什麼是增程式電動?

指能外接充電電源和車載充電,由電動機驅動的車輛。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Voltec混合動力系統、寶馬i3。

1.增程式電動說明

● 增程式電動(又叫串聯式混合動力,在太平洋汽車網中歸類到電動車分類)

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Voltec、寶馬i3。

這一類車型,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:一輛增程式插電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,而增程式插電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。

寶馬i3

2.增程式電動結構特點介紹

系統構成

一般來說這一類車型,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。

對於增程式電動這個類型,我們在這裡選擇具有代表特征的沃藍達作為列子進行講解。

雪佛蘭沃藍達技術解析

Voltec混合動力系統是通用汽車的E-Flex插座充電式混合動力驅動系統的最新版本,采用1臺小型的發動機、2臺電動機對車輛進行綜合驅動的系統。沃藍達上采用的是容量為16kWh的360V鋰電池組,電池組成T型佈置,隱藏於後排座椅下及車身中部,純電動最高行駛裡程可達80km。整個Voltec混合動力系統包括汽油發動機、綜合動力分配系統、高容量鋰電池以及電力控制單元。

部件解析

沃藍達的動力系統由2臺電動機(最大功率分別為111kW和55kW)和1臺發動機(最大功率為63kW)組成,發動機僅用於發電。其中功率較大的電動機主要用於驅動車輛,而功率較小的電動機主要用於發電。

2臺電動機和1臺發動機通過1個行星齒輪機構以及3個離合器組成瞭動力產生/回收/分配系統。和豐田THS系統一樣,Voltec系統同樣使用行星齒輪組巧妙地實現瞭動力的綜合分配。所不同的是,在Voltec系統中,太陽輪連接到電動機,行星架連接到減速機構直接輸出動力到車輪,而齒圈則根據實際情況連接到動力分配系統的殼體(固定)或者連接到發電機和發動機。

3.增程式電動工作邏輯簡介

工作邏輯

要瞭解系統的工作邏輯,首先要瞭解動力分配系統的結構。從Voltec的動力分配系統的控制方式與THS系統有一定的區別,Voltec系統通過3個離合器來控制動力的分配。我們把這三個離合器分別命名為C1、C2、C3。C1用於連接行星齒輪齒圈與動力分配機構殼體(固定);C2用於連接發電機與行星齒輪齒圈;C3用於連接發動機與發電機。系統結構簡圖可參看下圖。

Voltec混合動力系統一共有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。

處於EV低速模式時,C1吸合,C2、C3松開,發動機停轉。齒圈被固定,電動機推動太陽輪轉動,行星架因太陽輪的轉動而轉動,把動力傳輸到減速齒輪並傳遞到車輪。

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處於EV高速模式時,C2吸合,C1、C3松開,發動機停轉。發電機此時充當電動機工作,推動齒圈轉動。同時,功率較大的另一個電動機推動太陽輪轉動。齒圈和太陽輪同時轉動,帶動行星架轉動,從而把動力傳到車輪。發電機充當電動機推動齒圈轉動,降低瞭與太陽輪連接的另一電動機的轉速,提高瞭其能源使用率。

處於EREV低速模式時,C1、C3吸合,C2松開,發動機運轉。此時,發動機推動發電機發電,並為電池充電;同時電池為電動機供電推動太陽輪轉動,由於齒圈固定,行星架跟隨太陽輪轉動,從而把動力傳到車輪。

處於EREV高速模式時,C2、C3吸合,C1松開,發動機運轉。此時,發動機與發電機轉子連接後推動齒圈轉動同時發電,電動機推動太陽輪轉動。齒圈和太陽輪同時轉動,帶動行星架轉動,從而把動力傳到車輪。發動機推動齒圈轉動,降低瞭與太陽輪連接的另一電動機的轉速,提高瞭其能源使用率。

處於能量回收模式時,C1吸合,C2、C3松開,發動機停轉。車輪帶動行星架轉動,由於齒圈固定,太陽輪隨著行星架轉動。此時,功率較大的電動機作為發電機對電池充電。

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