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『湯叔解惑』眼花繚亂的混合動(dòng)力有多少種類(lèi)?(串聯(lián)篇)
來(lái)自:電動(dòng)邦
作者:湯啟隆
2019-11-13 09:17:57
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現(xiàn)在市面上的混合動(dòng)力車(chē)型越來(lái)越多,對(duì)于用戶(hù)選車(chē)來(lái)說(shuō)應(yīng)該怎樣區(qū)分不同種類(lèi)的混合動(dòng)力車(chē)型?它們混合方式有哪些類(lèi)別?性能各有哪些優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)?本期為大家系統(tǒng)性科普一下串聯(lián)式混合動(dòng)力以及性能特點(diǎn)。

混合動(dòng)力首先分為“串聯(lián)”和“并聯(lián)”兩大類(lèi)。如果對(duì)串聯(lián)并聯(lián)這種學(xué)術(shù)用語(yǔ)不好理解的話(huà),翻譯成商業(yè)語(yǔ)言就是,串聯(lián)為我們常說(shuō)的增程混合動(dòng)力方式;而我們常說(shuō)的插電混動(dòng)方式(PHEV)絕大多數(shù)采用的是并聯(lián)方式。下面我們來(lái)詳細(xì)介紹一下串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式的定義和特點(diǎn)。

■  串聯(lián)就是常說(shuō)的增程混動(dòng)方式

串聯(lián)方式,指的是把燃油發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)動(dòng)力使用,燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)輪之間沒(méi)有任何機(jī)械耦合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出來(lái)的電力用于給驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電,驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛,或者給電池充電。這種發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電的組合,我們把它叫做增程器。

這種驅(qū)動(dòng)方式的最大好處就是可以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)性能。由于發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是解耦狀態(tài),所以可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)刻處于最高效的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷區(qū)間,達(dá)到最優(yōu)的燃油效率。而電動(dòng)機(jī)天生擁有完美的扭矩輸出曲線(xiàn)??梢圆煌ㄟ^(guò)多級(jí)變速箱的換擋就能直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。所以,串聯(lián)方式的第一個(gè)有點(diǎn)就是能夠最大程度的發(fā)揮出發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)最佳性能特性。

▲串聯(lián)混動(dòng)比純電動(dòng)車(chē)增加了增程器、IPU和ECU系統(tǒng)

第二個(gè)優(yōu)點(diǎn),就是整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電傳,所以操縱起來(lái)變得非常簡(jiǎn)單,不需要變速箱傳動(dòng)軸這樣的復(fù)雜機(jī)構(gòu)。另外,如果配備兩臺(tái)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左右車(chē)輪,還可以取消機(jī)械差速器的設(shè)計(jì),進(jìn)一步降低了在昂貴的傳動(dòng)部件上投入的成本。并且通過(guò)一定的控制策略,還可以實(shí)現(xiàn)左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)速解耦,諸如左右車(chē)輪扭矩分配、轉(zhuǎn)速差控制等等都能輕松實(shí)現(xiàn),性能可以輕松超越最頂級(jí)的限滑差速器。

串聯(lián)方式的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。由于燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力先要被轉(zhuǎn)換成電能,才能供電動(dòng)機(jī)或電池使用,電動(dòng)機(jī)又要把電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能,所以機(jī)械能在使用過(guò)程中被兩次轉(zhuǎn)換,這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的能量損耗。發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩者的效率疊加,使得機(jī)械能的使用率變得更低。另外,發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)總成(增程器)增加了額外的重量和成本。最后,電機(jī)作為唯一的驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力源,必須滿(mǎn)足最大運(yùn)行性能的要求,所以電機(jī)功率比較大。

■ 串聯(lián)混合動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)模式

由于燃油發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)力處于完全解耦狀態(tài),所以通過(guò)控制程序的設(shè)計(jì),串聯(lián)混合動(dòng)力可以擁有多種驅(qū)動(dòng)模式用于不同的使用場(chǎng)景。

1:純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式

純電動(dòng)模式下,發(fā)動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)完全使用電池儲(chǔ)存的電能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。這種模式下,所謂的增程混動(dòng)其實(shí)完完全全就是一臺(tái)純電動(dòng)車(chē)。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(dāng)長(zhǎng)時(shí)間不需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。而在純電動(dòng)模式下,整車(chē)的動(dòng)力性能并不會(huì)打任何折扣。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)不能參與驅(qū)動(dòng),所以無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與否都不會(huì)給車(chē)輛帶來(lái)額外的動(dòng)力。

2:純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式

在這種模式下,我們可以忽略電池的存在。電機(jī)完全使用發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力,從而可以實(shí)現(xiàn)從發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)的電傳動(dòng)系。事實(shí)上,我們見(jiàn)過(guò)的那些身形巨大的運(yùn)載礦石的礦山車(chē)就是采用的這種方式。它的大排量發(fā)動(dòng)機(jī)只用來(lái)發(fā)電,用發(fā)出來(lái)的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)從而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)。

3:混合驅(qū)動(dòng)模式

這種模式指的是發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)和電池同時(shí)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力。這種模式下,電機(jī)可以獲得最大功率的電流輸入。

4:發(fā)動(dòng)機(jī)牽引和電池組充電模式

這種模式指的是“發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組”同時(shí)給電池包充電和驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。此時(shí)既可以讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)獲得來(lái)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(dòng)模式

此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)完全關(guān)閉,通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)回收制動(dòng)能量給電池充電。

6:電池組充電模式

此時(shí)牽引電機(jī)不接受功率,“發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組”產(chǎn)生的所有功率為電池充電。這樣就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)時(shí),甚至人離開(kāi)車(chē)時(shí)利用燃油自動(dòng)充電。

7:混合式充電模式

此時(shí)“發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組”加上電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)時(shí)回收的電能同時(shí)為電池充電。這種模式下可以實(shí)現(xiàn)最大的充電功率。

■ 串聯(lián)混合動(dòng)力的常見(jiàn)車(chē)型

在中國(guó)市場(chǎng)最早能看到的串聯(lián)車(chē)型,就是很多年前一款非常冷門(mén)的車(chē)型——進(jìn)口雪佛蘭沃蘭達(dá)。這款車(chē)在當(dāng)年賣(mài)價(jià)超過(guò)了50萬(wàn),如此高昂的售價(jià)讓其月銷(xiāo)量慘不忍睹,銷(xiāo)量低到即便北京這種一線(xiàn)城市,在街道上幾乎幾年也見(jiàn)不到一回沃蘭達(dá)的身影。而且保值率極低,當(dāng)年上汽通用給某汽車(chē)媒體抵了一臺(tái)沃蘭達(dá)做工作車(chē),用了兩年左右,拿到二手市場(chǎng)評(píng)估,結(jié)果只能賣(mài)10萬(wàn)塊??梢?jiàn)在那個(gè)時(shí)代,新能源車(chē)的貶值速度甚至比超跑豪車(chē)更夸張。

▲中國(guó)市場(chǎng)首款串聯(lián)混動(dòng)車(chē)型,雪佛蘭沃蘭達(dá)

后來(lái),上汽通用引入了新一代的Velite5作為其新能源產(chǎn)品在中國(guó)的戰(zhàn)略布局車(chē)型。并且實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。Velite 5與沃蘭達(dá)一樣也是一臺(tái)串聯(lián)混合動(dòng)力車(chē)型。配備了一臺(tái)高效的1.5升發(fā)動(dòng)機(jī)作為增程器,還配備了一塊純電續(xù)航超過(guò)100公里的三元鋰電池。這款車(chē)可以使用電網(wǎng)充電,也可以在完全不用電網(wǎng)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(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,所以指導(dǎo)價(jià)降到了25萬(wàn)左右。但是整車(chē)無(wú)論是尺寸還是性能,僅僅只是一款A(yù)級(jí)轎車(chē)的定位。前麥弗遜后扭力梁非獨(dú)立懸掛使得其駕控質(zhì)感甚至都比不上10萬(wàn)塊錢(qián)采用四輪獨(dú)立懸掛的A級(jí)合資車(chē)。

并且,這輛車(chē)還有一個(gè)最大的問(wèn)題就是,由于電池包為原裝進(jìn)口,根本拿不到任何新能源國(guó)家補(bǔ)貼和地方補(bǔ)貼。所以?xún)r(jià)格上跟很多自主品牌相比毫無(wú)優(yōu)勢(shì)。這也導(dǎo)致了其銷(xiāo)量平平。不過(guò)Velit 5這種完全純電動(dòng)車(chē)的駕駛體驗(yàn)確實(shí)在當(dāng)時(shí)讓人耳目一新。雖然沒(méi)法跟??怂埂ⅠR自達(dá)3拼操控,也沒(méi)法跟同價(jià)位的B級(jí)車(chē)拼空間和舒適性。但是電動(dòng)機(jī)的寧?kù)o、1.5升增程器帶來(lái)的無(wú)里程焦慮,確實(shí)讓一些喜歡它的人愛(ài)不釋手。

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