什麼是非插電式混合動力?

1.插電式混合動力分類

混合動力分類的方式有三種。一種是根據有無外接充電電源區分、另一種是根據結構特點區分,分為串聯式混合動力(又叫增程式電動)、並聯式混合動力、混聯式混合動力,還有一種是根據混合度的不同分類。

1.根據是否能外接充電電源特點分類

這種方式包括插電式混合動力以及非插電式混合動力兩種。

插電式混合動力非插電式混合動力的區別

插電式混合動力(Plug-in Hybrid Vehicle,簡稱PHV),簡單說就是介於電動車與燃油車兩者之間的一種車。他既有傳統汽車的發動機、變速箱、傳動系統、油路、油箱,也有電動車的電池、電機、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力汽車相比,插電混合動力汽車電池容量更大,可以支持行駛的裡程更長。如果每次都是短途行駛,有較好的充電條件,插電混合動力汽車電池可以不用加油,當做純電動車使用,具有電動車的優點。其車型代表有:寶馬i8、比亞迪秦、比亞迪唐、保時捷918等等。

而非插電式混合動力必須加油,通過發動機驅動發電機來給電池充電、低速啟動時僅靠電動機驅動行駛、
通過發動機直接驅動車輪行駛亦或是電動機與發動機兩者共同驅動車輪。其代表車型有:豐田的普銳斯、CT200h、凱美瑞尊瑞。

雷克薩斯CT

2.根據結構特點分類

● 串聯式混合動力(又叫增程式電動)

隻靠發電機行駛的電氣汽車,配置的發動機輸出的動力僅用於推動發電機發電。系統輸出動力等於電動機輸出動力。其中最出名的是雪佛蘭沃藍達、寶馬i3增程型(點擊進入車系頁)。

這一類混合動力,嚴格來說仍然是電動車。車內隻有一套電力驅動系統,包括電機、控制電路、電池。增程型插電混合動力車的電動機直接驅動車輪,發動機則用來於驅動發電機給電池進行充電。因為發動機並不直接驅動車輪,因此也不需要變速箱。這相當於在普通的電動車上裝載瞭一臺汽油/柴油發電機。

優點:

1.具有電動車的安靜、起步扭矩大的優點,可以當純電動車使用,在充電方便的條件下隻充電、不加油,使用成本較低;

2.相比其他混合動力模式,增程型混合動力可以不用變速箱,成本略有降低。由於帶有發動機發電,隻要有加油站就可以一直跑下去,在不方便充電的地方不會被迫拖車,解決基礎設施不足的問題;

3.因為發動機不直接驅動車輪,發動機轉速和車輪轉速、汽車速度沒有直接關系,通過控制系統優化,可以讓發動機一直工作在最佳轉速,即使在充電不便時,市內堵車路況下油耗也比較低,發動機噪音也可以控制的非常小。

缺點:

1.造成功率浪費。由於發動機和發電機並不直接驅動車輪,造成瞭這部分功率的浪費,而發動機和發電機帶來的重量並不減少。譬如:一輛增程式混合動力汽車發動機功率50KW,發電機功率50KW,電動機功率100KW,整車攜帶瞭總功率200KW發動機和電機,但是能驅動車輪的功率隻有100KW。

2.在高速路況下,油耗反而偏高。這是因為高速路況下,如果發動機直接驅動車輪,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式混合動力多瞭一個轉換過程,轉換本身要消耗能量,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),雪佛蘭沃藍達(有隱藏的直接驅動模式),Fisker卡瑪和奧迪A1 e-tron(點擊進入車系頁)。

寶馬i3

● 並聯式混合動力

這一類混合動力車內有兩套驅動系統,大多是在傳統燃油車的基礎上增加電動機、電池、電控而成,電動機與發動機共同驅動車輪。車內隻有一臺電機,驅動車輪的時候充當電動機,不驅動車輪給電池充電的時候充當發電機。

也就是發動機為主,電動機為輔,電動機一般無法單獨驅動汽車。系統輸出動力等於發動機與電動機輸出動力之和,其中最為代表性的是本田IMA系統。

優點:

1.沒有功率浪費的問題。電動機、發動機共同驅動車輪,沒有功率浪費的問題,譬如電動機50KW,發動機100KW,隻要傳動系統能承受,整車功率就是150KW;

2.並備電動車和汽油車的優點。在純電模式下,同樣有電動車安靜、使用成本低的優點。而在混合動力模式下,有非常好的起步扭矩,加速性能出色;

3.使用成本低。因為隻是在變速箱上(分變速箱輸入端和輸出端兩種增加方法)增加瞭一臺電動機,在傳統燃油車基礎上改動較小,成本也比較低。

缺點:

1.在混合動力模式下,發動機不能保證一直在最佳轉速下工作,油耗比較高。隻有在堵車時因為可以自帶發動機啟停功能油耗才會低;

2.因為隻有一臺電機,不能同時發電和驅動車輪,所以發動機與電動機共同驅動車輪的工況不能持久。

3.持續加速時,電池的能量會很快耗盡,轉成發動機單獨驅動模式。

這一類的代表車型包括:奔馳S400L插電版、比亞迪秦,本田CR-Z(點擊進入車系頁)。

比亞迪秦

● 混聯式混合動力

主要靠電機,發動機為輔助的,電動機和發動機都能單獨驅動汽車。由於系統中配置有獨立發電機,因而系統輸出的最大動力等於發動機、電動機以及充當電動機(部分情況)的發電機的輸出動力之和。混聯式系統結構復雜,但動力性能和燃油經濟型都相當出色,其中最出名為豐田THS-II系統。

混聯式與並聯式的區別

與並聯式混合動力一樣,這種模式也有兩套驅動系統,但不同的是,混聯式有兩個電機。一個電動機僅用於直接驅動車輪,還有一個電機具有雙重角色:當需要極限性能的時候,充當電動機直接驅動車輪,整車功率就是發動機、兩個電機的功率之和;當電力不足的時候,就充當發電機,給電池充電。

優點:

1.混聯式同時具有增程式和並聯式的優點:在純電模式下具有電動車安靜、使用成本低的優點;

2.在增程模式下,沒有“裡程焦慮”,而且發動機可以一直控制在最佳轉速,油耗低,噪音小,振動小;

3.在並聯模式下,兩臺電機,一臺發動機可以一起工作,三者功率加起來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:

1.成本高。就是兩臺電機、發動機、變速箱一個都不能少,配套的控制電路、電池、傳動系統、油路也不能少,總體成本要高於其他類型的插電混合動力。因為要控制兩個電機和一臺發動機,還有不同的工作模式,控制系統也要相對復雜,這也會提高成本。

2.車重大。車的總重量也會大一些。

代表車型:豐田普銳斯、保時捷918(點擊進入車系頁)。

保時捷918

3.混合度的不同(也就是常說的根據在混合動力系統中,電機的輸出功率在整個系統輸出功率中占的比重得不同分類)

● 微混合動力系統

這種混合動力系統在傳統內燃機上的啟動電機(一般為12V)上加裝瞭皮帶驅動啟動電機(也就是常說的Belt-alternator Starter Generator, 簡稱BSG系統)。該電機為發電啟動(Stop-Start)一體式電動機,用來控制發動機的啟動和停止,從而取消瞭發動機的怠速,降低瞭油耗和排放。從嚴格意義上來講,這種微混合動力系統的汽車不屬於真正的混合動力汽車,因為它的電機並沒有為汽車行駛提供持續的動力。在微混合動力系統裡,電機的電壓通常有兩種:12v 和42v。其中42v主要用於柴油混合動力系統。

代表的車型是PSA的混合動力版C3和豐田的混合動力版Vitz。

● 輕混動力系統合

輕型混合動力汽車無法單獨使用電動機驅動車輛。別克君越eAssist就是采用瞭輕型混合動力系統,使用並聯式結構,為車輛提供瞭能量回收、車輛啟停等功能。

該混合動力系統采用瞭集成啟動電機(也就是常說的Integrated Starter Generator,簡稱ISG系統)。與微混合動力系統相比,輕混合動力系統除瞭能夠實現用發電機控制發動機的啟動和停止,還能夠實現:

(1)在減速和制動工況下,對部分能量進行吸收;

(2)在行駛過程中,發動機等速運轉,發動機產生的能量可以在車輪的驅動需求和發電機的充電需求之間進行調節。輕混合動力系統的混合度一般在20百分比以下。

代表車型是君越eAssist。

● 中混合動力系統。

中型混合動力系統和輕型混合動力系統一樣,由燃油發動機提供動力,電動機隻起到輔助作用。但中型混合動力系統在特定情況下(如低速巡航)能夠單獨使用電動機驅動汽車。例如本田的IMA混合動力系統就是采用並聯式結構的中型混合動力系統。

本田旗下混合動力的Insight, Accord 和Civic都屬於這種系統。該混合動力系統同樣采用瞭ISG系統。與輕度混合動力系統不同,中混合動力系統采用的是高壓電機。另外,中混合動力系統還增加瞭一個功能:在汽車處於加速或者大負荷工況時,電動機能夠輔助驅動車輪,從而補充發動機本身動力輸出的不足,從而更好的提高整車的性能。這種系統的混合程度較高,可以達到30百分比左右,目前技術已經成熟,應用廣泛。

●重型混合動力系統

重型混合動力系統中的發動機和電動機都能單獨驅動車輛行駛。如豐田的THS混合動力系統就是混聯式結構的重型混合動力系統。使用THS系統的第三代普銳斯Hybrid采用的電動機最大功率達到60kW,最大扭矩達到207Nm,足以推動汽車進行中低速行駛。

該系統采用瞭272-650v的高壓啟動電機,混合程度更高。與中混合動力系統相比,完全混合動力系統的混合度可以達到甚至超過50百分比。技術的發展將使得完全混合動力系統逐漸成為混合動力技術的主要發展方向。

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。各大汽車廠商在過去的十幾年,通過不斷的研發投入,試驗總結,商業應用,形成瞭各自的混合動力技術之路,而在市場上的表現也是各具特色。

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