指能外接充电电源和车载充电,由电动机驱动的车辆。配置的发动机输出的动力仅用于推动发电机发电。系统输出动力等于电动机输出动力。其中最出名的是雪佛兰Voltec混合动力系统、宝马i3。
1 增程式电动名词解释

增程式电动(又叫串联式混合动力,在太平洋汽车网中归类到电动车分类)

只靠发电机行驶的电气汽车,配置的发动机输出的动力仅用于推动发电机发电。系统输出动力等于电动机输出动力。其中最出名的是雪佛兰Voltec、宝马i3。

这一类车型,严格来说仍然是电动车。车内只有一套电力驱动系统,包括电机、控制电路、电池。增程型插电混合动力车的电动机直接驱动车轮,发动机则用来于驱动发电机给电池进行充电。因为发动机并不直接驱动车轮,因此也不需要变速箱。这相当于在普通的电动车上装载了一台汽油/柴油发电机。 

串联式混合动力系统

优点:

1.具有电动车的安静、起步扭矩大的优点,可以当纯电动车使用,在充电方便的条件下只充电、不加油,使用成本较低;

2.相比其他混合动力模式,增程型混合动力可以不用变速箱,成本略有降低。由于带有发动机发电,只要有加油站就可以一直跑下去,在不方便充电的地方不会被迫拖车,解决基础设施不足的问题;

3.因为发动机不直接驱动车轮,发动机转速和车轮转速、汽车速度没有直接关系,通过控制系统优化,可以让发动机一直工作在最佳转速,即使在充电不便时,市内堵车路况下油耗也比较低,发动机噪音也可以控制的非常小。

缺点:

1.造成功率浪费。由于发动机和发电机并不直接驱动车轮,造成了这部分功率的浪费,而发动机和发电机带来的重量并不减少。譬如:一辆增程式插电混合动力汽车发动机功率50KW,发电机功率50KW,电动机功率100KW,整车携带了总功率200KW发动机和电机,但是能驱动车轮的功率只有100KW。 

2.在高速路况下,油耗反而偏高。这是因为高速路况下,如果发动机直接驱动车轮,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式插电混合动力多了一个转换过程,转换本身要消耗能量,造成油耗反而偏高。 

车型代表:这一类的代表车型有宝马i3(可选装增程模块),雪佛兰沃蓝达(有隐藏的直接驱动模式),Fisker卡玛和奥迪A1 e-tron。 


宝马i3

2 增程式电动结构特点

● 系统构成

一般来说这一类车型,严格来说仍然是电动车。车内只有一套电力驱动系统,包括电机、控制电路、电池。增程型插电混合动力车的电动机直接驱动车轮,发动机则用来于驱动发电机给电池进行充电。因为发动机并不直接驱动车轮,因此也不需要变速箱。这相当于在普通的电动车上装载了一台汽油/柴油发电机。 

对于增程式电动这个类型,我们在这里选择具有代表特征的沃蓝达作为列子进行讲解。

雪佛兰沃蓝达技术解析

Voltec混合动力系统是通用汽车的E-Flex插座充电式混合动力驱动系统的最新版本,采用1台小型的发动机、2台电动机对车辆进行综合驱动的系统。沃蓝达上采用的是容量为16kWh的360V锂电池组,电池组成T型布置,隐藏于后排座椅下及车身中部,纯电动最高行驶里程可达80km。整个Voltec混合动力系统包括汽油发动机、综合动力分配系统、高容量锂电池以及电力控制单元。

voltec系统

● 部件解析

voltec系统

沃蓝达的动力系统由2台电动机(最大功率分别为111kW和55kW)和1台发动机(最大功率为63kW)组成,发动机仅用于发电。其中功率较大的电动机主要用于驱动车辆,而功率较小的电动机主要用于发电。

voltec hts对比

2台电动机和1台发动机通过1个行星齿轮机构以及3个离合器组成了动力产生/回收/分配系统。和丰田THS系统一样,Voltec系统同样使用行星齿轮组巧妙地实现了动力的综合分配。所不同的是,在Voltec系统中,太阳轮连接到电动机,行星架连接到减速机构直接输出动力到车轮,而齿圈则根据实际情况连接到动力分配系统的壳体(固定)或者连接到发电机和发动机。

3 增程式电动工作逻辑

工作逻辑

voltec系统

要了解系统的工作逻辑,首先要了解动力分配系统的结构。从Voltec的动力分配系统的控制方式与THS系统有一定的区别,Voltec系统通过3个离合器来控制动力的分配。我们把这三个离合器分别命名为C1、C2、C3。C1用于连接行星齿轮齿圈与动力分配机构壳体(固定);C2用于连接发电机与行星齿轮齿圈;C3用于连接发动机与发电机。系统结构简图可参看下图。

voltec系统

Voltec混合动力系统一共有5种工作模式,分别为: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。

voltec系统

处于EV低速模式时,C1吸合,C2、C3松开,发动机停转。齿圈被固定,电动机推动太阳轮转动,行星架因太阳轮的转动而转动,把动力传输到减速齿轮并传递到车轮。

<p align="certer"voltec系统

处于EV高速模式时,C2吸合,C1、C3松开,发动机停转。发电机此时充当电动机工作,推动齿圈转动。同时,功率较大的另一个电动机推动太阳轮转动。齿圈和太阳轮同时转动,带动行星架转动,从而把动力传到车轮。发电机充当电动机推动齿圈转动,降低了与太阳轮连接的另一电动机的转速,提高了其能源使用率。

voltec系统

处于EREV低速模式时,C1、C3吸合,C2松开,发动机运转。此时,发动机推动发电机发电,并为电池充电;同时电池为电动机供电推动太阳轮转动,由于齿圈固定,行星架跟随太阳轮转动,从而把动力传到车轮。

voltec系统

处于EREV高速模式时,C2、C3吸合,C1松开,发动机运转。此时,发动机与发电机转子连接后推动齿圈转动同时发电,电动机推动太阳轮转动。齿圈和太阳轮同时转动,带动行星架转动,从而把动力传到车轮。发动机推动齿圈转动,降低了与太阳轮连接的另一电动机的转速,提高了其能源使用率。

voltec系统

处于能量回收模式时,C1吸合,C2、C3松开,发动机停转。车轮带动行星架转动,由于齿圈固定,太阳轮随着行星架转动。此时,功率较大的电动机作为发电机对电池充电。

责任编辑:余伟楚
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