一文全面了解混合动力汽车的分类与特点

http://www.qipei.hc360.com2020年09月02日15:03 来源:汽车维修技术与知识T|T

  混合动力系统是指两种不同形式的动力组合在一起,共同作为驱动汽车前进的动力系统,其动力形式主要有燃油发动机、燃气发动机、电机等。但通常所说的混合动力汽车,是指采用燃油发动机与电机两种动力组合的汽车,简称“油电混合”。

  虽然都是采用发动机和电机来驱动汽车前进,但并不都是采用燃油和电两种能量供给方式。采用油电、气电驱动方式的混合动力汽车,通常称为“普通混合动力汽车”;而采用外接电源充电的混合动力汽车,被称为“插电式混合动力汽车”。

  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;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、混联式混合动力等;还有一种是根据混合度的不同分为微混合动力系统、中度混合动力系统、全混合动力系统。

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  根据混合度不同分类

  (1)微混合动力系统

  在这种动力方案中,电气组件(起动机/发电机)仅用于启动和停止功能。在制动时,部分动能可以转化为电能以重新利用(能量再生)。车辆无法通过纯电力驱动行驶。

  

  ▲ 微混合动力系统

  (2)中度混合动力系统

  电力驱动用来辅助内燃机驱动车辆。电机与发动机共同驱动车轮,在汽车需要更大动力时帮助“推”一下汽车,从而提高整车的起步和加速性能。这种混合动力系统中的电机一般设置在发动机与变速器之间,而不是独立设置。车辆无法通过纯电力驱动行驶。利用中度混合动力系统,可以在制动时回收更多的动能,并以电能的形式储存在高压蓄电池中。高压蓄电池及电气组件的额定电压和额定功率更高。由于电机的辅助,内燃机可以在最佳的效率范围内启动,这被称为负载点推移。

  

  ▲ 中度混合动力系统

  代表车型:奥迪Q5Hybrid、奔驰S400、大众途锐Hybrid等,如下图所示。

  

  ▲ 奔驰S400混合动力汽车

  

  ▲ 大众途锐Hybrid混合动力汽车

  (3)全混合动力系统

  这种系统将功率更强的电机和内燃机相结合,可以实现纯电力驱动。一旦达到规定条件,电机即可辅助内燃机的运行。低速行驶时,完全由电力驱动。内燃机具备启动和停止功能。回收的制动能量可为高压蓄电池充电。内燃机和电机之间的离合器,可以断开这两个系统之间的连接。内燃机仅在需要时介入。

  

  ▲ 全混合动力系统

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  根据结构特点分类

  分为并联式混合动力系统(PHEV)、混联式混合动力系统(PSHEV)、串联式混合动力系统(SHEV)、分支式串联混合动力系统。

  (1)并联式混合动力系统

  并联式混合动力系统设计的特点是结构简单。这种技术通常用于对已有车辆进行“混合动力化”。内燃机、电机和变速箱安装于一根轴上。并联式混合动力系统通常配有一台电机。内燃机和电机各自输出功率的总和等于总输出功率。这种方案可以保留车辆上大部分的原有零部件。在四轮驱动车辆的并联混合动力设计中,四个车轮的驱动力由托森差速器和分动器传送。

  

  ▲ 并联式混合动力系统

  (2)混联式混合动力系统

  混联式混合动力系统除配有内燃机外,还配有一台电机,两者均安装于前桥上。

  驱动力由内燃机和电机共同提供,通过行星齿轮组传递给变速箱。与并联式混合动力系统设计不同,两种形式的动力输出并不能全部传递给车轮。其中一部分动力输出用于驱动车辆,而另一部分则以电能的形式储存在高压蓄电池中。

  

  ▲ 混联式混合动力系统

  (3)串联式混合动力系统

  车辆只通过电机来驱动,内燃机与驱动轴是没有机械连接的。内燃机带动一个发电机,该发电机在车辆行驶时为电机供电或者给高压蓄电池充电。

  

  ▲ 串联式混合动力系统

  (4)分支式串联混合动力系统

  分支式串联混合动力系统,就是把分支式混合动力系统和串联混合动力系统综合在一起。该系统有一个内燃机和两个电机。内燃机和电机1装在前桥上,电机2装在后桥上,这种结构用于四轮驱动车。

  

  ▲ 分支式串联混合动力系统

  内燃机和电机1可以通过行星齿轮机构来驱动车辆变速器。要注意的是:在这里不是将内燃机和电机各自的功率加起来传递到车轮上,后桥上的电机2在需要时才会工作。因为结构原因,高压蓄电池布置在前、后桥之间。

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  根据有无外接充电电源区分类

  插电式混合动力(Plug-inHybrid)是指可以外接充电的混合动力汽车,以降低发动机的使用率,进一步达到节能目的。插电式混合动力汽车可以是串联、并联或者混联式中的任何一种。

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

  

  ▲ 插电式混合动力汽车构造

  与雷克萨斯RX450h这种非插电的混合动力汽车相比,插电式混合动力汽车的电池容量更大,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,插电式混合动力汽车可以不用加油,当作纯电动汽车使用,具有电动汽车的优点。

  与特斯拉ModelS这种纯电动汽车相比,插电式混合动力汽车的电池容量要小很多。在无法充电的时候,只要有加油站,加完油就可以一直行驶下去,行驶里程不受充电条件的制约,又具有燃油汽车的优势。

  但是,因为一辆车内要集成电动汽车、燃油汽车两套完整的动力系统,插电式混合动力汽车的成本较高,结构复杂。重量也比较大,相对于单纯的燃油汽车和电动汽车又有劣势。不过,在充电站大面积普及,充电时间大幅提高之前,插电式混合动力汽车作为燃油汽车与电动汽车之间的过渡产品将长期存在下去。

  还有一种普通混合动力汽车,它的动力电池容量很小,如雷克萨斯CT200h,其动力电池容量为6.5A·h,相当于一些强力探照灯的蓄电池容量,它在纯电模式下最远行驶距离仅为3km。因此,混动时一般通过刹车回收动能为动力电池充电,或者利用车辆在行驶时发动机的多余功率驱动发电机充电,完全不存在纯电动汽车到处找“插座”的困扰。

  插电式混合动力汽车比起混合动力汽车,说简单了就是多个插电口,能够外接充电。电动机功率要足够大,确保汽车能够以比较高的速度行驶,电池容量也要比混合动力汽车的大很多,足以在纯电模式下行驶几十千米,插电式混合动力汽车的续航里程较长(一般50km以上)。插电式混合动力汽车的百公里综合油耗比混合动力汽车更低,如普锐斯插电版在纯电模式可以行驶30km,使得百公里油耗低至2L,比混合动力版节油约3L(普锐斯混合动力版和凯美瑞混合动力版油耗相当)。而且充电时间也不长,一般数小时即可充满。如果能够保持良好的充电习惯,用车费用可与纯电动汽车相媲美,并且无需担心任何续航问题。

  但是插电式混合动力汽车由于动力电池的容量更大,电池组的增大也进一步提高了售价,而部分地区不对插电式混合动力汽车进行补贴,如北京就只补贴纯电动汽车,不补贴插电式混合动力汽车。

  本期内容来源:《新款混合动力汽车构造原理与故障检修》

责任编辑:庞小涵

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