动力系统式。配备4.4kWh锂离子电池，可纯电动行插电式混合动力车(Plug-in HEV)是一驶24km，具备两种充电电压模式。种能从外部电源(例如国家电网)对其能量储(2)比亚迪F3 DM混联插电式混合动力系统存装置进行充电的混合动力车，具有纯电动比亚迪F3 DM混联插电式混合动力行驶模式，当电池能量使用到一定程度后，系统是国内首款插电式混合动力系统，DM

采用混合动力驱动。如采用混联方案则以混(Dual Mode)是双模式的意思，即具有纯电合动力行驶为主，纯电动行驶里程较短(数动和混合动力两种模式，如图11所示，该系表1 2012款插电式普瑞斯技术参数类别参数最大功率输出(kW)100整车经济性(L/100km)2.7(纯电＋混合模式)或4.8(混合模式)EV行驶里程(km)24排量1.8L 4缸VVT-i发动机最大输出功率[kW/(r/min)]73/5200最大输出转矩[N·m/(r/min)]142/4000类型永磁交流同步电机最大输出功率(kW)60最大输出转矩(N·m)207类型锂离子电池电池电池容量(kW·h)4.4电池质量(kg)80充电时间(h)3(120V)或1.5(240V)Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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表2 比亚迪F3 DM技术参数类别整车最大输出功率(kW)经济性(L/100km)EV行驶里程(km)排量最大输出功率(kW)最大输出转矩(N·m)类型最大输出功率(kW)最大输出转矩(N·m)类型电池容量(kW·h)电池质量(kg)充电时间(h)参数802.6780(15工况)1.0L 4缸5090永磁同步电机25(M1)、50(M2)350磷酸铁钴锂14.9＞3008(220V)锂离子动力电池发发动机电机后轮发动机PCU电机1电机2电机后轮电池图12 通用Fisker Karma混联插电式混合动力系统示意图前轮统由发动机、M1和M2电机、离合器及传动齿轮组成。在纯电动驱动时利用M2，若电量不足，发动机驱动M1发电。在急加速时，发动机、M1和M2同时驱动，在制动减速时M2电机可回馈电能。比亚迪F3 DM技术参数如表2所示，该车采用容量较大的电池组，续航里程可达80km(15工况)，但汽车质量有所增加。该车燃油消耗率与普瑞斯相近，但是其采用的1.0L发动机动力性较差。配备20kW·h纳米磷酸铁锂离子电池，纯电动可行使80km，增程续航可达483km。此外，该车采用铝质车身，配备太阳能车顶为电池充电。发动机离合器电机(55kW)行星齿轮锂离子动力电池 PCU电机(111kW)(4)通用Voit串联插电式混合动力系统通用Voit串联插电式混合动力系统如图13所示，由两个电机、发动机、行星齿轮和三个离合器组成。发动机通过离合器与小电机相连，大、小电机分别通过离合器与行星齿轮连接，由行星齿轮将驱动力传给车轮。该动力系统具有四种工作模式：第一种模式仅有大电机驱动；第二种模式由大、小前轮图13 通用Voit串联插电式混合动力系统示意图子电池，纯电动可行驶64km，发动机增程可达570km，最高车速160km/h。(3)通用Fisker Karma混联插电式混合动力系统通用Fisker Karma采用混联插电式混合动力系统，如图12所示，由发动机、发电机和两台电机组成，发动机与发电机连接用于发电，两台电机串联驱动车轮。该车电机驱动；第三种模式通过发动机驱动小电机发电，同时用大电机驱动；第四种模式由发动机与大电机共同驱动，发动机输出功率剩余供小电机发电。该车配备16kW·h锂离表3 混合动力车技术参数比较车型/系统三、几款混合动力车技术参数对比几款混合动力车的主要技术参数对比见表3，通过此表我们可以对这些车辆的技术参数进行了解。

类别参数技术方案混合程度整备质量(kg)本田CivicHybrid并联中度13051854.33520121.5L81永磁同步17锂离子通用君越eAssistBSG中度16301807.22520082.4L137永磁同步15锂离子荣威750HybridBSG中度16002055.62020111.8L118－20锂离子长安志翔HybridISG中度13901706.42120091.5L69永磁同步13镍氢中华俊捷HybridStart-Stop轻度12401656.51620111.5L77永磁同步15铅酸奔腾B70Hybrid混联重度15841806－20091.5L67永磁同步20镍氢丰田普瑞斯THS-Ⅱ混联重度12951654.3－20031.5L阿特金森循环57永磁同步37.8(MG1) 50(MG2)镍氢整车最高车速(km/h)经济性(L/100km)节油率(％)推出时间(年)排量最大输出功率(kW)类型最大输出功率(kW)类型发动机电机电池本文对混合动力车的介绍仅是一个梗概，每种上市车型都有各自特点和内在奥秘，我们作为汽车维修从业人员需要不断学习摸索，由维修汽车过渡到维修“汽、电车”。另外，若本文中存有不当之处敬请同行指正。Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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