混合动力汽车具有下列显著的优点:首先是能量效率高。汽车在城市中行驶时,发动机大多处于低速低负荷工况下运行,能量效率很低;而混合动力汽车在低负荷时可以由电机驱动,或通过选用小型发动机,使其依旧保持在高效工况下运行,多余的能量给蓄电池充电;其次,排放性能好。混合动力汽车由于引入电动部分,可以很好地改善起动、变工况和低速低负荷等工况的排放性能。再则,技术相对成熟,市场化进程快。混合动力汽车的动力传动系统除了一般的发动机和变速器等部件外,增加了蓄电池、电动机、转矩合成器等装置(有些车型还包括发电机)。它与燃料电池汽车相比,技术实现的障碍小,成本较低。
研发现状
当人们把解决汽车能源与环境问题的希望寄托在混合动力上后,各种混合动力汽车如雨后春笋般纷纷面世。1997年,在第57届法兰克福国际车展上,奥迪首先展出一款并联混合动力汽车Duo;同年,在第32届东京国际车展上,丰田公司推出具有里程碑意义的Prius车型。奥迪与丰田的这一举动引发了混合动力汽车的研发热潮;1998年1月,克莱斯勒公司宣布开发出DoudgeIntrepidESX2并联混合动力车;1999年,福特公司P2000型5座并联混合动力车在北京展出;1999年11月,在第33届东京国际车展上,除了丰田公司以外,本田、三菱和日产等公司也分别推出各自产品,并在性能方面有了很大的改善;而2000年1月的北美国际车展更是让人耳目一新,通用、宝马、戴-克和丰田等公司所展出的混合动力汽车新产品总计有23款,其中,13款由内燃机与电机混合驱动,10款为燃料电池混合动力汽车。随着863计划的实施,我国对于混合动力电动汽车的研究方兴未艾。由于混合动力汽车的技术实现障碍小、成本相对较低,开发国产混合动力车对我国汽车工业的发展非常有意义。
目前,有关混合动力电动汽车动力传动系统的研究在车型开发和仿真分析中都有了快速的进展。根据混合动力驱动的联结方式,混合动力系统主要分为以下三类:
a.串联式混合动力电动汽车
c.混联式混合动力电动汽车混联结构的动力系统是串联和并联系统的结合,它的能量流路径包含了串联与并联的各种组合,因此控制系统要求更为复杂。混联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电机、电动机、行星齿轮机构和蓄电池组等部件组成。丰田Prius所采用的混合驱动方式,它将发动机、发电机和电动机通过一个行星齿轮装置连接起来。动力从发动机输出到与其相连的行星架,行星架将一部分转矩传送到发电机,另一部分传送到电动机并输出到驱动轴。此时车辆并不是串联式或者并联式,而是介于串联和并联之间,充分利用两种驱动方式的优点。