混合動力系統(tǒng)解析

1、混合動力系統(tǒng)解析       在我們的日常生活當中，混合動力汽車已經(jīng)算不上什么稀罕物了，它比常規(guī)能源汽車更節(jié)油，同時又比純電動汽車更“靠譜，已經(jīng)有越來越多的人在購車時開始考慮它們，但大多對其中的原理和特性知之甚少。下面我就結(jié)合一些車型帶您了解一下混合動力系統(tǒng)，希望對您日后購置此類車型提供一些幫助。       另外，根據(jù)混合動力系統(tǒng)中電機的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為微混合動力系統(tǒng)、輕混合動力系統(tǒng)、

2、中混合動力系統(tǒng)、完全混合動力系統(tǒng)四類。       下面我將通過你我認識的混動系統(tǒng)、容易被無視的混動系統(tǒng)、混動大家庭的新生力量、混動系統(tǒng)的意外收獲這四局部來為您介紹不同的混動系統(tǒng)。       你我認識的混動系統(tǒng)：       之所以是你我認識的混動系統(tǒng)，是因為搭載它的車型以其市場保有量或者通過大力的宣傳，使人很容易在馬路上或媒體上認出它們來，而且很有代表性。針對這類車型，我們再結(jié)合混動

3、系統(tǒng)的分類為您分析一下它們其中的原理。       關(guān)鍵詞：串聯(lián)式混合動系統(tǒng)       代表車型：沃藍達       串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)總成由發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電機三大主要部件組成。發(fā)動機與發(fā)電機組合成輔助電力單元在需要時進行發(fā)電。輔助動力單元和蓄電池將電能供應發(fā)動機，電動機驅(qū)動汽車行駛。輔助動力單元發(fā)出的電能可向電池充電，以延長混合動力電動汽車的行駛里程。另外，蓄電池還可以單獨想電

4、動機提供電能來驅(qū)動電動汽車，使混合動力汽車在零污染狀態(tài)下行駛。       串聯(lián)式混合動力汽車適用于在城市中低速運行及頻繁啟停的行駛工況。由于串聯(lián)式混合動力汽車不是通過發(fā)動機直接驅(qū)動汽車行駛，發(fā)動機與汽車驅(qū)動輪無鋼性連接，而是電連接，因此可以保證發(fā)動機保持在其最正確效率區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運行，從而獲得最低的燃油消耗和最正確的排放。這一特點的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在低速、急加速運行工況中。而在汽車高速行駛時，點傳動效率相對較低。       雪佛蘭沃藍達雖然在國內(nèi)馬路上鮮有

5、露面，可這一點也不影響其在世界范圍內(nèi)知名度。該車采用了增程式混合動力系統(tǒng)，這也屬于串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，即發(fā)動機僅僅用于發(fā)電工作，并不會直接將輸出動力轉(zhuǎn)化為動力勢能，或者稱之為發(fā)電機更為貼切，而輸出的電能那么會通過電動機所產(chǎn)生的電磁力矩來驅(qū)動車輛(或者可以直接理解為轉(zhuǎn)化為了動力勢能)。       沃藍達配備了兩個電力驅(qū)動馬達，主馬達的最高輸出功率為111kW，最大扭矩為370Nm，此外還有一個兼做發(fā)電機的輔助馬達為55kW，根據(jù)行駛工況的不同，它可以進行動力輸出或者反轉(zhuǎn)為電池充電。在兩者的配合驅(qū)動下，它0-100km/h的加

6、速時間只需9秒，超過普通緊湊型家用車2.0L自然吸氣發(fā)動機的水平。該車最高時速可到達160km/h，完全可以滿足日常需求。       關(guān)鍵詞：并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)       代表車型：思域混動版       所謂的并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、電動機兩套獨立的驅(qū)動系統(tǒng)組成。這兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨工作驅(qū)動汽車。兩大動力總成的功率可以相互疊加，同時可以采用功率較小的

7、發(fā)動機與電動/發(fā)電機，使整個動力系統(tǒng)的裝配尺寸和質(zhì)量都較小。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復雜的路況。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單，本錢低。        并聯(lián)式裝置的發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動汽車，發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。當汽車加速爬坡時，電動機和發(fā)動機能夠同時向傳動機構(gòu)提供動力，一旦汽車車速到達巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用，又稱為電動-發(fā)電機組。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以

8、直接通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，機械效率損耗與普通汽車差不多，得到比擬廣泛的應用。       思域混動版采用本田IMA混合動力技術(shù)。雖然這套系統(tǒng)在一定程度上趕不上本田那套混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，且本田已經(jīng)發(fā)布其最新混動技術(shù)，但是作為典型的并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，我們還是有必要介紹下。       相比采用混聯(lián)混合動力系統(tǒng)的豐田系列車型，本田IMA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，制造本錢相對較低，對車內(nèi)空間占用較少而且對整車重量影響不大。本田IM

9、A混合動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、電動機、CVT變速箱以及IPU智能動力單元這四個局部組成。其中常規(guī)動力以1.3L或1.5L這兩款自然吸氣四缸發(fā)動機為主。電動機那么是三相超薄型DC無刷電機，作為動力輔助裝置，安裝在發(fā)動機與CVT變速箱的中間。       不過本田IMA系統(tǒng)實現(xiàn)純電動行駛的前提是歇缸技術(shù)，而且發(fā)動機曲軸與電機是連在一起的，當車輛以純電動狀態(tài)行駛時，發(fā)動機雖然停止供油但氣缸與曲軸仍保持運轉(zhuǎn)，或多或少會消耗電能。而豐田、日產(chǎn)等品牌的混合動力系統(tǒng)以純電動行駛時，會通過行星齒輪或離合器將發(fā)動機與電動機的連接“中斷。對電能的

10、消耗更少，技術(shù)比本田通過VCM可變氣缸管理系統(tǒng)所實現(xiàn)的閉缸更為先進。       關(guān)鍵詞：混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)       代表車型：普銳斯       混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的特點在于內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機械變速機構(gòu)，兩套機構(gòu)或通過齒輪系，或采用行星輪式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機與電動機之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)

11、燃機的功率輸出和電機的運轉(zhuǎn)。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復雜，本錢高。       混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)集合和串聯(lián)和并聯(lián)的優(yōu)點，具有最正確的綜合性能，但該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更復雜，組成規(guī)模更大，布置更加困難。另外，實現(xiàn)串、并聯(lián)分支間合理的切換對控制策略的制定和控制系統(tǒng)的設計也提出了更高的要求。       豐田普銳斯一直都是混合動力車型中明星車型，在國內(nèi)也一度成為人們口中混合動力的代名詞。目前在售的普銳斯已經(jīng)是其第三代車型。該車采用混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，同時具備插電功能。

12、0;      對于鋰電池的充電，家用100V的標準電源可以在3小時內(nèi)將電池充滿，而200V的標準電源只需要1個半小時多就能夠?qū)㈦姵爻錆M。在未來充電樁逐漸普及后，這樣的充電效率還是可以令大家接受的，20公里的續(xù)航里程也根本屬于每天正常的活動范圍。       目前普銳斯搭載的是一款全新的直列四缸1.8L VVT-i汽油發(fā)動機，采用了阿特金森循環(huán)技術(shù)，最大功率73kW，最大扭矩為142Nm。本身相比老款的1.5L發(fā)動機在動力上已經(jīng)有了一定幅度的提升。而配合具有60kW

13、、207Nm動力輸出的全新永磁交流電機后，最大功率可以提升至100kW，最大扭矩可提升至207Nm。       關(guān)鍵詞：插電式混合動力       我們經(jīng)常會在一些介紹中看到插電式混合動力車這一名詞，這也是目前比擬流行的混動技術(shù)，包括我們介紹的普銳斯和沃藍達都采用了插電式設計，其目的就是為了增加純電動行駛里程。采用插電式設計的混合動力車的電池相比照擬大，支持外部充電，可以用純電模式行駛，電池電量耗盡后再以混合動力模式(以內(nèi)燃機為主)行駛，并適時向電池充電

14、。       以往我們潛意識中的混合動力車型一定是那種具備超低油耗、電力驅(qū)動為主燃料驅(qū)動為輔的車型，其實這只能算是混合動力系統(tǒng)的一局部，還有一些容易被我們無視的混動，也可以算是不像混動的混合動力系統(tǒng)。       關(guān)鍵詞：發(fā)動機啟停(Start-stop)技術(shù)       提起發(fā)動機啟停(Start-stop)技術(shù)，幾乎是無人不知無人不曉?？梢f它屬于混合動力的范疇，肯定會有人疑惑。其

15、實發(fā)動機啟停(Start-stop)技術(shù)也屬于混合動力的一種， 它致力于最大限度減少發(fā)動機怠速時燃油的損耗，防止這局部能源的浪費，同時對節(jié)省能源與減低排放有著重要的意義。       啟停(Start-stop)技術(shù)對于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機前端輪系不進行改動，只是更改原有車輛的啟動機，提高啟動機的啟停次數(shù)并提高其功率，保證車輛能夠快速啟動及在理想的使用工況下的壽命。Stop-Start系統(tǒng)作為混合動力車的入門技術(shù)，由于本錢低，其應用前景廣闊。       關(guān)鍵

16、詞： BSG(皮帶傳動啟動/發(fā)電一體化電機)技術(shù)         代表車型：北汽E150 BSG       所謂BSG(皮帶傳動啟動/發(fā)電一體化電機)技術(shù)就是發(fā)動機與電機之間采取皮帶傳動方式進行動力傳輸，以發(fā)動機為整車的驅(qū)動動力源，電機系統(tǒng)用于實現(xiàn)發(fā)動機的快速啟動，在正常行駛工況下BSG電機和常規(guī)車發(fā)電機一樣由發(fā)動機驅(qū)動電機發(fā)電，給蓄電池充電。當車輛停下時，發(fā)動機運轉(zhuǎn)停止，消除怠速狀態(tài)，再啟動時，BSG電機快速啟動發(fā)動機。在此結(jié)構(gòu)中，發(fā)動機通過

17、主傳動軸與變速器相聯(lián)，電機通過皮帶傳動與發(fā)動機曲軸相連，電機既可作為發(fā)動機，又可作為電動機。BSG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，對整車原有結(jié)構(gòu)改動很小，本錢略高于發(fā)動機啟停(Start-stop)技術(shù)。       BSG混合動力系統(tǒng)在發(fā)動機前端用皮帶傳遞機構(gòu)將一體化啟動/ 發(fā)電機與發(fā)動機相連接，取代了發(fā)動機原有的發(fā)電機，從而實現(xiàn)了混合動力系統(tǒng)的一體化。該混合動力系統(tǒng)一般保存了傳統(tǒng)轎車上的啟動電機，以保證環(huán)境溫度過低時發(fā)動機能正常啟動。在實際應用中，也可以考慮在皮帶驅(qū)動裝置中內(nèi)置一套行星齒輪來支持發(fā)動機冷啟動。BSG混合動力系統(tǒng)能實

18、現(xiàn)怠速停機(發(fā)動機)、車輛啟動時快速拖動發(fā)動機到怠速轉(zhuǎn)速、制動回收能量的作用。由于沒有配備耦合裝置，故無法為車輛加速提供輔助功率。       北汽E150 BSG加裝一臺起動/發(fā)電一體電機，在正常行駛時，BSG電機和常規(guī)發(fā)電機一樣由發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電，給蓄電池充電。當車輛遇到紅燈或堵車時，發(fā)動機暫停工作，當車輛識別到駕駛員有起步意圖時，通過BSG電機快速起動發(fā)動機進入正常行車狀態(tài)。這套系統(tǒng)可以采用手動開起或關(guān)閉。       關(guān)鍵詞：ISG(集成啟動/發(fā)電一

19、體化電機)技術(shù)  能量回收       代表車型：群眾藍驅(qū)系列車型       所謂ISG(集成啟動/發(fā)電一體化電機)技術(shù)就是發(fā)動機和電機扭矩疊加方式進行動力混合，發(fā)動機與電機和變速器相并聯(lián)，按照不同的行駛工況要求，發(fā)動機的扭矩與電機的扭矩在變速器前進行多種形式的復合以實現(xiàn)最優(yōu)的驅(qū)動效率，以發(fā)動機為整車主動力源，電機系統(tǒng)起“補峰平谷作用。在加速時，電機助力，彌補發(fā)動機低速扭矩低的缺乏，在減速和制動時實施剎車能量回收，使電機發(fā)電并儲存于動力電池中。

20、在停車時發(fā)動機關(guān)閉，消除油耗高、排放差的怠速狀態(tài)；啟動時電機那么瞬時啟動發(fā)動機進入工作狀態(tài)。ISG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比BSG復雜，本錢也比前兩個技術(shù)更高。       ISG混合動力系統(tǒng)將一體化啟動/ 發(fā)電機與發(fā)動機的轉(zhuǎn)子與發(fā)動機曲軸的輸出端連接在一起，同時取消了原有的飛輪。根據(jù)實際情況，ISG混合動力系統(tǒng)可在發(fā)動機與變速箱之間配備1-2個離合器。這種連接方式相比BSG混合動力系統(tǒng)而言，更為靈活，其功能也在BSG混合動力系統(tǒng)的根底上有所增加。       群眾汽車“

21、藍驅(qū)技術(shù)系列以群眾汽車應用的動力總成技術(shù)為根底，其中發(fā)動機啟停和再生制動能量回收都是ISG技術(shù)的表達。發(fā)動機啟停技術(shù)的工作過程是遇到紅燈時，駕駛員進行制動使車輛完全停下來，將檔位換入空檔并完全釋放離合踏板，控制系統(tǒng)自動將發(fā)動機熄火。綠燈放行時，駕駛員踩下離合器，發(fā)動機那么自動重新啟動。駕駛員掛入檔位即可繼續(xù)前行。而自動檔車型的操作更為簡單，駕駛員只要施加完全制動使車輛停止，發(fā)動機那么自動熄火。在釋放制動后，駕駛員加油，發(fā)動機將自動啟動。       再生制動能量回收技術(shù)是當駕駛員釋放油門踏板或施加制動，車輛減速，產(chǎn)生了多余的

22、能量，再生制動能量回收系統(tǒng)將多余的能量回收，在發(fā)電機控制單元的調(diào)節(jié)和控制下，將發(fā)電機的電壓升高，給電池系統(tǒng)進行充電，將多余的能量以電能的形式回收儲存。該系統(tǒng)還控制在車輛加速或勻速行駛時降低發(fā)電機的電壓，甚至完全關(guān)閉發(fā)電機，以降低發(fā)動機負載，從而提高燃油經(jīng)濟性。為實現(xiàn)再生制動能量回收，能量管理系統(tǒng)和發(fā)動機控制系統(tǒng)的軟件要專門進行開發(fā)和改良。       除了我們此前介紹的具有代表性的混合動力車型外，目前在混動大家庭中又涌現(xiàn)出不少新生力量。接下來我就帶您了解一下它們采用是何種混合動力技術(shù)。   &#

23、160;   關(guān)鍵詞：本田i-DCD/i-MMD/Sport Hybird SH-AWD  并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)       代表車型：飛度混動版  雅閣混動版  RLX       相比略顯落后的IMA混合動力系統(tǒng)，本田推出了全新的Sport Hybird混合動力系統(tǒng)。它根據(jù)集成電機數(shù)量的差異，從單電機到三電機分別是i-DCD(Intelligent Dual-Clutch Drive)、i-MM

24、D(Intelligent Multi-Mode Drive)、Sport Hybird SH-AWD混動系統(tǒng)。從該混合動力的原理看，它依然屬于并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，       i-DCD混動系統(tǒng)適用于緊湊級別       i-DCD智能雙離合驅(qū)動系統(tǒng)是由1.5L阿特金森循環(huán)發(fā)動機和集成電動機的7擋雙離合變速箱組成的。阿特金森循環(huán)發(fā)動機與目前大量使用的發(fā)動機(奧托循環(huán)發(fā)動機)相比在燃油經(jīng)濟性方面的表現(xiàn)具有一定優(yōu)勢，不過其在低轉(zhuǎn)速以及高轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)的表現(xiàn)并不好，

25、所以工程師還為其參加了VTEC和VTC技術(shù)來彌補這一瑕疵。       i-MMD混動系統(tǒng)適合中型車       該系統(tǒng)依舊由直列四缸汽油發(fā)動機(采用阿特金森循環(huán)模式)和電動機構(gòu)成驅(qū)動單元，但與之前的i-DCT所不同的是i-MMD采用了排量更大的2.0L發(fā)動機.然而如果讓電動機的功率變得更大，那么電動機的尺寸也會隨之變大，相應的還需要為車輛配置更大的電池組，也與輕量化和追求操控性能的研發(fā)理念相悖。為了解決這一問題，本田技研的工程師提出了雙電機混合動力系統(tǒng)方

26、案。       Sport Hybird SH-AWD-適合大型車       本田針對大型車設計出了搭載3馬達的全時四驅(qū)混合動力系統(tǒng)SH-AWD。該系統(tǒng)是以V6發(fā)動機與3臺高功率電動馬達組合而成，兼具V8發(fā)動機的性能與L4發(fā)動機的低油耗。SH-AWD系統(tǒng)前置一臺3.5L V6汽油直噴發(fā)動機與1臺裝載于DCT7速變速器中的電動機相結(jié)合驅(qū)動前輪，另外兩臺電動馬達裝載于兩個后輪上并驅(qū)動后輪，實現(xiàn)全時四驅(qū)。    

27、60;  關(guān)鍵詞：自主品牌 DMII雙模混動系統(tǒng)  并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)       代表車型：秦       作為國內(nèi)主要自主品牌之一，比亞迪一直致力于混合動力系統(tǒng)的研發(fā)。隨著比亞迪高調(diào)推出了旗下全新混合動力車型“秦后，也讓我們認識了這套DMII雙?；靹酉到y(tǒng)。       比亞迪的DMII雙?；靹酉到y(tǒng)，依舊采用并聯(lián)模式，即系統(tǒng)可以以純電動或汽油+電動模式進行

28、驅(qū)動。與之前的DMI相比，DMII系統(tǒng)將發(fā)動機局部升級為1.5L TI發(fā)動機，同時采用了DCT雙離合變速箱，此外在電動機以及系統(tǒng)電路參數(shù)方面也都進行了改變。       該套混動系統(tǒng)可以通過外接電源來為電池組充電，即插電式混合動力，所以在混動的模式下，理論上系統(tǒng)90%使用純電動模式(EV模式)，10%的情況下才會令發(fā)動機工作進入燃油模式，這樣的控制邏輯可以最大程度的降低整車的燃油消耗，而目前官方公布的百公里油耗僅為2L。       比亞迪秦在純電動模式下

29、，它可以驅(qū)動車輛行駛50km，最高可達150km/h的時速，它同時還作為一臺發(fā)電機，在車輛減速和制動時來回收能量給電池組充電。       混合動力系統(tǒng)在通過燃料驅(qū)動和電能驅(qū)動的相結(jié)合以到達最大限度降低油耗的同時，也給我們帶來了一些意外收獲和啟發(fā)。比方采用輪轂電機技術(shù)就可以大大簡化車輛的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多種復雜的驅(qū)動方式等。       輪轂電機技術(shù)       輪轂電機技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機技

30、術(shù)，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動車輛的機械局部大大簡化。輪轂電機技術(shù)并非新生事物，早在1900年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀70年代，這一技術(shù)在礦山運輸車等領(lǐng)域得到應用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術(shù)研發(fā)開展較早，目前處于領(lǐng)先地位，包括通用、豐田在內(nèi)的國際汽車巨頭也都對該技術(shù)有所涉足。目前國內(nèi)也有自主品牌汽車廠商開始研發(fā)此項技術(shù)，在2021年上海車展展出的瑞麒X1增程電動車就采用了輪轂電機技術(shù)。       輪轂電機優(yōu)點： 

31、60;     1.應用輪轂電機可以大大簡化車輛的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的離合器、變速箱、傳動軸將不復存在。這也意味著節(jié)省出更多的空間。       對于傳統(tǒng)車輛來說，離合器、變速器、傳動軸、差速器乃至分動器都是必不可少的，而這些部件不但重量不輕、讓車輛的結(jié)構(gòu)更為復雜，同時也存在需要定期維護和故障率的問題。但是輪轂電機就很好地解決了這個問題。除開結(jié)構(gòu)更為簡單之外，采用輪轂電機驅(qū)動的車輛可以獲得更好的空間利用率，同時傳動效率也要高出不少。    &#

32、160;  2.由于每個輪胎都是單獨驅(qū)動的，非常容易實現(xiàn)四驅(qū)形式。應用輪轂電機技術(shù)甚至可以實現(xiàn)兩側(cè)車輪反轉(zhuǎn)來到達原地轉(zhuǎn)向的目的。       由于輪轂電機具備單個車輪獨立驅(qū)動的特性，因此無論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，它都可以比擬輕松地實現(xiàn)，全時四驅(qū)在輪轂電機驅(qū)動的車輛上實現(xiàn)起來非常容易。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實現(xiàn)類似履帶式車輛的差動轉(zhuǎn)向，大大減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向(不過此時對車輛轉(zhuǎn)向機構(gòu)和輪胎的磨損較大)，對于特種車輛很有價值。       3.輪轂電機可以與傳統(tǒng)動力配合，形成混合動力汽車，電機可以安裝在傳統(tǒng)輪圈內(nèi)，再加裝一套供電系統(tǒng)就可以實現(xiàn)，便于采用多種新能源車技術(shù)。       新能源車型不少都采用電驅(qū)動，因此輪轂電機驅(qū)動也就派上了大用場。無論是純電動還是燃料電池電動車或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅(qū)動力;即便是對于混合動力車型，也可