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[技术] 串并联混合动力系统

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发表于 2008-12-8 09:48:39 | 显示全部楼层

串并联混合动力系统

串并联混合动力系统

  

  工研院机械所设计的串并联溷合动力系统,属于全面溷合动力(Full Hybrid)或称强溷合动力(Strong Hybrid);可以只使用内燃机、或电池及电动机推动;亦可二者同时使用。丰田的Prius 及福特的 Escape 属于这类。

  Prius的核心是动力输出设备,即行星齿轮盒,它将电力发动机、发生器和电动马达联结在一起。如并联溷合动力系统中,这使得汽车运行可以是电动马达独立提供动力,也可以是汽油发动机独立提供动力,或者两者同时提供动力。 这种分离动力设备使车辆採用串联溷合动力系统运转。

  从而,汽油发动机可不依汽车速度独立运转,以给高压电池充电或必要时爲车轮提供动力。该设备也承担了连续变速传动的功能,不必再用手动传动或自动传动。因爲分离动力设备通过发生器发动了汽油发动机,汽车不需要起动器。摘自:专家揭密:丰田Prius汽油/电力溷合动力车

  为了避开丰田Prius的行星齿轮盒专利,工研院机械所採用了同轴式溷合动力架构,希望不旦能达到最终省能50~60%的目标,而且还从零组件的角度,模组化了此套溷合动力系统,可以适应未来各种系统组合配置需求,如纯电动动力车,动力辅助型Hybrid,以及完整型Hybrid.(参考左上图,点图可放大)

  1899年斐迪南·保时捷开发出第一辆溷合动力的车辆。但是真正大量商品化生产的溷合动力车则延迟至1990年代末才出现,分别为本田及丰田生产的Insight 及 Prius 。

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  2003年,联合国将“溷合动力车”的定义规定如下。所谓溷合动力车是“爲了推动车辆的革新,至少拥有两个能量变换器和两个能量储存系统(车载状态)”的车辆。

  换言之,溷合动力车(Hybrid ElectricVehicle,HEV)指的是利用两种不同的动力来驱动车辆,通常其中一种动力为电动马达,另一种则视各车厂而有所不同,大致上为汽油引擎、柴油引擎、燃气涡轮机、燃料电池、乙醇引擎与氢引擎等。目前已经实用化的HEV系统包括:串联式(Series Hybrid)、并联式(ParallelHybrid)、THS(Toyota Hybrid System)丰田所研发的溷合动力系统等。

  

  一、串联式溷合动力系统

  引擎直接带动发电机以进行高效发电,由马达单独驱动车辆,引擎在相对稳定的状态下工作。其优点为结构简单、控制较容易,缺点为马达的负载较大,体积、重量也相对增加,较适合大型车辆使用。

  换言之,内燃机并没有直接推动车轮,只是当作装在车上的发动机,用来提供动力发电。这种配置称为串联式溷合动力系统,很类似电动车,只是随车多带了一个汽油发电机,因此不必插电。

  

  第二代的溷合动力,称为并联式溷合动力系统,是由内燃机直接提供动力,推动车轮。电动机通常只作为车辆起动时的辅助系统,或是在需要大推力的时候出力;和在刹车时提供发电机对电池充电,将动能转成为电能储起来。

  并联式溷合动力系统是将引擎的驱动力做分配,可直接驱动车辆及经过发电以电能形式驱动马达再驱动车辆,依据不同的行车状况,做最佳组合来使车辆行驶。

  

  1997年12月丰田生产的Prius 属第三代,称为THS(Toyota HybridSystem)丰田溷合动力系统,採用电脑控制及使用差速器,可以只用电动机、内燃机,或二者结合推动车轮。电脑需要时可以关闭内燃或电动引擎,以减少汽油消耗而同时提供大推力。其动力系统的连接动作完全是由电脑做连续性的监控,在引擎、发电机和电动马达之间根据驾驶者的不同需求自动做出调整改变。

  

  另外,请参考上图全球各大车厂实际出厂溷合动力车辆,每加仑可行驶的英里数 (miles per gallon)(数值愈大,耗油量愈少)统计资料,其中 Honda Insight. 2WD CVT 在省油方面,表现最佳。摘自:Real Hybrid MileageDatabase。

  参考资料与图片来源:工研院机械所,机械工业杂志284期,95年11月号:小型并联式複合动力系统控制介绍 。
发表于 2015-1-14 14:52:40 | 显示全部楼层
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