并联式混合动力电动汽车是指车辆行驶系统的驱动力由驱动电机及发动机同时或单独供给,结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或驱动电机作为动力源,也可以同时使用驱动电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶,如图4-67所示。
并联式混合动力电动汽车有发动机和电机两套驱动系统,它们可以分开工作也可以一起协调工作,共同驱动。因此,并联式混合动力电动汽车可以在比较复杂的工况下使用,应用范围较广。并联式混合动力电动汽车由于电机的数量和种类、传动系统的类型、部件的数量和位置关系的差别,具有明显的多样性。
并联式混合动力电动汽车系统结构如图4-68所示,它主要由发动机、驱动电机及电机控制器、动力电池系统、车载充电机、动力耦合器等部件组成,有多种组合形式,可以根据使用要求进行设计。并联式混合动力系统采用发动机和驱动电机两套独立的驱动系统驱动车轮。发动机和驱动电机通过动力耦合器、减速机构来驱动车轮,可以采用发动机单独驱动、驱动电机单独驱动、发动机和驱动电机混合驱动三种工作模式。当发动机提供的功率大于车辆所需驱动功率或者当车辆制动时,电机工作于发电机状态,给动力电池充电。发动机和电机的功率可以互相叠加,发动机功率和电机功率为电动汽车所需最大驱动功率的0.5~1倍因此,可以采用小功率的发动机与电机,使得整个动力系统的装配尺寸、质量都较小,造价也更低,行程也可以比串联式混合动力电动汽车长,其特点更加趋近于内燃机汽车。并联式混合动力驱动系统通常应用在小型混合动力电动汽车上。
发动机和驱动电机通过动力耦合器、减速机构同时与驱动桥直接相连接。驱动电机可以用来平衡发动机所受的载荷,使其能在高效率区域工作,因为通常发动机在满负荷(中等转速)工作下的燃料经济性最好。当车辆在较小的路面载荷下工作时,内燃机车辆的发动机燃料经济性比较差,而并联式混合动力电动汽车的发动机此时可以被关闭掉而只用驱动电机来驱动汽车,或者增加发动机的负荷使电机作为发电机,给动力电池充电以备后用(即一边驱动汽车,一边充电)。由于并联式混合动力电动汽车在稳定的高速下,发动机具有比较高的效率和相对较小的质量,所以它在高速公路上行驶具有比较好的燃料经济性。
并联式混合驱动系统有两条能量传输路线,可以同时使用电机和发动机作为动力源来驱动汽车,这种设计方式可以使其以纯电驱动汽车,或以低排放汽车的状态运行,但是此时不能提供全部的动力能源并联式混合动力电动汽车动力流程图如图4-69所示。
并联式混合动力电动汽车具有以下优点。
①良好的燃料经济性。并联式结构布置两套动力传递路线,可根据实际工况选择不同的动力输出路线和动力组合,具有更强的选择性和适应性,避免所有能量在多次转换中浪费和损失,提高燃料经济性。
②良好的动力性。当高负荷运行时,发动机和电机动力耦合,同时对汽车进行驱动,具有良好的动力性。
③系统稳定性较高。并联式结构布置两套独立动力传递路线,当一条传递系统出现故障时,可以启用另外一条传递路线,保证汽车的正常运行。④发动机与电机是两套相互独立的动力系统,都可以单独作为动力源驱动汽车,因此系统整体可靠性较高⑤电机功率较小。由于发动机可以单独驱动,或和电机共同驱动汽车,因此可以选择功率较小的电机。
⑥电池容量较小。电机作为辅助动力,所需动力电池容量较小。
并联式混合动力电动汽车具有以下缺点:
①控制策略较复杂。并联插电式混合动力电动汽车具有两条驱动路线,可以单独或耦合参与驱动,使该结构具有多种驱动模式,多种驱动模式之间的切换以及两种动力的耦合控制比较复杂。
②整车布置复杂。由于存在两套动力系统,并且发动机和驱动轴之间存在机械连接,以及两种动力的耦合,使底盘的布置比较复杂，③排放性能相对较差。由于不同驱动模式之间的切换,发动机频繁出现点火启动、熄火,发动机不能稳定在高效率区域工作,致使排放性能较差。
④纯电动续航里程较短。
本田IMA系统是非常典型的并联式混合动力系统,它由4个主要部件构成即发动机、电机、无级变速器(CVT)以及智能动力单元(IPU)组成,如图4-70所示。电机取代了传统的飞轮用于保持曲轴的运转惯性。整套系统的结构非常紧凑,和传统汽车相比仅是IPU模块占用了额外的空间。
