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增程式電動(dòng)

指能外接充電電源和車載充電,由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛。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Voltec混合動(dòng)力系統(tǒng)、寶馬i3。

1 增程式電動(dòng)說明

增程式電動(dòng)(又叫串聯(lián)式混合動(dòng)力,在太平洋汽車網(wǎng)中歸類到電動(dòng)車分類)

只靠發(fā)電機(jī)行駛的電氣汽車,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Voltec、寶馬i3。

這一類車型,嚴(yán)格來說仍然是電動(dòng)車。車內(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)力車的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪,發(fā)動(dòng)機(jī)則用來于驅(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)車輪,因此也不需要變速箱。這相當(dāng)于在普通的電動(dòng)車上裝載了一臺(tái)汽油/柴油發(fā)電機(jī)。?

優(yōu)點(diǎn):

1.具有電動(dòng)車的安靜、起步扭矩大的優(yōu)點(diǎn),可以當(dāng)純電動(dòng)車使用,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,解決基礎(chǔ)設(shè)施不足的問題;

3.因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)不直接驅(qū)動(dòng)車輪,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速、汽車速度沒有直接關(guān)系,通過控制系統(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)帶來的重量并不減少。譬如:一輛增程式插電混合動(dòng)力汽車發(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)車輪,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式插電混合動(dòng)力多了一個(gè)轉(zhuǎn)換過程,轉(zhuǎn)換本身要消耗能量,造成油耗反而偏高。?

車型代表:這一類的代表車型有寶馬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。?


寶馬i3

2 增程式電動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹

●?系統(tǒng)構(gòu)成

一般來說這一類車型,嚴(yán)格來說仍然是電動(dòng)車。車內(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)力車的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪,發(fā)動(dòng)機(jī)則用來于驅(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)車輪,因此也不需要變速箱。這相當(dāng)于在普通的電動(dòng)車上裝載了一臺(tái)汽油/柴油發(fā)電機(jī)。?

對(duì)于增程式電動(dòng)這個(gè)類型,我們?cè)谶@里選擇具有代表特征的沃藍(lán)達(dá)作為列子進(jìn)行講解。

雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)技術(shù)解析

Voltec混合動(dòng)力系統(tǒng)是通用汽車的E-Flex插座充電式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最新版本,采用1臺(tái)小型的發(fā)動(dòng)機(jī)、2臺(tái)電動(dòng)機(jī)對(duì)車輛進(jìn)行綜合驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。沃藍(lán)達(dá)上采用的是容量為16kWh的360V鋰電池組,電池組成T型布置,隱藏于后排座椅下及車身中部,純電動(dòng)最高行駛里程可達(dá)80km。整個(gè)Voltec混合動(dòng)力系統(tǒng)包括汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、綜合動(dòng)力分配系統(tǒng)、高容量鋰電池以及電力控制單元。


●?部件解析

沃藍(lán)達(dá)的動(dòng)力系統(tǒng)由2臺(tái)電動(dòng)機(jī)(最大功率分別為111kW和55kW)和1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(最大功率為63kW)組成,發(fā)動(dòng)機(jī)僅用于發(fā)電。其中功率較大的電動(dòng)機(jī)主要用于驅(qū)動(dòng)車輛,而功率較小的電動(dòng)機(jī)主要用于發(fā)電。

2臺(tái)電動(dòng)機(jī)和1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)通過1個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)以及3個(gè)離合器組成了動(dòng)力產(chǎn)生/回收/分配系統(tǒng)。和豐田THS系統(tǒng)一樣,Voltec系統(tǒng)同樣使用行星齒輪組巧妙地實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力的綜合分配。所不同的是,在Voltec系統(tǒng)中,太陽(yáng)輪連接到電動(dòng)機(jī),行星架連接到減速機(jī)構(gòu)直接輸出動(dòng)力到車輪,而齒圈則根據(jù)實(shí)際情況連接到動(dòng)力分配系統(tǒng)的殼體(固定)或者連接到發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)。

3 增程式電動(dòng)工作邏輯簡(jiǎn)介

工作邏輯


要了解系統(tǒng)的工作邏輯,首先要了解動(dòng)力分配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。從Voltec的動(dòng)力分配系統(tǒng)的控制方式與THS系統(tǒng)有一定的區(qū)別,Voltec系統(tǒng)通過3個(gè)離合器來控制動(dòng)力的分配。我們把這三個(gè)離合器分別命名為C1、C2、C3。C1用于連接行星齒輪齒圈與動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)殼體(固定);C2用于連接發(fā)電機(jī)與行星齒輪齒圈;C3用于連接發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可參看下圖。


Voltec混合動(dòng)力系統(tǒng)一共有5種工作模式,分別為:EV低速模式、EV高速模式、EREV混合低速模式、EREV混合高速模式以及能量回收模式。


處于EV低速模式時(shí),C1吸合,C2、C3松開,發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。齒圈被固定,電動(dòng)機(jī)推動(dòng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng),行星架因太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng),把動(dòng)力傳輸?shù)綔p速齒輪并傳遞到車輪。

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處于EV高速模式時(shí),C2吸合,C1、C3松開,發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)此時(shí)充當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作,推動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí),功率較大的另一個(gè)電動(dòng)機(jī)推動(dòng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。齒圈和太陽(yáng)輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng),從而把動(dòng)力傳到車輪。發(fā)電機(jī)充當(dāng)電動(dòng)機(jī)推動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng),降低了與太陽(yáng)輪連接的另一電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,提高了其能源使用率。


處于EREV低速模式時(shí),C1、C3吸合,C2松開,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,并為電池充電;同時(shí)電池為電動(dòng)機(jī)供電推動(dòng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng),由于齒圈固定,行星架跟隨太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而把動(dòng)力傳到車輪。


處于EREV高速模式時(shí),C2、C3吸合,C1松開,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接后推動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)發(fā)電,電動(dòng)機(jī)推動(dòng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。齒圈和太陽(yáng)輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng),從而把動(dòng)力傳到車輪。發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng),降低了與太陽(yáng)輪連接的另一電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,提高了其能源使用率。


處于能量回收模式時(shí),C1吸合,C2、C3松開,發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。車輪帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng),由于齒圈固定,太陽(yáng)輪隨著行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí),功率較大的電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)對(duì)電池充電。

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