（三）解决了EV课题的HEV，混合动力系统概要

混合动力系统的概要

混合动力系统的分类方法有二种。一种是根据可实现的功能的不同来进行分类，另一种是以驱动机构的方式来分类。

首先，按功能来分类的话，就如同图3所示。只有无空转功能的称为微HEV或ISS（Idling Stop System）。在该功能的基础上增加加速辅助、能量再生及发动机高效运转功能等的话，就称为弱HEV，而增加EV行驶功能的话则称为强HEV。越接近强 HEV，CO2排放量及尾气就越少。而EV的排放全部为零。另外，插电式HEV（PHEV）及通过运转发电用发动机来延长行驶距离的增程器式EV被定位于强HEV和EV之间。


图3：HEV和EV的CO2减排效果
按照不同功能对混合动力系统进行分类。

以驱动方式进行分类时，主要分为串联式HEV、并联式HEV、串并联式HEV三种方式。下面来依次介绍一下三者的构成及特点。

（1）串联式HEV

串联式HEV配备为主电池充电的发动机和发电机，一边始终充电一边用马达行驶（图4）。也可认为是在EV的基础上增加配备了发动机和发电机。在市售车中，与私人乘用车相比，该方式在公交车上采用得较多，丰田1997年上市的“Coaster HEV”以及三菱扶桑卡客车2004年上市的“Aero Nostep HEV”就采用了该方式。


图4：串联式HEV的构成
仅靠马达行驶。配备高功率大型马达。

串联式HEV的特点如下。

·仅靠马达行驶，因此与其他方式相比，马达及发电机为高功率大型产品。
·将发动机动力全部转变为电力，因此能源效率略低。
·驱动力控制及功率输出控制较简单。
·发动机以稳定状态运转，因此比较容易实现尾气净化。

（2）并联式HEV

并联式HEV并联配置发动机和马达，可由两方供给行驶动力（图5）。除本田作为“IMA（Intelligent Motor Assist）”进行实用化之外，还得到了戴姆勒“Mercedes-Benz S400 HYBRID”及宝马“ActiveHybrid 7”等的采用。在本田的IMA中，发动机和马达采用直接连接构造，同时旋转。而与此不同的是，还有很多厂商开发了在发动机与马达之间夹入离合器，通过断开离合器来实现EV行驶的系统。


图5：并联式HEV（直接连接）的构成
马达只起辅助性作用，采用小型产品。

并联式HEV（直接连接）的特点如下。

·只需在以往车型的发动机与变速箱之间追加马达，因此构成简单。
·马达的功率输出只起辅助作用。几乎不进行EV行驶，因此马达为小型产品。
·马达兼具发电机作用，因此再生电力只有储存到电池中后才能用于行驶。
·通过在发动机与马达之间夹入离合器，可进行EV行驶，但这时需要大输功马达。

（3）串并联式HEV

串并联式HEV的代表示例是丰田普锐斯等采用的“THSⅡ（Toyota Hybrid System Ⅱ）”。该方式利用行星齿轮机构综合发动机、MG1、MG2三种动力源，根据行驶状态来组合这些动力源，由此进行驱动（图6）。


图6：串并联式HEV的构成
同时具备串联方式和并联方式两者的优点。

这里的MG是指马达兼发电机的缩略语。由于需要在马达功能与发电机功能之间频繁进行切换，因此将原来称为马达或发电机的部分称为MG。

发动机的作用是驱动车辆和驱动MG1。MG1的作用除了为主电池充电外，还包括作为马达起动发动机以及对车辆进行驱动辅助。MG2的作用是实现EV行驶、做加速辅助，以及作为发电机进行能量再生。

串并联式HEV的特点如下。

·具备串联方式和并联方式两者的优点，兼顾燃效和行驶性。
·系统效率较高，因此燃效提高效果显著。
·系统及控制较复杂。

作者：山田好人，电装EHV机器事业部 主席部员