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【图文】混出个名堂 带您了解不同的混合动力系统
手机免费访问 www.cnfol.com 2013年12月28日 08:03 易车网 魏佳
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  在我们的日常生活当中,混合动力汽车已经算不上什么稀罕物了,它比常规能源汽车更节油,同时又比纯电动汽车更“靠谱”,已经有越来越多的人在购车时开始考虑它们,但大多对其中的原理和特性知之甚少。下面我就结合一些车型带您了解一下混合动力系统,希望对您日后购买此类车型提供一些帮助。

  



  



  



  另外,根据混合动力系统中电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重,也就是常说的混合度的不同,混合动力系统还可以分为微混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统四类。

  下面我将通过你我认识的混动系统、容易被忽视的混动系统、混动大家庭的新生力量、混动系统的意外收获这四部分来为您介绍不同的混动系统。

  你我认识的混动系统:

  之所以是你我认识的混动系统,是因为搭载它的车型以其市场保有量或者通过大力的宣传,使人很容易在马路上或媒体上认出它们来,而且很有代表性。针对这类车型,我们再结合混动系统的分类为您分析一下它们其中的原理。

  关键词:串联式混合动系统

  代表车型:沃蓝达

  



  串联式混合动力系统总成由发动机、发电机和驱动电机三大主要部件组成。发动机与发电机组合成辅助电力单元在需要时进行发电。辅助动力单元和蓄电池将电能供给发动机,电动机驱动汽车行驶。辅助动力单元发出的电能可向电池充电,以延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外,蓄电池还可以单独想电动机提供电能来驱动电动汽车,使混合动力汽车在零污染状态下行驶。

  串联式混合动力系统优点

  1.发动机和驱动轮之间没有机械连接,因此发动机可以工作在其速度一转矩图的任何点上。通过车辆的驱动功率需求,可以控制发动机总是工作在最低油耗区;在这个区域内,发动机的效率和排放可以通过特殊设计和控制技术得以进一步提高。

  2.电动机的速度一转矩特性非常适合电动汽车牵引需求,驱动系统可以不再需要多档位的变速器,使得驱动系统结构得以简化。

  3.与其它的布置方式相比,串联混动系统的发动机和驱动轮之间实现了完全的机械解耦,动力总成的控制策略更简单。

  串联式混合动力系统缺点

  1.发动机产生的能量经过两次能量转换才到达驱动轮,能量损失多,效率低。

  2.发电机的使用增大了车辆质量和成本。

  3.由于电动汽车电动机是驱动车辆的动力源,为满足车辆的加速和爬坡性能要求,其尺寸较大。

  串联式混合动力汽车适用于在城市中低速运行及频繁启停的行驶工况。由于串联式混合动力汽车不是通过发动机直接驱动汽车行驶,发动机与汽车驱动轮无钢性连接,而是电连接,因此可以保证发动机保持在其最佳效率区域内稳定运行,从而获得最低的燃油消耗和最佳的排放。这一特点的优越性主要表现在低速、急加速运行工况中。而在汽车高速行驶时,点传动效率相对较低。

  



  雪佛兰沃蓝达虽然在国内马路上鲜有露面,可这一点也不影响其在世界范围内知名度。该车采用了增程式混合动力系统,这也属于串联式混合动力系统,即发动机仅仅用于发电工作,并不会直接将输出动力转化为动力势能,或者称之为发电机更为贴切,而输出的电能则会通过电动机所产生的电磁力矩来驱动车辆(或者可以直接理解为转化为了动力势能)。

  



  



  沃蓝达配备了两个电力驱动马达,主马达的最高输出功率为111kW,最大扭矩为370Nm,此外还有一个兼做发电机的辅助马达为55kW,根据行驶工况的不同,它可以进行动力输出或者反转为电池充电。在两者的配合驱动下,它0-100km/h的加速时间只需9秒,超过普通紧凑型家用车2.0L自然吸气发动机的水平。该车最高时速可达到160km/h,完全可以满足日常需求。

  关键词:并联式混合动力系统

  代表车型:思域混动版

  



  所谓的并联式混合动力系统主要由发动机、电动机两套独立的驱动系统组成。这两个系统既可以同时协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车。两大动力总成的功率可以相互叠加,同时可以采用功率较小的发动机与电动/发电机,使整个动力系统的装配尺寸和质量都较小。这种系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单,成本低。

  并联式混合动力系统优点

  1.以机械形式复合,发动机和电机并联,可单独向驱动系统提供动力,没有能量转换,能量损失小。

  2.两套动力总成的功率可以相互叠加,可共同提供动力。

  3.一个电机既可作为电动机使用,也可作为发电机使用,且可以采用较小功率的电机,成本低。

  并联式混合动力系统缺点

  1.发动机和驱动轮间还是机械连接,在城市工况时,发动机并不能运行在最佳工况点,车辆的燃油经济性比串联时要差。

  2.其中转速复合装置类似于差速器,这种结构形式需要发动机和电动机的输出转矩时刻保持相等,在实际中很难被采用。

  并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车,发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩,在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时,电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力,一旦汽车车速达到巡航速度,汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用,又称为电动-发电机组。由于没有单独的发电机,发动机可以直接通过传动机构驱动车轮,这种装置更接近传统的汽车驱动系统,机械效率损耗与普通汽车差不多,得到比较广泛的应用。

  



  思域混动版采用本田IMA混合动力技术。虽然这套系统在一定程度上赶不上本田那套混联式混合动力系统,且本田已经发布其最新混动技术,但是作为典型的并联式混合动力系统,我们还是有必要介绍下。

  



  相比采用混联混合动力系统的丰田系列车型,本田IMA系统的结构简单、紧凑,制造成本相对较低,对车内空间占用较少而且对整车重量影响不大。本田IMA混合动力系统主要由发动机、电动机、CVT变速箱以及IPU智能动力单元这四个部分组成。其中常规动力以1.3L或1.5L这两款自然吸气四缸发动机为主。电动机则是三相超薄型DC无刷电机,作为动力辅助装置,安装在发动机与CVT变速箱的中间。

  不过本田IMA系统实现纯电动行驶的前提是歇缸技术,而且发动机曲轴与电机是连在一起的,当车辆以纯电动状态行驶时,发动机虽然停止供油但气缸与曲轴仍保持运转,或多或少会消耗电能。而丰田、日产等品牌的混合动力系统以纯电动行驶时,会通过行星齿轮或离合器将发动机与电动机的连接“中断”。对电能的消耗更少,技术比本田通过VCM可变气缸管理系统所实现的闭缸更为先进。

  关键词:混联式混合动力系统

  代表车型:普锐斯

  



  混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星轮式结构结合在一起,从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比,混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂,成本高。

  混联式混合动力系统优点

  混联式混合动力系统吸收了串联式和并联式的优点,使两者的优势都能够得到发挥。

  混联式混合动力系统缺点

  系统结构更复杂,组成规模更大,布置更加困难,成本较高。

  混联式混合动力系统集合和串联和并联的优点,具有最佳的综合性能,但该结构系统结构更复杂,组成规模更大,布置更加困难。另外,实现串、并联分支间合理的切换对控制策略的制定和控制系统的设计也提出了更高的要求。

  



  丰田普锐斯一直都是混合动力车型中明星车型,在国内也一度成为人们口中混合动力的代名词。目前在售的普锐斯已经是其第三代车型。该车采用混联式混合动力系统,同时具备插电功能。

  



  对于锂电池的充电,家用100V的标准电源可以在3小时内将电池充满,而200V的标准电源只需要1个半小时多就能够将电池充满。在未来充电桩逐渐普及后,这样的充电效率还是可以令大家接受的,20公里的续航里程也基本属于每天正常的活动范围。

  



  目前普锐斯搭载的是一款全新的直列四缸1.8L VVT-i汽油发动机,采用了阿特金森循环技术,最大功率73kW,最大扭矩为142Nm。本身相比老款的1.5L发动机在动力上已经有了一定幅度的提升。而配合具有60kW、207Nm动力输出的全新永磁交流电机后,最大功率可以提升至100kW,最大扭矩可提升至207Nm。

  关键词:插电式混合动力

  



  我们经常会在一些介绍中看到插电式混合动力车这一名词,这也是目前比较流行的混动技术,包括我们介绍的普锐斯和沃蓝达都采用了插电式设计,其目的就是为了增加纯电动行驶里程。采用插电式设计的混合动力车的电池相对比较大,支持外部充电,可以用纯电模式行驶,电池电量耗尽后再以混合动力模式(以内燃机为主)行驶,并适时向电池充电。

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