出版时间:2012年07月 |
一 国际电动汽车的技术发展现状
(一)电动汽车整车技术发展现状
1.混合动力汽车技术成熟并得到大规模应用
混合动力汽车(Hybrid Electrical Vehicle,简称HEV),是指能够至少从下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车[1],即可消耗的燃料与可再充电能/能量储存装置。按推进系统能量流和功率流的配置结构关系或动力传输路线可以分为串联式混合动力汽车、并联式混合动力汽车和混联式混合动力汽车,各技术类型特点比较如表1所示。
表1 混合动力各技术类型特点比较
(1)混合动力乘用车
·在技术方案上,并联和混联的混合动力技术成熟,已成为混合动力乘用车的主流技术方案。
并联混合动力代表是本田IMA系统(Integrated Motor Assist,简称IMA)。从1999年第一代IMA系统应用在Insight车上开始,IMA系统现已经历了四代发展,如今,第四代IMA系统已应用在Civic Hybrid车上。本田Civic Hybrid IMA系统如图1所示,可以看出,该系统主要由发动机、驱动兼再生用电机和变速箱组成,其中,发动机作为主要动力,电机作为辅助动力(具有驱动兼再生功能),但该系统存在一定缺点,即没有纯电动工况。为提高电驱动效率,大众、宝马及戴姆勒等汽车厂商通过在发动机和电机间增加离合器,对发动机与电机进行连接、分离来实现纯电动工况,如奥迪A6 Hybrid,该系统如图2所示,可以看出,与本田IMA系统的区别在于增加了一副离合器。
图1 本田Civic Hybrid IMA系统
图2 奥迪A6 Hybrid系统
混联混合动力代表是丰田THS(Toyota Hybrid System,简称THS)。从1997年丰田推出应用第一代THS的Prius以来,THS现已经历了三代发展,如今,第三代THS已应用在Prius、Camry Hybrid等多种车上。丰田Prius THS如图3所示,可以看出,该系统由发动机、两台电机和行星齿轮组成,其中,行星齿轮位于发动机和电机中间,太阳轮与发电机连接,行星轮与发动机连接,外齿轮与驱动兼再生用电机连接。该系统能量流控制精细、发动机效率高,但机构比较复杂,开发成本较高。
图3 丰田Prius THS
采用丰田式“行星齿轮机构”混联混合动力系统还有通用、福特等厂商。除此之外,混联混合动力代表还有本田开发的单离合双电机系统、日产开发的双离合单电机系统等。
本田单离合双电机系统如图4所示,可以看出,该系统主要由发动机、发电机、离合器和驱动兼再生用电机组成,其中,发动机与发电机连接,发电机与电机通过湿式多板离合器连接。该系统在低速时,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;在车速较高但接近于匀速行驶,发动机工作点落在高效区时,发动机将动力直接传向车轮;在高速、急加速等需较大驱动力情况下,发动机与电机将共同驱动车轮。
图4 本田单离合双电机系统
日产双离合单电机系统已在英菲尼迪M35h上得到应用,该系统如图5所示。可以看出,该系统由发动机、电机/发电机、变速箱以及两个离合器组成,其中,发动机与电机通过干式离合器连接,电机连接变速箱前端,变速箱后端通过湿式离合器与后驱动轴连接,这样可实现发动机在车辆静止时给电池充电。
图5 日产英菲尼迪M35h系统
·发动机怠速启停、能量回收等混合动力汽车的专项技术实现了模块化,开始大量应用在传统汽车上。
混合动力汽车还包括应用皮带传动启停系统(Belt-driven Starter Generator,简称BSG)或增强型启动—停止系统(Start-Stop System)的车型。BSG系统如图6所示,可以看出,BSG系统利用BSG驱动/发电机替代原来传统发电机,从而实现混合动力系统。此外,为保证在低温环境中正常启动,部分车型保留了传统启动机。BSG系统代表车型有通用君越eAssist,雪铁龙C2、C3等车型。Start-Stop 系统如图7所示,可以看出,Start-Stop系统利用Start-Stop电机替代原来传统启动机,并保留原来传统发电机,代表有宝马1、3、5系等车型。两种技术方案相比较而言,Start-Stop系统对发动机改造较为简单,增加的部件较少,成本较低,但只具备怠速启停功能;BSG系统具备怠速启停和能量回收功能。
图6 BSG系统
图7 Start-Stop系统
此外,其他类型怠速启停系统还有马自达开发的SISS(Smart Idle Stop System,简称