混合動力車的電力電子系統(tǒng)介紹

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引言
" C: J  i4 W$ N6 Z6 L5 p7 ]汽車工業(yè)通過滿足人類的移動需求，已經深刻地改變了現代社會。內燃機（ICE）汽車的發(fā)展是汽車工業(yè)最大的成就之一，使得汽車在人類社會中得到廣泛應用。然而，內燃機汽車的使用在全球范圍內造成了嚴重的環(huán)境污染。通過開發(fā)可再生和替代能源來提高能源轉換效率，是減少環(huán)境污染的有效方法之一。電動汽車（EVs）的發(fā)明正在幫助汽車工業(yè)克服這些環(huán)境問題[1]。

; t, y* @$ R1 O) ]+ P電動汽車是使用電動機或電動機與內燃機組合的運輸系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以減少有害的燃料氣體排放，提高車輛性能，增加車輛效率，并減少化石燃料的消耗。電動汽車系統(tǒng)包含四種主要驅動技術：燃料電池電動汽車（FCEVs）、純電動汽車（BEVs）、混合動力電動汽車（HEVs）和插電式混合動力電動汽車（PHEVs）。

圖1展示了基于電氣化程度的電動汽車完整分類系統(tǒng)。
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電動汽車技術
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圖2展示了燃料電池車輛系統(tǒng)的基本結構，說明了氫氣轉換為電能的過程。
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圖3展示了純電動汽車系統(tǒng)的關鍵組件和能量流動。

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( \: W4 U! ]- P' A( z1 i圖4說明了插電式混合動力汽車如何集成電池和內燃機動力源。


( k9 L- ^( \. g8 i* `( \9 s圖5展示了混合動力汽車及其主要組件的基本結構。
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5 G9 U& c# i3 \2 Z7 o- t& Z混合動力汽車配置
混合動力汽車結合了電能存儲系統(tǒng)和內燃機的驅動力。這種組合通過牽引驅動系統(tǒng)向車輪傳遞能量。系統(tǒng)使用電池進行能量存儲，同時使用超級電容器驅動電動機�；旌蟿恿ζ�車在低功率需求時使用電力運行，在需要高速時切換到內燃機，從而在燃料消耗和性能方面具有優(yōu)勢。

. ^* s4 p; {6 ]' H$ y圖6展示了串聯混合動力結構
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圖7展示了串聯混合動力配置，其中內燃機驅動發(fā)電機而不是直接驅動車輪。
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# M0 u  y5 \4 j8 G& M5 s( m+ P1 U圖8展示了并聯混合動力結構


圖9展示了并聯混合動力系統(tǒng)架構，內燃機和電動機都能直接驅動車輪。
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, E3 O$ j0 A% Y7 p圖10展示了如何將串聯和并聯配置組合成單一系統(tǒng)。
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圖11展示了具有多重能量流路徑的最復雜混合動力配置。
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8 ~# _0 y1 p, ]4 U7 {能量流動運行模式

圖12展示串聯混合動力能量流模式：(a) 正常行駛/加速模式，(b) 最小負荷條件模式，(c) 制動模式，(d) 停止模式。展示了串聯混合動力運行中的四種不同能量流情況。
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圖13展示并聯混合動力能量流模式：(a) 啟動模式，(b) 正常行駛模式，(c) 制動模式，(d) 輕負荷模式。展示了并聯混合動力車輛的四種運行狀態(tài)。


1 \& I- d- `- \2 t' ?) K圖14展示了串并聯混合動力能量流模式：(a) 啟動模式，(b) 高速行駛模式，(c) 正常行駛模式，(d) 制動模式，(e) 行駛和停止時的電池充電模式。這組圖展示了串并聯混合動力車輛的五種不同運行模式。
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圖15展示了復雜混合動力能量流模式：(a) 啟動模式，(b) 高速行駛模式，(c) 正常行駛模式，(d) 輕負荷行駛模式，(e) 制動模式，(f) 軸平衡模式。這些圖展示了復雜混合動力車輛的六種不同運行模式。

# i6 ?! Q, w3 K! l) O6 Z混合動力程度分類
: p+ P* |3 ?9 I( s現代混合動力汽車基于電氣化程度進行分類。輕度混合動力配備較大的啟動電機，允許在制動、滑行和停止時關閉發(fā)動機。中度混合動力包含用于扭矩提升的啟動電機，與動力系統(tǒng)并聯連接。強混合動力（也稱為全混合動力）可以單獨使用內燃機、電力或兩者結合運行。插電式混合動力配備大容量可充電電池，可從外部電源充電。

' t2 L( r. [9 P" r3 R" q; @結論
  M4 p/ k" k! n# u1 M混合動力汽車技術代表了汽車工程領域的重大進步，既解決了環(huán)境問題，又滿足了性能要求。各種配置和運行模式在滿足不同駕駛需求的同時，減少了環(huán)境影響。通過持續(xù)發(fā)展，混合動力汽車技術不斷進步，在效率提升、排放減少和性能增強方面顯示出良好的發(fā)展態(tài)勢。
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參考文獻
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