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『湯叔解惑』眼花繚亂的混合動力有多少種類?(串聯(lián)篇)
來自:電動邦
作者:湯啟隆
2019-11-13 09:17:57
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現在市面上的混合動力車型越來越多,對于用戶選車來說應該怎樣區(qū)分不同種類的混合動力車型?它們混合方式有哪些類別?性能各有哪些優(yōu)勢劣勢?本期為大家系統(tǒng)性科普一下串聯(lián)式混合動力以及性能特點。

混合動力首先分為“串聯(lián)”和“并聯(lián)”兩大類。如果對串聯(lián)并聯(lián)這種學術用語不好理解的話,翻譯成商業(yè)語言就是,串聯(lián)為我們常說的增程混合動力方式;而我們常說的插電混動方式(PHEV)絕大多數采用的是并聯(lián)方式。下面我們來詳細介紹一下串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式的定義和特點。

■  串聯(lián)就是常說的增程混動方式

串聯(lián)方式,指的是把燃油發(fā)動機作為發(fā)電機動力使用,燃油發(fā)動機的動力與驅動輪之間沒有任何機械耦合的傳動機構。發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)出來的電力用于給驅動電機供電,驅動車輛行駛,或者給電池充電。這種發(fā)動機帶動電動機發(fā)電的組合,我們把它叫做增程器。

這種驅動方式的最大好處就是可以充分發(fā)揮發(fā)動機和電動機的最優(yōu)性能。由于發(fā)動機與驅動系統(tǒng)是解耦狀態(tài),所以可以控制發(fā)動機時刻處于最高效的轉速和負荷區(qū)間,達到最優(yōu)的燃油效率。而電動機天生擁有完美的扭矩輸出曲線??梢圆煌ㄟ^多級變速箱的換擋就能直接驅動車輛行駛。所以,串聯(lián)方式的第一個有點就是能夠最大程度的發(fā)揮出發(fā)動機和電動機最佳性能特性。

▲串聯(lián)混動比純電動車增加了增程器、IPU和ECU系統(tǒng)

第二個優(yōu)點,就是整個動力系統(tǒng)實現了電傳,所以操縱起來變得非常簡單,不需要變速箱傳動軸這樣的復雜機構。另外,如果配備兩臺電機分別驅動左右車輪,還可以取消機械差速器的設計,進一步降低了在昂貴的傳動部件上投入的成本。并且通過一定的控制策略,還可以實現左右車輪的轉速解耦,諸如左右車輪扭矩分配、轉速差控制等等都能輕松實現,性能可以輕松超越最頂級的限滑差速器。

串聯(lián)方式的缺點也是顯而易見的。由于燃油發(fā)動機的動力先要被轉換成電能,才能供電動機或電池使用,電動機又要把電能轉換成動能,所以機械能在使用過程中被兩次轉換,這個過程會產生一定的能量損耗。發(fā)電機和驅動電機兩者的效率疊加,使得機械能的使用率變得更低。另外,發(fā)動機和發(fā)電機總成(增程器)增加了額外的重量和成本。最后,電機作為唯一的驅動車輛的動力源,必須滿足最大運行性能的要求,所以電機功率比較大。

■ 串聯(lián)混合動力的驅動模式

由于燃油發(fā)動機與驅動力處于完全解耦狀態(tài),所以通過控制程序的設計,串聯(lián)混合動力可以擁有多種驅動模式用于不同的使用場景。

1:純電動驅動模式

純電動模式下,發(fā)動機處于關閉狀態(tài)。電動機完全使用電池儲存的電能驅動車輛。這種模式下,所謂的增程混動其實完完全全就是一臺純電動車。如果具備充電條件,且每天通勤里程在100公里左右,甚至可以相當長時間不需要啟動發(fā)動機。而在純電動模式下,整車的動力性能并不會打任何折扣。因為發(fā)動機不能參與驅動,所以無論發(fā)動機啟動與否都不會給車輛帶來額外的動力。

2:純發(fā)動機驅動模式

在這種模式下,我們可以忽略電池的存在。電機完全使用發(fā)動機帶動發(fā)電機產生的電力,從而可以實現從發(fā)動機到驅動的電傳動系。事實上,我們見過的那些身形巨大的運載礦石的礦山車就是采用的這種方式。它的大排量發(fā)動機只用來發(fā)電,用發(fā)出來的電驅動電機從而帶動驅動輪運動。

3:混合驅動模式

這種模式指的是發(fā)動機帶動的發(fā)電機和電池同時為驅動電機提供動力。這種模式下,電機可以獲得最大功率的電流輸入。

4:發(fā)動機牽引和電池組充電模式

這種模式指的是“發(fā)動機-發(fā)電機組”同時給電池包充電和驅動車輛。此時既可以讓驅動電機獲得來自增程器的電能,又可以讓虧電狀態(tài)下的電池獲得充電電流。

5:再生制動模式

此時發(fā)動機完全關閉,通過驅動電機回收制動能量給電池充電。

6:電池組充電模式

此時牽引電機不接受功率,“發(fā)動機-發(fā)電機組”產生的所有功率為電池充電。這樣就可以實現長時間停車時,甚至人離開車時利用燃油自動充電。

7:混合式充電模式

此時“發(fā)動機-發(fā)電機組”加上電動機在制動時回收的電能同時為電池充電。這種模式下可以實現最大的充電功率。

■ 串聯(lián)混合動力的常見車型

在中國市場最早能看到的串聯(lián)車型,就是很多年前一款非常冷門的車型——進口雪佛蘭沃蘭達。這款車在當年賣價超過了50萬,如此高昂的售價讓其月銷量慘不忍睹,銷量低到即便北京這種一線城市,在街道上幾乎幾年也見不到一回沃蘭達的身影。而且保值率極低,當年上汽通用給某汽車媒體抵了一臺沃蘭達做工作車,用了兩年左右,拿到二手市場評估,結果只能賣10萬塊??梢娫谀莻€時代,新能源車的貶值速度甚至比超跑豪車更夸張。

▲中國市場首款串聯(lián)混動車型,雪佛蘭沃蘭達

后來,上汽通用引入了新一代的Velite5作為其新能源產品在中國的戰(zhàn)略布局車型。并且實現了國產化。Velite 5與沃蘭達一樣也是一臺串聯(lián)混合動力車型。配備了一臺高效的1.5升發(fā)動機作為增程器,還配備了一塊純電續(xù)航超過100公里的三元鋰電池。這款車可以使用電網充電,也可以在完全不用電網充電的情況下,使用1.5升增程器發(fā)電。

由于大部分部件實現了國產化,所以指導價降到了25萬左右。但是整車無論是尺寸還是性能,僅僅只是一款A級轎車的定位。前麥弗遜后扭力梁非獨立懸掛使得其駕控質感甚至都比不上10萬塊錢采用四輪獨立懸掛的A級合資車。

并且,這輛車還有一個最大的問題就是,由于電池包為原裝進口,根本拿不到任何新能源國家補貼和地方補貼。所以價格上跟很多自主品牌相比毫無優(yōu)勢。這也導致了其銷量平平。不過Velit 5這種完全純電動車的駕駛體驗確實在當時讓人耳目一新。雖然沒法跟??怂埂ⅠR自達3拼操控,也沒法跟同價位的B級車拼空間和舒適性。但是電動機的寧靜、1.5升增程器帶來的無里程焦慮,確實讓一些喜歡它的人愛不釋手。

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