混联式混合动力电动汽车是指具备串联式和并联式两种混合动力系统结构主要由发动机、电机1、电机2、行星齿轮动力分配机构、电机控制器、传动装置、动力电池和外部充电接口等组成。该混合动力系统的特点是利用一个单排行星齿轮机构将发动机和两个电机的动力耦合在一起。单排行星齿轮机构可以实现无级变速器的功能,使整个动力系统效率较高,尤其是在城市驾驶循环工况,如图4-71所示。
混联式驱动系统是串联式与并联式的综合,其结构示意图如图4-72所示,它主要由发动机、发电机、功率转换器、驱动电机及电机控制器、动力耦合器、动力电池系统等部件组成。发动机发出的功率一部分通过机械传动系统输送给驱动桥,另一部分则驱动发电机发电。发电机发出的电能输送给电机或动力电池,驱动电机产生的驱动力矩通过动力耦合器传送给驱动桥。混联式驱动系统的控制策略是:行驶时优先使用纯电动模式;在动力电池的荷电状态(SOC)降到一定限值时,切换到混合动力模式下行驶,在混合动力模式下,启动、低速时使用串联式系统的发电机发电,电机驱动汽车车轮行驶;加速、爬坡、高速时使用并联式系统,主要由发动机驱动汽车车轮行驶。发动机多余能量可带动发电机发电给动力电池充电。
混联式驱动系统充分发挥串联式和并联式的优点,能够使发动机、发电机、驱动电机等部件进行更多的优化匹配,从而在结构上保证在更复杂的工况下使系统在最优状态工作,所以更容易实现排放和油耗的控制目标,因此是最具影响力的混合动力电动汽车。
混联式混合动力电动汽车动力流程图如图4-73所示。
混联式混合动力电动汽车具有以下优点。
①低排放性。应对复杂的运行工况,混联式混合动力电动汽车具有多种驱动模式,能保证发动机在最佳工作区域工作,最大限度降低有害气体排放。
②低油耗性。在低速运行时,主要以串联模式运行,燃料经济性好。
③较强的动力性。在加速或高速运行时,动力系统主要以并联模式运行,发动机和电机同时提供驱动力,为汽车运行提供较强动力。
④较好的舒适性。启动以及中速以下行驶时,电机独立驱动车辆行驶,减少了噪声,提高舒适性。
混联式混合动力电动汽车具有以下缺点:
①控制策略较复杂。混联插电式混合动力电动汽车有两套动力系统,它们可以分别单独驱动或耦合参与驱动,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的控制比较复杂。
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,以及考虑两种动力的耦合,使底盘的布置比较复杂。
③技术难度大,成本高。
丰田THS系统是典型的混联式混合动力系统,如图4-74所示。THS系统主要部件有汽油发动机、电机、发电机、电池以及功率控制单元。
