非插电式混合动力
非插电式混合动力,简单说就是介于电动车与燃油车两者之间的一种车。他既有传统汽车的发动机、变速箱、传动系统、油路、油箱,也有电动车的电池、电机、控制电路。而且电池容量比较大,但是没有充电接口。
1 混合动力的分类

混合动力分类的方式有三种。一种是根据有无外接充电电源区分、另一种是根据结构特点区分,分为串联式混合动力(又叫增程式电动)、并联式混合动力、混联式混合动力,还有一种是根据混合度的不同分类。

1.根据是否能外接充电电源特点分类

这种方式包括插电式混合动力以及非插电式混合动力两种。

插电式混合动力非插电式混合动力的区别

插电式混合动力(Plug-in Hybrid Vehicle,简称PHV),简单说就是介于电动车与燃油车两者之间的一种车。他既有传统汽车的发动机、变速箱、传动系统、油路、油箱,也有电动车电池、电机、控制电路。而且电池容量比较大,有充电接口。 

沃蓝达充电接口

与雷克萨斯RX450h这种非插电的混合动力汽车相比,插电混合动力汽车电池容量更大,可以支持行驶的里程更长。如果每次都是短途行驶,有较好的充电条件,插电混合动力汽车电池可以不用加油,当做纯电动车使用,具有电动车的优点。其车型代表有:宝马i8、比亚迪秦、比亚迪唐、保时捷918等等。

而非插电式混合动力必须加油,通过发动机驱动发电机来给电池充电、低速启动时仅靠电动机驱动行驶、
通过发动机直接驱动车轮行驶亦或是电动机与发动机两者共同驱动车轮。其代表车型有:丰田的普锐斯、CT200h、凯美瑞尊瑞。

雷克萨斯CT

2.根据结构特点分类

● 串联式混合动力(又叫增程式电动

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沃蓝达宝马i3增程型点击进入车系页

这一类混合动力,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点击进入车系页)。

宝马i3

● 并联式混合动力

这一类混合动力车内有两套驱动系统,大多是在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成,电动机与发动机共同驱动车轮。车内只有一台电机,驱动车轮的时候充当电动机,不驱动车轮给电池充电的时候充当发电机。 

也就是发动机为主,电动机为辅,电动机一般无法单独驱动汽车。系统输出动力等于发动机与电动机输出动力之和,其中最为代表性的是本田IMA系统。

并联式混合动力

优点:

1.没有功率浪费的问题。电动机、发动机共同驱动车轮,没有功率浪费的问题,譬如电动机50KW,发动机100KW,只要传动系统能承受,整车功率就是150KW; 

2.并备电动车和汽油车的优点。在纯电模式下,同样有电动车安静、使用成本低的优点。而在混合动力模式下,有非常好的起步扭矩,加速性能出色; 

3.使用成本低。因为只是在变速箱上(分变速箱输入端和输出端两种增加方法)增加了一台电动机,在传统燃油车基础上改动较小,成本也比较低。

缺点:

1.在混合动力模式下,发动机不能保证一直在最佳转速下工作,油耗比较高。只有在堵车时因为可以自带发动机启停功能油耗才会低; 

2.因为只有一台电机,不能同时发电和驱动车轮,所以发动机与电动机共同驱动车轮的工况不能持久。

3.持续加速时,电池的能量会很快耗尽,转成发动机单独驱动模式。

 这一类的代表车型包括:奔驰S400L插电版比亚迪秦本田CR-Z点击进入车系页)。


比亚迪秦

● 混联式混合动力

主要靠电机,发动机为辅助的,电动机和发动机都能单独驱动汽车。由于系统中配置有独立发电机,因而系统输出的最大动力等于发动机、电动机以及充当电动机(部分情况)的发电机的输出动力之和。混联式系统结构复杂,但动力性能和燃油经济型都相当出色,其中最出名为丰田THS-II系统。

混联式与并联式的区别

与并联式混合动力一样,这种模式也有两套驱动系统,但不同的是,混联式有两个电机。一个电动机仅用于直接驱动车轮,还有一个电机具有双重角色:当需要极限性能的时候,充当电动机直接驱动车轮,整车功率就是发动机、两个电机的功率之和;当电力不足的时候,就充当发电机,给电池充电。 

混联式混合动力系统

优点:

1.混联式同时具有增程式和并联式的优点:在纯电模式下具有电动车安静、使用成本低的优点;

2.在增程模式下,没有“里程焦虑”,而且发动机可以一直控制在最佳转速,油耗低,噪音小,振动小;

3.在并联模式下,两台电机,一台发动机可以一起工作,三者功率加起来具有非常好的起步和加速性能,是一种比较完美的组合。 

缺点:

1.成本高。就是两台电机、发动机、变速箱一个都不能少,配套的控制电路、电池、传动系统、油路也不能少,总体成本要高于其他类型的插电混合动力。因为要控制两个电机和一台发动机,还有不同的工作模式,控制系统也要相对复杂,这也会提高成本。 

2.车重大。车的总重量也会大一些。

代表车型:丰田普锐斯保时捷918点击进入车系页)。


保时捷918

3.混合度的不同(也就是常说的根据在混合动力系统中,电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重得不同分类)

混合动力汽车

● 微混合动力系统

这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机(一般为12V)上加装了皮带驱动启动电机(也就是常说的Belt-alternator Starter Generator, 简称BSG系统)。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机,用来控制发动机的启动和停止,从而取消了发动机的怠速,降低了油耗和排放。从严格意义上来讲,这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车,因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里,电机的电压通常有两种:12v 和42v。其中42v主要用于柴油混合动力系统。

代表的车型是PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。

● 轻混动力系统合

轻型混合动力汽车无法单独使用电动机驱动车辆。别克君越eAssist就是采用了轻型混合动力系统,使用并联式结构,为车辆提供了能量回收、车辆启停等功能。

该混合动力系统采用了集成启动电机(也就是常说的Integrated Starter Generator,简称ISG系统)。与微混合动力系统相比,轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止,还能够实现:

(1)在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;

(2)在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。

代表车型是君越eAssist。

● 中混合动力系统。

中型混合动力系统和轻型混合动力系统一样,由燃油发动机提供动力,电动机只起到辅助作用。但中型混合动力系统在特定情况下(如低速巡航)能够单独使用电动机驱动汽车。例如本田的IMA混合动力系统就是采用并联式结构的中型混合动力系统。

本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic都属于这种系统。该混合动力系统同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同,中混合动力系统采用的是高压电机。另外,中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高,可以达到30%左右,目前技术已经成熟,应用广泛。

●重型混合动力系统

重型混合动力系统中的发动机和电动机都能单独驱动车辆行驶。如丰田的THS混合动力系统就是混联式结构的重型混合动力系统。使用THS系统的第三代普锐斯Hybrid采用的电动机最大功率达到60kW,最大扭矩达到207Nm,足以推动汽车进行中低速行驶。

该系统采用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。

以上各种不同的混合方式,都能在一定程度上降低成本和排放。各大汽车厂商在过去的十几年,通过不断的研发投入,试验总结,商业应用,形成了各自的混合动力技术之路,而在市场上的表现也是各具特色。

责任编辑:余伟楚
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