三种插电式混合动力系统原理及好坏剖析

放大字体  缩小字体 2020-04-06 07:23:27  阅读:5285 来源:自媒体 作者:奔驰GLC级

来历 | 盖世轿车

所谓插电式混合动力

插电式混合动力轿车(Plug-in Hybrid Vehicle,简称PHV),简略说便是介于电动车与燃油车两者之间的一种车。他既有传统轿车的发动机、变速箱、传动体系、油路、油箱,也有电动车的电池、电机、操控电路。并且电池容量比较大,有充电接口。

与雷克萨斯RX450h(参数|图片)这种非插电的混合动力轿车比较,插电混合动力轿车电池容量更大,能够支撑行进的路程更长。假如每次都是近距离行进,有较好的充电条件,插电混合动力轿车电池能够不必加油,作为纯电动车运用,具有电动车的长处。

与特斯拉Model S(参数|图片)这种纯电动车比较,插电混合动力轿车电池容量要小许多,可是带有传统燃油车的发动机,变速箱,传动体系,油路、油箱。在无法充电的时分,只需有加油站就能够一向行进下去,行进路程不受充电条件的约束,又具有燃油车的优势。

可是,由于一辆车内要集成电动车、燃油车两套完好的动力体系,插电混合动力轿车的本钱较高,结构杂乱。分量也比较大,相对于单纯的燃油车和电动车又有下风。不过,在充电站大面积遍及,充电时刻大幅进步之前,插电混合动力轿车作为燃油车与电动车之间的过渡产品将长时间存在下去。

插电混合动力轿车的分类

尽管都叫插电混合动力轿车,但实际上依据结构不同,插电混合动力是能够分红几类,各个厂商也都经过你自己对插电混合动力的了解制作不相同的插电混合动力轿车。简略分一下,能够分红下面几类:

增程型插电混合动力

这一类插电混合动力,严格来说仍然是电动车。车内只需一套电力驱动体系,包含电机、操控电路、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。由于发动机并不直接驱动车轮,因而也不需求变速箱。这相当于在一般的电动车上装载了一台汽油/柴油发电机。

增程式插电混合动力结构

这种形式的长处很明显:

具有电动车的安静、起步扭矩大的长处,能够当纯电动车运用,在充电便利的条件下只充电、不加油,运用本钱较低;

比较其他插电混合动力形式,增程型插电混合动力能够不必变速箱,本钱略有下降。由于带有发动机发电,只需有加油站就能够一向跑下去,在不方便利充电的当地不会被逼拖车,处理基础设备缺乏的问题;

由于发动机不直接驱动车轮,发动机转速和车轮转速、轿车速度没有直接关系,经过操控办理体系优化,能够让发动机一向作业在最佳转速,即便在充电不方便时,市内堵车路况下油耗也比较低,发动机噪音也能够操控的十分小。

当然,这种形式也有缺陷:

由于发动机和发电机并不直接驱动车轮,形成了这部分功率的糟蹋,而发动机和发电机带来的分量并不削减。比如:一辆增程式插电混合动力轿车发动机功率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,可是能驱动车轮的功率只需100KW。

在高速路况下,油耗反而偏高。这是由于高速路况下,假如发动机直接驱动车轮,能够一向作业在最佳作业形式,而增程式插电混合动力多了一个转化进程,转化自身要耗费能量,形成油耗反而偏高。

这一类的代表车型有宝马i3(参数|图片)(可选装增程模块),雪佛兰沃蓝达(有躲藏的直接驱动形式),Fisker卡玛和奥迪A1(参数|图片) e-tron(参数|图片)。

并联式插电混合动力轿车

这一类插电混合动力车内有两套驱动体系,大多是在传统燃油车的基础上添加电动机、电池、电控而成,电动机与发动机一同驱动车轮。车内只需一台电机,驱动车轮的时分充任电动机,不驱动车轮给电池充电的时分充任发电机。

并联式插电混合动力结构

并联式插电混合动力的优势在于:

电动机、发动机一同驱动车轮,没有功率糟蹋的问题,比如电动机50KW,发动机100KW,只需传动体系能接受,整车功率便是150KW;

在纯电形式下,相同有电动车安静、运用本钱低的长处。而在混合动力形式下,有十分好的起步扭矩,加快功用超卓;

由于仅仅在变速箱上(分变速箱输入端和输出端两种添加办法)添加了一台电动机,在传统燃油车基础上改动较小,本钱也比较低。

这种形式的缺陷是:

在混合动力形式下,发动机不能确保一向在最佳转速下作业,油耗比较高。只需在堵车时由于能够自带发动机启停功用油耗才会低;

由于只需一台电机,不能一同发电和驱动车轮,所以发动机与电动机一同驱动车轮的工况不能耐久。继续加快时,电池的能量会很快耗尽,转成发动机独自驱动形式。

这一类的代表车型包含:奔跑S500插电版、比亚迪秦。

混联式插电混合动力

与并联式插电混合动力相同,这种形式也有两套驱动体系,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,还有一个电机具有两层人物:当需求极限功用的时分,充任电动机直接驱动车轮,整车功率便是发动机、两个电机的功率之和;当电力缺乏的时分,就充任发电机,给电池充电。

因而,混联式一同具有增程式和并联式的长处:在纯电形式下具有电动车安静、运用本钱低的长处;在增程形式下,没有“路程焦虑”,并且发动机能够一向操控在最佳转速,油耗低,噪音小,振荡小;在并联形式下,两台电机,一台发动机能够一同作业,三者功率加起来具有十分好的起步和加快功用,是一种比较完美的组合。

说缺陷的话,便是两台电机、发动机、变速箱一个都不能少,配套的操控电路、电池、传动体系、油路也不能少,整体本钱要高于其他类型的插电混合动力,车的总分量也会大一些。而由于要操控两个电机和一台发动机,还有不同的作业形式,操控体系也要相对杂乱,这也会进步本钱。

混联式插电混合动力,其实往下细分还能够再分两类。

一类是前置,代表车型是丰田全系插电和比亚迪F3DM。

丰田普锐斯插电版

这类车的两台电机和一台发动机都在轿车前部,经过动力分配,聚散器,操控不同的作业状况。丰田选用的是ECVT行星齿轮做动力分配,很好的统筹了功用与节能。

比亚迪F3DM选用了简略的共轴聚散形式,没有变速箱,经过聚散器操控不同作业状况,也能够到达不同状况切换的意图,可是共轴形式决议了比亚迪F3DM的发动机转速与车辆行进速度直接相关,并联形式下,发动机噪音比较大,仅仅一种其时技能条件下的过渡,很快就被比亚迪自己筛选。

混联式插电混合动力还有一种形式是前后置,简略说,便是把兼职的电机与发动机放到一同,别的的纯电动机独自放置。这种形式的代表是保时捷918,宝马i8,规划中的比亚迪唐也是这种形式。

保时捷918 Spyder

这种形式的长处除了混联式插电混合动力都有的几个长处以外,还有一个长处是能够在前轮驱动,后轮驱动,四轮驱动三种形式下切换。

寻求极限功用的时分,四轮驱动,能够有极限的加快功用。高速行进时,车辆重心后移,后轮驱动能够有更高的功率,到达省电(省油)的意图。在低速行进时,前轮驱动有更高的功率,就能够切换前轮驱动。

这种形式的纯电动机还能够是两个,别离驱动左右车轮,到达左右扭矩分配的意图,在过弯道时能够有更超卓的功用。

保时捷918能在纽柏林跑进7分钟,傲世各路超跑,靠的便是这种前后置混联式插电混合动力带来的高功用。

插电混合动力的未来

经过上面的剖析,咱们我们能够看出,插电混合动力轿车在加快性,降噪,运用本钱上都有许多长处。但影响其遍及的原因首要在于本钱。

以比亚迪秦为例,原本原型车速锐只需7-8万,只加了一个电机,加上动力电池,添加各种配套。价格就要到20万左右,其间仅仅是13度动力电池,就要4万左右的本钱。整车本钱则要添加10万左右,再加上各种税费赢利,20万的价格就出来了。这仍是本钱操控能力最强,劳动力最廉价的中国企业。而国外劳动力更贵,研制本钱摊上,插电混合动力轿车的价格比原型车贵几十万也就天经地义了。

其实,长时间来看,动力电池、电机、电控的价格一向是在下降的。电控产品契合摩尔定律,下降的速度比较快。而电机和动力电池遭到资料的约束,下降的速度比较慢,动力电池大约每年降价5%左右。未来,跟着动力电池,电机,电控价格进一步下降,插电混合动力轿车会渐渐的挨近传统燃油车。当两者价格距离不大的时分,插电混合动力轿车的优势就会显现出来。

这一进程会自上而下的进行。首先是保时捷918这样的超跑,然后是奔跑S,宝马i8这样的高级豪车,然后是中级车,最后到遍及车型。当插电混合动力轿车在多个范畴筛选纯燃油车之后,就会带动充电设备的遍及,也会带动电池技能的进一步开展,而充电基础设备和电池问题处理今后插电混合动力轿车历史使命就完成了,人类将迎来电动车年代。

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