混合动力系统元件-《新能源汽车概论》

1）动力蓄电池

混合动力电动汽车常用的动力电池包括飞轮电池、超级电容器、电化学电池、燃料电池、储能器和锌空气电池等。蓄电池一般是作为混合动力电动汽车的辅助能源，只有在汽车启动发动机或电机辅助驱动时才使用。动力蓄电池用于高压系统如电机的驱动和A／C压缩机的工作。丰田公司混合动力电动汽车的动力蓄电池系统是由镍氢动力蓄电池组、接线盒总成、动力蓄电池电压传感器、DC／DC变换器和维修塞把手（手动维修开关）组成，如图3-3-1所示，其动力蓄电池总成位于后排座椅后面的行李箱内。

图3-3-1　动力蓄电池

2）电机

混合动力电动汽车的电机可以选择直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。随着混合动力电动汽车的发展，直流电机已经很少采用，多数采用了交流异步电机和永磁同步电机，开关磁阻电机的使用也得到重视，还可以采用特种电机作为混合动力电动汽车的驱动电机，如现在正在研究的轮毂电机就很有前景（图3-3-2）。

图3-3-2　轮毂电机

丰田普锐斯的变速驱动单元内部设计有驱动电机MG1和MG2，并设计有一个行星齿轮机构。该变速单元中既存在发动机提供动力给MG1发电，MG2用于驱动车辆的串联形式；也存在MG1不工作，发动机和MG2同时利用行星齿轮机构驱动车辆的并联形式。MG1和MG2为紧凑、轻型和高效的交流永磁电机，用来驱动车辆和提供再生制动。再生制动过程中MG将车辆的动能转换为电能，并存储到动力蓄电池内。MG1对动力蓄电池再充电并供电以驱动MG2。此外，通过调节发电量（从而改变发电机转速），MG1有效地控制传动桥的无级变速功能。同时，MG1还可作为起动机来启动发动机。MG1和MG2所使用的转子含有V形布局的高磁力永久磁铁；定子由低铁心耗损的电磁钢板和可承受高压的电机绕组线束制成。通过上述措施，MG1和MG2可在紧凑结构下实现大功率和高转矩。MG1和MG2采用水冷方式进行冷却，MG1和MG2的布置如图3-3-3所示。

图3-3-3　电机（MG1）和电机（MG2）

3）发动机(www.xing528.com)

混合动力电动汽车可以广泛采用四冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。利用它们各自的优势，可以构成不同特点的混合动力系统。

丰田公司近年来研发出一种更加完美的混合动力方案，将内燃机和电机真正融合成一体，并命名为活塞发电线性发动机，如图3-3-4所示。相比传统燃油发动机，其拥有更大的燃烧室和活塞，活塞在燃油爆燃所产生的推动力下来回运动，但这次它的任务并非是向车轮输出动力而是发电。

图3-3-4　活塞发电线性发动机

4）变频器总成

变频器总成用于将动力蓄电池输出的高压直流电转换为交流电输出到发电机，也可以将交流电转换为直流电，其主要组成部件包括增压变换器、DC／AC变换器等。

在THS-I中，变频器总成内使用增压变换器将系统工作电压升至最高电压（直流650V）且逆变器将直流电转换为交流电，以在高压下驱动电机，并以较小电流将与供电相关的电气损失降至最低。由此，可以使电机高转速、大功率工作。变频器基本原理如图3-3-5所示。

图3-3-5　变频器基本原理

5）动力分配装置

在并联和混联系统中，机械的动力分配装置是耦合发动机和电动机功率的关键部件。它不仅具有很大的机械复杂性，而且直接影响整车控制策略，因而成为混合动力系统开发的重点和难点。目前采用的动力复合方式有转矩复合、速度复合和双桥动力复合。