[发明专利]一种电动车辆混合动力系统

说明书

技术领域

本发明属于电动车辆动力装置领域，具体涉及一种电动车辆混合动力系统。

背景技术

现有新能源车辆动力系统大致分为纯电动、混合动力、燃料电池动力三种。

从产业化实践来看，在自行车、摩托车、三轮车、观光车、巡逻车、环卫车、叉车、轿车、客车、卡车等的车型序列中，前面的小型车辆多采用纯电动方式驱动，后面的大型车辆多用混合动力系统；而中间的轿车，低速车以中国时风等为代表采用纯电动的较多；高速车以日本丰田普锐斯等为代表采用混合动力的较多，而混合动力又细分为串、并、混联等方式，它利用电动系统优化了燃油系统的工作点使发动机工作在高效区并回收刹车动能，所以节能。

总结上述的车型序列状况即“小车纯电、大车混动，不大不小的轿车存在混纯之争”，这里所谓的“大小”指的是包括整备质量、最高车速、爬坡能力、加速能力、续行里程、活动范围等在内的车型综合指标。——深层次地讲，“混纯之争”本质上是由电池瓶颈决定的，也就是说电池的技术水平目前只能满足“小”车，不能满足“大”车，在“大”车上还需要与其他动力源混合才能满足车辆性能需求；已经产业化的纯电动车型在种类、数量上虽然占比较多，但电池瓶颈正是卡在纯电动“小”车之后的这个位置上，很难有向后续车型的突破性进展。

此外，从产业化实践经验最丰富的电动自行车产品来看，还提供了第三种动力类型，那就是电动助力自行车，助力骑行时由驾驶人员提供脚踏助力，它确实有利于延长电池寿命，能增加单次放电续行里程和电池全周期总行驶公里数。它把电力和人力耦合，因而本质上是“纯”电动框架下的混合动力。具体以中日两国的电动助力车为代表，其中我国的助力系统生产容易，虽然功能简单但成本较低，日本的助力系统设计精密，虽助力顺畅但成本较高，却都达到了适合于各自消费者的性价比，故而都有其生命力，从而实现了产业化。

受此启发，纯电动车辆有可能存在着类似电动助力自行车的一种开发思路即——“在纯电动基础上巧妙地混合加入另一种助力系统，且实现高度自动化”，无疑就会对称性地形成与燃油混动车类似的各种结构，从而必然节电而增加续行里程，且额外地延长电池寿命。

关于电池主要存在着“铅锂之争”，在实际已产业化的纯电动车型序列中，98％以上是用铅酸电池，但其最大缺点是电池寿命较短，更换费用高，整车续行里程持续衰减较快。而本来铅酸电池在比较理想的稳定放电场合，比如浮充固定型电池等其寿命是能达5-20年的；但应用到电动车辆领域后，虽然进行了大量的电池技术革新，其寿命最高也仅为1.5-2年，基本上使用1年后也就再难以保证续行里程。产生如此巨大差异的根本原因就在于车辆的使用环境造成动力电池的放电方式非常不稳定，车辆经常要起步、加速、超车、刹车、停车、爬坡、过艰难路面、重载甚至往往亏电行驶，这无疑使得电池缺乏了“良好”的运行条件，是在“错误”地使用电池。以纯电动轿车为例，电池放电电流经常是从零到几百安培在大倍率的范围内剧烈波动，之后还经常会经历亏电运行，电池无疑就是在舍命陪着车辆行驶。

具体地，铅酸电池经常进入大电流放电区间的缺陷在于：

1.大电流放电时，电化学反应急剧增加，极板涂层会受到很大影响，久而久之极板的活性物质会逐步脱落，电解液发黑，出现极板逐步软化等诸多故障。

2.从微观角度讲，电池瞬间放电电流过大，在极板与电解液的交界面处，反应生成的硫酸铅过饱和度大，从而形成很多的硫酸铅晶体沉淀，一方面堵塞极板微孔，影响电池持续放电能力，另一方面堵塞了隔板微孔，也影响了电化学反应的持续良好进行。并且硫酸铅晶体较易形成晶枝，晶枝的脱落会给电池造成极大伤害，久而久之，电池充放电能力和寿命大大缩减。

3.另外在极板表面进行过大电流剧烈反应后，电解液中的硫酸向极板扩散跟进的速度非常缓慢，很难及时进入到极板内部的微孔内，而只能很慢地扩散到极板表层，电化学反应也就很难保持较好的持续性。

4.大电流放电的同时电池内部的温度会急剧升高，电化学反应虽然剧烈但不再具备最佳反应机理，副反应增多。

5.极耳附近因大电流汇集而温升最快，实际拆解报废电池时，会发现极耳附近损坏的比例很较大。

6.电池的上述错误使用方式使其寿命大大降低，消费者每次更换的费用很大，且续行里程会逐渐变得很短，这是电动车辆的三大弊端。