混合動力汽車的結構較為複雜,它具有傳統汽車與純電動汽車的雙重部件。如圖所示,混合動力汽車配置有内燃機、動力電池、動力驅動單元、DC/DC轉換器,如果是插電式混合動力汽車還配置有車載充電器等。
混合動力汽車基本結構
由于動力電池、DC/DC轉換器等部件與純電動汽車在結構原理上并無區别,但是動力驅動單元的設計卻是混合動力汽車的中心,即是車輛混合動力驅動形式的反映,也是一輛混合動力汽車技術性能的重要表現。
在混合動力的車型中,中度、重度混合動力其内部在傳統内燃汽車基礎上主要增加有高壓動力電池組和改進的變速驅動單元,并為特定車輛需求增加一些其他附屬部件。
變速驅動單元的結構
混合動力汽車的變速驅動單元,不同于現有的自動變速器或手動變速器,其内部主要包含有:
(1)用于驅動和發電的三相電機;
(2)用于實現動力切換的離合器;
(3)用于實現輸出動力變速的齒輪機構。
混合動力變速驅動單元
混合動力汽車變速驅動單元目前有兩種應用比較廣泛的類型,分别以豐田普銳斯為代表的混聯形式變速驅動單元和以比亞迪秦為代表的并聯式變速驅動單元。
混聯式變速驅動單元的機構可以實現更多的混合驅動模式,例如純電動驅動模式、内燃機與電機複合工作模式以及各種工況下的不同組合模式,通常這種變速驅動單元内部設計有兩個電機。
并聯式變速驅動單元的機構最大優點是可以在電力驅動模式下失效時,單純依靠内燃機也可以由改變速單元繼續驅動車輛行駛。
行星齒輪運作工作原理
(1)内燃機與内部行星齒輪機構的行星架相連接。
(2)MG1與行星齒輪機構的太陽輪相連接。
(3)MG2與行星齒輪機構的齒圈以及車輛輸出軸相連接。
從其内部連接關系可以判斷出來,該變速單元中即存在着内燃機提供動力給MG1發電,MG2用于驅動車輛的串聯形式;也存在着在MG1固定情況下,内燃機和MG2同時利用行星齒輪機構驅動車輛的并聯形式。因此,可以從這樣的結構中判斷出普銳斯采用是混聯形式。
混合動力汽車采用的電機通常是三相交流電機,它替代了傳統汽車上的發電機和起動機。需要起動内燃機時,内部的電機作為起動機,帶動内燃機運轉;内燃機起動後,又會作為發電機,為車輛提供持續電能,如圖所示。
混合動力汽車電機的作用
2)并聯式變速驅動單元
在比亞迪秦的變速驅動單元中,組合設計有一個DCT雙離合變速器和一台驅動電機,并通過一套減速機構進行并聯起來。
如圖所示,其内部的連接關系是:
比亞迪秦變速驅動單元總成示意圖
(1)驅動電機通過單獨的一套減速機構與齒輪變速器相連;
(2)内燃機通過DCT雙離合變速器以及另外一套減速機構與齒輪變速器相連。
比亞迪秦的電機是由外圈的定子與内圈的轉子組成,是汽車的動力源之一,向外輸出轉矩,用于驅動汽車前進、後退;同時也可以作為發電機發電(例如,在滑行、制動過程中以及發動機輸出的額外轉矩的勢能或者動能通過電機轉化為電能存儲)。電機采用交流永磁同步電機,額定功率為40kW。
驅動單元外觀如圖所示。
比亞迪秦變速驅動單元外觀結構
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