新能源电动汽车和混合动力汽车的组成

新能源电动汽车和混合动力汽车的组成汽车是一个包含大量硬件和软件(运算法则)的复杂系统，各部件之间通过机械环节或电气通信网络进行连接。汽车设计包括系统设计、子系统设计以及零部件的设计。其中，进行系统设计的基础有：运动学、能量学、动力学以及能量(化学能、电能、机械能)转换的规则。汽车的主要组成部件有能量转换装置以及动力传递机构，还有很多必需的辅助装置。电动汽车和混合动力汽车中主要能量转换装置是内燃机、电机、储能装置。内燃机是将化学能转化成机械能的热机。而电机既可作为电动机，又可用作发电机，实现电能和机械能的双向转化。在燃料电池电动汽车中，燃料电池的作用是把化学能转化成电能。车辆中变速器是将动力从内燃机传递到车轮的部件。电动汽车和混合动力汽车中均使用电机作为动力和能量传送机构,故需配备储能装置和电电转换装置。其中，高容量电池组是最常见的储能装置，还可选用超级电容器和高速飞轮。高速飞轮还可作为机械形式的储能装置应用在混合动力汽车的模型研究中。电驱动装置(electricdrive)根据指令和反馈信号，控制电机输出所需的动力。它由电力电子器件(powerelectronicdevice)和电子控制器(electroniccontroller)组成，可将固定频率的不变的电压变换成电机所需的可变电压。在电机用作发电机时，电驱动装置还可协助电机将机械能转化成电能。DC/DC变换器(converter)由电力电子器件和储能电感线圈(energystorageinductor)组成，可实现高压和低压直流电能的双向变换，它是连接燃料电池和电机驱动装置的主要部件。能量通过汽车的动力传动系，从能量源传递到车轮。柴油机、汽油机以及为电机供能的蓄电池都可作为能量源。电子控制器用来控制动力传动系中能量的流动。对于动力传动系中的能量转换装置和动力传送装置都配备单独的电子控制单元(ECU),此外，汽车还有一个主控制器，即车辆监控控制器(VehicleSupervisoryController，VSC)协调整车工作。VSC是混合动力汽车的主要部件，它控制多种装置能量的转换，以及两条能量流(机械能流、电能流)的传递。它就汽车的大脑，向动力传动系中的ECU发送命令，并通过基于CAN协议的通信网络连接汽车的各个部件。传统内燃机汽车中的动力传动系由发动机和变速器组成。这些部件通过传动轴和其他耦合装置将动力传至车轮。多数情况下，耦合装置是指差速器和主减速器。图2所示为机械动力传递路径(MechanicalPowerTransmissionPath，MPTP)。纯电动汽车的动力传递路径中，大多数为电气连接，但电机和车轮之间安装有机械耦合装置。这类动力传送路径称为电力传输路径(ElectricalPowerTransmissionPath，EPTP)，如图3所示。电机通过一个简单的齿轮机构与车辆耦合，实现速度匹配。还有一种结构是直接在车轮上安装电机，这样就不需要任何齿轮机构。电力传输路径与机械动力传递路径相比，突出特点是它可实现能量的双向传动，纯电动汽车制动或减速时的动能可通过电机回收至储能装置中。护屛•

图2传统内燃机汽车中的机械动力传动路径图3纯电动汽车中的电力传输路径混合动力汽车中既有电力传输路经又有机械动力传递路径。不同的混合动力汽车、其动力传动系的结构和组成也是不一样。图4所示为常规可充电混合动力汽车的结构，可充电混合动力汽空中的储能装置无需进行外插式充电、即它所需的能量完全来自于内燃机的燃料。无论通过哪条路径传递动力，能量都是由内燃机提供的。动力由一个或多个电机和内燃机提供，可通过MPTP或EPTP传至车轮，也可同时通讨这两条路径传递°MPTP包含内燃机和变速器、而EPTP中包含储能装置、发电机、驱动电机和变速器。根据电机和内燃机的连接方式和两种动力路径设置的不同，混合动力汽车可分为不同的种类，根据能量源和能量转换装置设置的不同，混合动力汽车还可分为串联式、并联式或者混联式。图4混合动力汽车的动力传动系图5所示为混合动力汽车电气部件的布置情况。从图可知，发电机与发动机耦合，且可作为电动机使用。发电机工作时，既可通过双向逆变器(bidirectionalinverter)给储能装置充电，又可通过DC母线传递电能直接驱动电机。发动机起动或驾驶员急加速时，发电机又可用作电动机。根据充电状态和汽车行驶工况，储能装置吸收或释放能量。另一个双向逆变器的作用是控制流向驱动电机的能量，驱动电机向车轮传递转矩。汽车制动时，驱动电机可回收再生能量。EPTP中的起动机/