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插電式混合動(dòng)力

1 插電式混合動(dòng)力分類

混合動(dòng)力分類的方式有三種。一種是根據(jù)有無(wú)外接充電電源區(qū)分、另一種是根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)區(qū)分,分為串聯(lián)式混合動(dòng)力(又叫增程式電動(dòng))、并聯(lián)式混合動(dòng)力、混聯(lián)式混合動(dòng)力,還有一種是根據(jù)混合度的不同分類。

1.根據(jù)是否能外接充電電源特點(diǎn)分類

這種方式包括插電式混合動(dòng)力以及非插電式混合動(dòng)力兩種。

插電式混合動(dòng)力非插電式混合動(dòng)力的區(qū)別

插電式混合動(dòng)力(Plug-in Hybrid Vehicle,簡(jiǎn)稱PHV),簡(jiǎn)單說(shuō)就是介于電動(dòng)車(chē)與燃油車(chē)兩者之間的一種車(chē)。他既有傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)系統(tǒng)、油路、油箱,也有電動(dòng)車(chē)的電池、電機(jī)、控制電路。而且電池容量比較大,有充電接口。?


與雷克薩斯RX450h這種非插電的混合動(dòng)力汽車(chē)相比,插電混合動(dòng)力汽車(chē)電池容量更大,可以支持行駛的里程更長(zhǎng)。如果每次都是短途行駛,有較好的充電條件,插電混合動(dòng)力汽車(chē)電池可以不用加油,當(dāng)做純電動(dòng)車(chē)使用,具有電動(dòng)車(chē)的優(yōu)點(diǎn)。其車(chē)型代表有:寶馬i8、比亞迪秦、比亞迪唐、保時(shí)捷918等等。

而非插電式混合動(dòng)力必須加油,通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)給電池充電、低速啟動(dòng)時(shí)僅靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛、
通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛亦或是電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)兩者共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。其代表車(chē)型有:豐田的普銳斯、CT200h、凱美瑞尊瑞。

雷克薩斯CT

2.根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類

● 串聯(lián)式混合動(dòng)力(又叫增程式電動(dòng))

只靠發(fā)電機(jī)行駛的電氣汽車(chē),配置的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力僅用于推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。系統(tǒng)輸出動(dòng)力等于電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力。其中最出名的是雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)、寶馬i3增程型(點(diǎn)擊進(jìn)入車(chē)系頁(yè)

這一類混合動(dòng)力,嚴(yán)格來(lái)說(shuō)仍然是電動(dòng)車(chē)。車(chē)內(nèi)只有一套電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),包括電機(jī)、控制電路、電池。增程型插電混合動(dòng)力車(chē)的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,發(fā)動(dòng)機(jī)則用來(lái)于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)給電池進(jìn)行充電。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)并不直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,因此也不需要變速箱。這相當(dāng)于在普通的電動(dòng)車(chē)上裝載了一臺(tái)汽油/柴油發(fā)電機(jī)。?


優(yōu)點(diǎn):

1.具有電動(dòng)車(chē)的安靜、起步扭矩大的優(yōu)點(diǎn),可以當(dāng)純電動(dòng)車(chē)使用,在充電方便的條件下只充電、不加油,使用成本較低;

2.相比其他混合動(dòng)力模式,增程型混合動(dòng)力可以不用變速箱,成本略有降低。由于帶有發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電,只要有加油站就可以一直跑下去,在不方便充電的地方不會(huì)被迫拖車(chē),解決基礎(chǔ)設(shè)施不足的問(wèn)題;

3.因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)不直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)輪轉(zhuǎn)速、汽車(chē)速度沒(méi)有直接關(guān)系,通過(guò)控制系統(tǒng)優(yōu)化,可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作在最佳轉(zhuǎn)速,即使在充電不便時(shí),市內(nèi)堵車(chē)路況下油耗也比較低,發(fā)動(dòng)機(jī)噪音也可以控制的非常小。

缺點(diǎn):

1.造成功率浪費(fèi)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)并不直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,造成了這部分功率的浪費(fèi),而發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)帶來(lái)的重量并不減少。譬如:一輛增程式混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率50KW,發(fā)電機(jī)功率50KW,電動(dòng)機(jī)功率100KW,整車(chē)攜帶了總功率200KW發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī),但是能驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的功率只有100KW。?

2.在高速路況下,油耗反而偏高。這是因?yàn)楦咚俾窙r下,如果發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式混合動(dòng)力多了一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程,轉(zhuǎn)換本身要消耗能量,造成油耗反而偏高。?

車(chē)型代表:這一類的代表車(chē)型有寶馬i3(可選裝增程模塊),雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)(有隱藏的直接驅(qū)動(dòng)模式),F(xiàn)isker卡瑪和奧迪A1 e-tron點(diǎn)擊進(jìn)入車(chē)系頁(yè))。

寶馬i3

● 并聯(lián)式混合動(dòng)力

這一類混合動(dòng)力車(chē)內(nèi)有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),大多是在傳統(tǒng)燃油車(chē)的基礎(chǔ)上增加電動(dòng)機(jī)、電池、電控而成,電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。車(chē)內(nèi)只有一臺(tái)電機(jī),驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的時(shí)候充當(dāng)電動(dòng)機(jī),不驅(qū)動(dòng)車(chē)輪給電池充電的時(shí)候充當(dāng)發(fā)電機(jī)。?

也就是發(fā)動(dòng)機(jī)為主,電動(dòng)機(jī)為輔,電動(dòng)機(jī)一般無(wú)法單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。系統(tǒng)輸出動(dòng)力等于發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力之和,其中最為代表性的是本田IMA系統(tǒng)。

優(yōu)點(diǎn):

1.沒(méi)有功率浪費(fèi)的問(wèn)題。電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,沒(méi)有功率浪費(fèi)的問(wèn)題,譬如電動(dòng)機(jī)50KW,發(fā)動(dòng)機(jī)100KW,只要傳動(dòng)系統(tǒng)能承受,整車(chē)功率就是150KW;?

2.并備電動(dòng)車(chē)和汽油車(chē)的優(yōu)點(diǎn)。在純電模式下,同樣有電動(dòng)車(chē)安靜、使用成本低的優(yōu)點(diǎn)。而在混合動(dòng)力模式下,有非常好的起步扭矩,加速性能出色;?

3.使用成本低。因?yàn)橹皇窃谧兯傧渖希ǚ肿兯傧漭斎攵撕洼敵龆藘煞N增加方法)增加了一臺(tái)電動(dòng)機(jī),在傳統(tǒng)燃油車(chē)基礎(chǔ)上改動(dòng)較小,成本也比較低。

缺點(diǎn):

1.在混合動(dòng)力模式下,發(fā)動(dòng)機(jī)不能保證一直在最佳轉(zhuǎn)速下工作,油耗比較高。只有在堵車(chē)時(shí)因?yàn)榭梢宰詭Оl(fā)動(dòng)機(jī)啟停功能油耗才會(huì)低;?

2.因?yàn)橹挥幸慌_(tái)電機(jī),不能同時(shí)發(fā)電和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,所以發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的工況不能持久。

3.持續(xù)加速時(shí),電池的能量會(huì)很快耗盡,轉(zhuǎn)成發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式。

?這一類的代表車(chē)型包括:奔馳S400L插電版、比亞迪秦,本田CR-Z點(diǎn)擊進(jìn)入車(chē)系頁(yè))。


比亞迪秦

● 混聯(lián)式混合動(dòng)力

主要靠電機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)為輔助的,電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)都能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。由于系統(tǒng)中配置有獨(dú)立發(fā)電機(jī),因而系統(tǒng)輸出的最大動(dòng)力等于發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及充當(dāng)電動(dòng)機(jī)(部分情況)的發(fā)電機(jī)的輸出動(dòng)力之和?;炻?lián)式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)型都相當(dāng)出色,其中最出名為豐田THS-II系統(tǒng)。

混聯(lián)式與并聯(lián)式的區(qū)別

與并聯(lián)式混合動(dòng)力一樣,這種模式也有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),但不同的是,混聯(lián)式有兩個(gè)電機(jī)。一個(gè)電動(dòng)機(jī)僅用于直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,還有一個(gè)電機(jī)具有雙重角色:當(dāng)需要極限性能的時(shí)候,充當(dāng)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,整車(chē)功率就是發(fā)動(dòng)機(jī)、兩個(gè)電機(jī)的功率之和;當(dāng)電力不足的時(shí)候,就充當(dāng)發(fā)電機(jī),給電池充電。?

優(yōu)點(diǎn):

1.混聯(lián)式同時(shí)具有增程式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn):在純電模式下具有電動(dòng)車(chē)安靜、使用成本低的優(yōu)點(diǎn);

2.在增程模式下,沒(méi)有“里程焦慮”,而且發(fā)動(dòng)機(jī)可以一直控制在最佳轉(zhuǎn)速,油耗低,噪音小,振動(dòng)?。?/p>

3.在并聯(lián)模式下,兩臺(tái)電機(jī),一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可以一起工作,三者功率加起來(lái)具有非常好的起步和加速性能,是一種比較完美的組合。?

缺點(diǎn):

1.成本高。就是兩臺(tái)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱一個(gè)都不能少,配套的控制電路、電池、傳動(dòng)系統(tǒng)、油路也不能少,總體成本要高于其他類型的插電混合動(dòng)力。因?yàn)橐刂苾蓚€(gè)電機(jī)和一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),還有不同的工作模式,控制系統(tǒng)也要相對(duì)復(fù)雜,這也會(huì)提高成本。?

2.車(chē)重大。車(chē)的總重量也會(huì)大一些。

代表車(chē)型:豐田普銳斯、保時(shí)捷918點(diǎn)擊進(jìn)入車(chē)系頁(yè))。


保時(shí)捷918

3.混合度的不同(也就是常說(shuō)的根據(jù)在混合動(dòng)力系統(tǒng)中,電機(jī)的輸出功率在整個(gè)系統(tǒng)輸出功率中占的比重得不同分類)


● 微混合動(dòng)力系統(tǒng)

這種混合動(dòng)力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的啟動(dòng)電機(jī)(一般為12V)上加裝了皮帶驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)(也就是常說(shuō)的Belt-alternator Starter Generator, 簡(jiǎn)稱BSG系統(tǒng))。該電機(jī)為發(fā)電啟動(dòng)(Stop-Start)一體式電動(dòng)機(jī),用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止,從而取消了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速,降低了油耗和排放。從嚴(yán)格意義上來(lái)講,這種微混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車(chē)不屬于真正的混合動(dòng)力汽車(chē),因?yàn)樗碾姍C(jī)并沒(méi)有為汽車(chē)行駛提供持續(xù)的動(dòng)力。在微混合動(dòng)力系統(tǒng)里,電機(jī)的電壓通常有兩種:12v 和42v。其中42v主要用于柴油混合動(dòng)力系統(tǒng)。

代表的車(chē)型是PSA的混合動(dòng)力版C3和豐田的混合動(dòng)力版Vitz。

● 輕混動(dòng)力系統(tǒng)合

輕型混合動(dòng)力汽車(chē)無(wú)法單獨(dú)使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。別克君越eAssist就是采用了輕型混合動(dòng)力系統(tǒng),使用并聯(lián)式結(jié)構(gòu),為車(chē)輛提供了能量回收、車(chē)輛啟停等功能。

該混合動(dòng)力系統(tǒng)采用了集成啟動(dòng)電機(jī)(也就是常說(shuō)的Integrated Starter Generator,簡(jiǎn)稱ISG系統(tǒng))。與微混合動(dòng)力系統(tǒng)相比,輕混合動(dòng)力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止,還能夠?qū)崿F(xiàn):

(1)在減速和制動(dòng)工況下,對(duì)部分能量進(jìn)行吸收;

(2)在行駛過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)等速運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量可以在車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)需求和發(fā)電機(jī)的充電需求之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。輕混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度一般在20%以下。

代表車(chē)型是君越eAssist。

● 中混合動(dòng)力系統(tǒng)。

中型混合動(dòng)力系統(tǒng)和輕型混合動(dòng)力系統(tǒng)一樣,由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力,電動(dòng)機(jī)只起到輔助作用。但中型混合動(dòng)力系統(tǒng)在特定情況下(如低速巡航)能夠單獨(dú)使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。例如本田的IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)就是采用并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的中型混合動(dòng)力系統(tǒng)。

本田旗下混合動(dòng)力的Insight, Accord 和Civic都屬于這種系統(tǒng)。該混合動(dòng)力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)。與輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)不同,中混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的是高壓電機(jī)。另外,中混合動(dòng)力系統(tǒng)還增加了一個(gè)功能:在汽車(chē)處于加速或者大負(fù)荷工況時(shí),電動(dòng)機(jī)能夠輔助驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,從而補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力輸出的不足,從而更好的提高整車(chē)的性能。這種系統(tǒng)的混合程度較高,可以達(dá)到30%左右,目前技術(shù)已經(jīng)成熟,應(yīng)用廣泛。

●重型混合動(dòng)力系統(tǒng)

重型混合動(dòng)力系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)都能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。如豐田的THS混合動(dòng)力系統(tǒng)就是混聯(lián)式結(jié)構(gòu)的重型混合動(dòng)力系統(tǒng)。使用THS系統(tǒng)的第三代普銳斯Hybrid采用的電動(dòng)機(jī)最大功率達(dá)到60kW,最大扭矩達(dá)到207Nm,足以推動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行中低速行駛。

該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓?jiǎn)?dòng)電機(jī),混合程度更高。與中混合動(dòng)力系統(tǒng)相比,完全混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度可以達(dá)到甚至超過(guò)50%。技術(shù)的發(fā)展將使得完全混合動(dòng)力系統(tǒng)逐漸成為混合動(dòng)力技術(shù)的主要發(fā)展方向。

以上各種不同的混合方式,都能在一定程度上降低成本和排放。各大汽車(chē)廠商在過(guò)去的十幾年,通過(guò)不斷的研發(fā)投入,試驗(yàn)總結(jié),商業(yè)應(yīng)用,形成了各自的混合動(dòng)力技術(shù)之路,而在市場(chǎng)上的表現(xiàn)也是各具特色。

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