从广义上说,混合动力汽车是指拥有至少两种动力源,使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆,也称为复合动力汽车。在现今的实际生活中,混合动力汽车多数是指采用传统的内燃机和电动机作为动力源,通过混合使用热能与电力两套动力系统的汽车。使用的内燃机既有柴油机又有汽油机,所以可以使用传统汽油或者柴油,也有的发动机经过改造使用其他替代燃料,如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。使用的电力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。 图1-1所示为混合动力电驱动系统的概念示意图,以及可能的各种动力流通路。 混合动力电驱动系统通过被采用的动力系统向载荷供应其动力。在由汽油(柴油)机[发动机动力系统(1)]与蓄电池电动机[发动机动力系统(2),也称电力系统(2)]混合集成的情况下,与载荷需求相配合的由两动力系统运作的有效模式共包括九种,分别如下。 ①发动机动力系统(1)单独向载荷提供动力。这一模式是单发动机驱动模式,可应用在蓄电池组近乎完全放电而发动机没有剩余功率给蓄电池组充电的情况,也可应用于蓄电池组已经完全充电而发动机可以供应足够的动力去满足车辆动力需求的情况。 ②电力系统(2)单独向载荷提供动力。这一模式是纯粹的电驱动模式,其中发动机是关闭的。此种模式可应用在发动机无法有效运行的场合,如极低速状态,或在禁止排放的区域内行驶的场合③发动机动力系统(1)和电力系统(2)两者都向载荷提供动力。这一模式是混合牵引模式,可应用在需要大量动力供给的情况,如当急剧加速或爬陡坡时。 ④电力系统(2)由载荷获得功率(再生制动)。这一模式是再生制动模式,借助于电动机运行在发电机状态,车辆的动能或位能得以回收。回收的能量储存在蓄电池组,并在以后重复利用。
⑤电力系统(2)从发动机动力系统(1)中获得功率。这一模式是发动机向蓄电池组充电的模式,此时车辆处于停止、惯性滑行或小坡度下坡运行状态,没有动力应用于载荷或来自载荷。
⑥电力系统(2)从发动机动力系统(1)和载荷中同时获得功率。这一模式是同时存在再生制动与内燃机向蓄电池组充电的模式。
⑦发动机动力系统(1)同时向载荷和电力系统(2)提供动力。这一模式是发动机驱动车辆并同时向蓄电池组充电的模式。
⑧发动机动力系统(1)向电力系统(2)提供功率,同时电力系统(2)向载荷提供动力。这一模式是发动机向蓄电池组充电,同时蓄电池组向载荷供应功率的模式。
⑨发动机动力系统(1)向载荷提供动力,同时载荷向电力系统(2)提供功率。这模式是借助于车辆的质量,来自于热机的动力流进入蓄电池组的模式。
在混合动力汽车中,稳定的功率可由内燃机、斯特林发动机或燃料电池等提供。由于动态功率取自动态功率源,因此所采用的内燃机或燃料电池比单动力系统设计中的内燃机或燃料电池要小得多,于是就能令其稳定地运行在最佳效率区。动态功率可通过配置蓄电池组的电动机、超级电容器组或飞轮组(机械蓄电池组)提供,或由它们组合配置提供。
