第一篇 结构与原理篇

第一章 认识混合动力电动汽车

第一节 什么是混合动力电动汽车

1.混合动力电动汽车的定义

混合动力电动汽车的原理和双人自行车类似，两个人既可以同时出力，也可以各自单独出力，如图1-1-1所示。

混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指能够至少从两类车载储存的能量（可消耗的燃料、可再充电能/能量储存装置）中获得动力的汽车（以下简称混合动力汽车）。混合动力汽车的动力一般采用发动机和驱动电机，能量储存装置一般采用锂离子动力蓄电池或金属镍氢化物动力蓄电池。动力蓄电池又分为不可外接充电和可外接充电两类，通常将动力蓄电池不可外接充电的混合动力汽车称为节能汽车，动力蓄电池可外接充电的混合动力汽车称为新能源汽车，如图1-1-2所示。

混合动力总成的优点主要是耗油量较低，在内燃机的所有不利运行范围内驱动电机可以为其提供支持。此外，还可以对所使用的电机和内燃机的功率特性曲线进行较好的调整，因为电机的较高转矩可以为（低转速范围内）内燃机的较低转矩进行最佳补充。因为电机可以起到起动机和发电机的功能，所以它的附加优点是取消了起动机和发电机（以现有的混合动力车型为依据）。此外，制动能量回收系统可以减少制动器的磨损，如图1-1-3所示。

2.混合动力汽车工作模式及工作原理

混合动力汽车的两个动力源既可以各自单独驱动，也可以联合驱动，具体驱动方式主要根据混合动力汽车的工作模式来确定。

混合动力汽车一般由两个驱动系统组成，其动力源分别为发动机和驱动电机，发动机提供的动力是单向的，驱动电机提供的动力是双向的。

混合动力系统主要由发动机、驱动电机、变速器和动力蓄电池组成，如图1-1-4所示。

在有发动机和驱动电机两种动力源的情况下，混合动力汽车的混合动力系统包括以下工作模式。

（1）发动机单独驱动

该模式可应用于动力蓄电池近乎完全放电，而发动机没有剩余功率给动力蓄电池充电的情况；又可应用于动力蓄电池已经完全放电，而发动机能提供足够的动力以满足车辆动力需求的情况，如图1-1-5所示。

（2）驱动电机单独驱动

该模式是纯电驱动模式，此时发动机关闭，可应用于发动机不能有效运行的情况。例如，汽车极低速行驶状态或在严禁排放的区域内行驶，如图1-1-6所示。

（3）发动机和驱动电机同时驱动车辆

该模式是混合驱动模式，可用于需要较大动力供给的场合，例如，急加速或爬陡坡，如图1-1-7所示。

（4）发动机既驱动车辆又给动力蓄电池充电

发动机向驱动轮提供动力，同时为动力蓄电池补充能量。该模式是发动机同时驱动车辆和向动力蓄电池充电的模式，如图1-1-8所示。

（5）动力蓄电池从驱动轮获取能量（再生制动）

该模式是再生制动模式，此时电机运行在发电机状态，使车辆的动能或势能得以回收。回收的能量储存于动力蓄电池中，并在以后重复利用，如图1-1-9所示。

3.混合动力汽车的结构组成

下面以奥迪Q5混合动力车型为例讲解。

奥迪Q5混合动力四驱采用了高效的并联式混合动力技术。该车使用155kW的2.0L TF-SI发动机和近40kW的液冷式驱动电机，驱动电机由小巧的锂离子动力蓄电池进行供电。

奥迪Q5 Hybridquattro为单轴并联式混合动力汽车，其动力传动系统及高压电气部件主要由2.0L TFSI汽油机、驱动电机、8档手自一体变速器、功率控制电子装置、电动空调压缩机、动力蓄电池单元等部件组成（图1-1-10）。