货车的油电混合动力系统设计如何实现高效能量转换?当今货车行业对混合动力系统的需求日益增长,如何通过技术创新实现油电混合动力的应用,成为工程师们关注的重点,本文将从混合动力总成系统的结构设计入手,分析其工作原理与应用场景。
串联式动力系统,该系统由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,采用串联方式组建SHEV动力单元系统,发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送至电池或电动机,由电动机通过变速机构驱动车轮,在小负荷工况下,电池驱动电动机运转车轮;而在大负荷工况下,发动机驱动发电机发电,电能则通过电动机驱动车轮,当车辆处于启动、加速或爬坡等高负荷工况时,发动机、电动机组和电池组协同工作,为电动机提供电能支持;在低速滑行或怠速工况下,则仅以电池驱动电动机运转;当电池供电不足时,发动机-发电机组可向电池充电,实现能量循环。
这种结构设计特别适用于城S频繁起步和低速运行的工况,通过将发动机保持在最佳工况点稳定运转,避免了传统发动机在低速或怠速工况下的低效率运行,从而显著降低了排放量和能耗,其缺点在于能量转换过程中存在较多的能量损耗,机械效率相对较低。
并联式动力系统,该系统将发动机与电动机作为两套独立的动力系统,分别向汽车的传动机构提供扭矩,在需要双重驱动的场合,可同时启动发动机和电动机协同运转;而在单驱动场合,则可分别选择发动机或电动机单独驱动车轮,当汽车加速爬坡时,发动机和电动机共同向传动机构提供动力,一旦达到巡航速度后,汽车则可依靠发动机单独维持稳定速度,这种设计使得电动机既可以作为电动机使用,也可以作为发电机工作,发动机可直接通过传动机构驱动车轮,这种结构与传统汽车驱动系统的机械效率损耗相差不大,因此在实际应用中得到广泛应用。
混联式动力系统,这种结构将串联式和并联式的优点相结合,形成了更为复杂的动力系统布局,动力系统包括发动机、发电机和电动机,根据助力装置的不同,又可分为以发动机为主和以电机为主两种类型,在以发动机为主的混联系统中,发动机作为主要动力源,电机则作为辅助动力源;而在以电机为主的混联系统中,发动机则作为辅助动力源,电机成为主要动力源,这种结构设计的优势在于控制方式灵活,能够更好地适应不同工况需求,结构复杂性较高,设计难度也相应增加,丰田Prius等新能源车型的成功应用,充分证明了混联式动力系统的优越性。
混合动力系统的设计需要综合考虑工况适应性、能量转换效率和系统结构复杂度等多方面因素,在实际应用中,选择适合特定运用场景的动力结构类型,是提升货车整体性能和使用效率的关键所在。
