一文学懂增程式新能源汽车驱动系统

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增程式电动汽车（E-REV）是一种既可通过外接电源获得电能驱动车辆行驶，也可通过增程器获得电能驱动车辆行驶的新型电动汽车。增程式电动汽车中存在三种能量源: 一是动力电池，为增程式电动汽车的主要能量源，负责以纯电动方式行驶中的能量供给;二是增程器，为增程式电动汽车的备用能量源，负责动力电池以及驱动电机的能量补给;三是驱动电机，为增程式电动汽车的回收能量源。

增程式电动汽车动力传动系统组成如图所示，主要由驱动电机系统、电源系统、增程器（APU）和整车控制器（VCU）等组成。与纯电动相比，增加了增程器。



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增程式电动汽车驱动系统的组成
增程式驱动电机系统与纯电动汽车的类似，也是由驱动电机及电机控制器组成。区别在于驱动电机能量来源除动力电池外，还有增程器。发动机到驱动电机之间没有机械连接，是通过发电机将驱动电机的机械能转化为电能，然后电机控制器根据车辆工况的需求将电能分配给驱动电机，如果有多余的电能，将被储存到动力电池中。

增程式电动汽车驱动电机应该具备较高的功率密度，而且在较宽的转速和转矩范围内具备较好的效率特性，同时驱动电机控制器能实现双向控制，以实现制动能量回收。

增程式电动汽车驱动电机参数匹配方法与纯电动汽车一样，根据整车动力性匹配驱动电机的峰值功率。在满足动力性的前提下，为提高驱动电机工作效率并减轻重量，应尽量选择较小峰值功率以及高转速的电机。
二增程式电动汽车驱动系统的驱动模式
1.纯电动模式

当动力电池能量充足时，使用纯电动模式。纯电动模式的能量传递路线如图所示，增程器处于关闭状态，动力电池是唯一的动力源，相当于一辆纯电动汽车。不同之处是，增程式汽车电动行驶里程可以设置的相对较小，不必装备大量的动力电池，既降低了成本又降低了整车重量。动力电池的能量应能够满足车辆起步、加速、爬坡、怠速，以及驱动汽车空调等附件的功率需求。



2.增程器单独驱动模式

当动力电池能量不足时，使用增程模式。增程器单独驱动模式的能量传递路线如图所示。在动力电池SOC值降至设定的阈值SOCmin时，增程器启动，发动机根据制定的控制策略运行在最佳的状况，使发电机发电，一部分用于驱动车辆行驶，多余的电能为动力电池充电。



当动力电池电量恢复至充足时，发动机又停止工作，继续由动力电池驱动电机，提供整车功率需求。

3.混合驱动模式

当路面需求功率较大，动力电池供能不足时，增程器开启，发动机发电机组联合动力电池一起工作，提供整车行驶需要的动力。



增程器单独驱动模式和混合驱动模式都属于增程模式。增程模式的发动机可以有多种工作方式，根据控制策略的不同，可以选择发动机恒功率模式、功率跟随模式、恒功率与功率跟随结合模式，此外还有智能控制策略和优化算法控制策略等复杂控制策模式。当车辆停止的时候，可以利用市电为动力电池充电。
三增程式电动汽车驱动系统的特点
1.结构特点

增程式电动汽车驱动系统的动力来源于电动机，因此，电动机功率一般要大于发动机功率，这样才能满足车辆的行驶需求。所以通俗地讲，增程式电动车驱动系统的结构为电动机+发动机=增程式。增程式电车驱动系统的结构布局如下图。



2.运行特点

增程式电动汽车的电动机直接驱动车轮，发动机则用于驱动发电机给电池进行充电。因为发动机并不直接驱动车轮，因此该系统不需要变速器，这相当于在普通的电动汽车上装载了一台发动机。


3.增程式电动汽车驱动系统的优点

①由于发动机不直接与机械系统相连，发动机的工作状态相对独立，可将发动机设定于最佳工作状态，从而提高燃料利用率。

②在纯电模式下，发动机不启动，由动力电池驱动整车行驶，这样可减少整车对石油的依赖，缓解石油危机。

③动力提速响应快，安静平稳更舒适，能源使用成本低，可油可电，续航里程不焦虑。

4.增程式电动汽车驱动系统的缺点

①在长途行驶或者高速行驶的情况下，增程器工作，发动机燃烧汽油进行发电，仍然会产生汽车尾气，相对于纯电动汽车，不够环保。

②驱动形式比较单一，只能使用驱动电机驱动车辆，增程式的发动机不直接驱动车辆，它只负责发电，相对于并联式混动和混联式混动汽车驱动形式不够灵活。