蔚來汽車首款車型EP9終于在倫敦亮相。作為之前在德國紐博格林北環刷出電動汽車的最快圈速(7分05秒),它的現身吸引了無數的眼光。但目前限量6臺,每臺120萬美元的價格也讓普通人望而卻步。無論是電動跑車還是高昂售價離我們都還是遠了點,不過現實里還是有這樣“折中”的方法--混合動力車型可以讓我們體會一下。今個兒咱們就來講講其中的插電式混合動力。
混合動力汽車讓電動機一部分參與到發動機工作中,通過電能轉換為機械能,代替一部分油的效果,以此達到節油目的。這也是從傳統汽車到新能源汽車轉變過程中的一步。而插電式混動汽車,之所以有“插電式”三個字,主要就在于會導入外接電源,通過外部為車內電池充電后提供持續的電能,讓電能在汽車行駛中充當更重要的角色,從而達到節能減排的目的。
插電式混合動力汽車(Plug-in Hybrid Vehicle,簡稱PHV),簡單說就是介于電動車與燃油車兩者之間的一種車。它的混合動力驅動原理、驅動單元與電動車相同,有電動汽車的電池、電機和控制電路,并且電池容量比較大,有充電接口。唯一不同的是車上裝備有一臺發動機。它還有傳統汽車的發動機、變速器、傳動系統、油路、油箱等模塊。
在插電式混合動力車內,集成了電動車、燃油車兩套完整的動力系統,所以說,插電式混合動力汽車的成本較高,結構也相對復雜。這也是為何市面上插電混動車型售價普遍較高的原因。再加上由于配件多會造成自身重,與其它車型相比則有一些劣勢。但在充電樁普及或者電池技術有突破發展之前,插電混合動力汽車依然會長時間存在。
市面上目前有不少的插電式混合動力汽車,各個廠商會根據自身能力、產品專利來制造插電混動車。大致說來,插電式混合動力汽車主要分為并聯式、混聯式和增程式三類,不同路線的產品都有著各自的優勢。
并聯式插電混動
這一類插電混動車內有兩套驅動系統,大多是在傳統燃油車的基礎上增加電動機、電池、電控而成,車輛在駕駛過程中是由電動機與發動機共同驅動車輪。
所以,并聯式插電混動汽車的優勢在于電動機、發動機共同驅動車輪,沒有功率浪費的問題,譬如電動機功率50kW,發動機功率100kW,只要傳動系統能承受,整車功率就是150kW。在純電模式下,該車就類似于純電車安靜,但電機不能同時發電和驅動車輪。
但是這種模式有一個弱點,就是在并聯模式下,發動機轉速和車輪直接相關,速度高了,發動機轉速很快,噪音震動很大,舒適性很差。比亞迪曾經想在發動機和軸直接加上一個變速箱,但是當時比亞迪自己沒有變速箱技術,做不了。F3DM就只能將究,盡量用串聯模式回避這個問題,所以F3DM只有省油的特性,沒有混合動力車加速快的優點。
而秦的電機加在變速箱的輸出端,只要減速器能承受,全部功率都可以用上,變速箱不用很貴,就可以讓整車的功率加大。但是這種模式也有缺點,電機不經過變速箱,只有固定減速,到了高速,電機在高轉速下效率會下降,提供給車輪的扭矩也會急劇下降。
不過,并聯式插電混動車型也存在缺點,在混合動力模式下,發動機不能一直保證在最佳轉速下工作,在行駛過程中油耗相對比較高,只有在堵車時,啟動自帶發動機啟停功能時油耗才會低。并且正是因為并聯式插電混動車型只有一臺電機,不能同時發電和驅動車輪,所以發動機與電動機共同驅動車輪的工況不能持久。在持續加速時,電池的能量會很快耗盡,進而轉成發動機單獨驅動模式。
插電式混合動力:解析混聯式和增程式
混聯式插電混動
與并聯式插電混動一樣,這種模式也有兩套驅動系統,但不同的是,混聯式有兩個電機。一個電動機僅用于直接驅動車輪,還有一個電機具有雙重角色:當需要使用極限性能時,該電機可充當電動機直接驅動車輪,整車功率就是發動機與兩個電機的功率之和;當電力不足時,就充當發電機,給電池充電。
因此,混聯式插電混動在純電模式下具有電動車安靜、使用成本低的優點;發動機可以一直控制在最佳轉速上,具有油耗低、噪音小、振動小的特點;在并聯模式下,兩臺電機、一臺發動機可以同時工作,三者“和諧相處”,具有不錯的起步性能和加速性能,是一種比較理想的組合。
但相對而言,主要的部件如兩臺電機、發動機、變速箱都不可或缺,而與其配套的控制電路、電池、傳動系統、油路也同樣如此,這樣的搭配讓其總體成本要高于其他類型的插電混合動力,車的總重量也會大一些。同時,因為多控制電機和一臺發動機,還有根據工況調節它的模式,控制系統也是相對復雜,投入也會增加。
混聯式插電混合動力還有一種模式把“兼職”的電機與發動機放到一起,另外的純電動機單獨放置。這種模式的代表是保時捷918,寶馬i8。
增程型插電混合動力
這一類插電混合動力,名義上雖然歸屬于插電混動,但嚴格來說還是電動車。因為在車內只有一套電力驅動系統,包括電機、控制電路、電池。增程型插電混合動力車的電動機直接驅動車輪,發動機就不再是驅動車輪,而是用來于帶動發電機給電池進行充電。因為發動機并不直接驅動車輪,因此也不需要變速箱。換種說法,這相當于在普通的電動車上裝載了一臺發電機。
同時,因為發動機不直接驅動車輪,發動機轉速和車輪轉速、汽車速度沒有直接關系,通過控制系統優化,可以讓發動機一直工作在最佳轉速,即使在充電不便時,市內堵車路況下油耗也比較低,發動機噪音也可以控制的非常小。
但是,也是由于發動機和發電機并不直接驅動車輪,在能量傳遞的過程中,會有部分功率的損失。打個比方:一輛增程式插電混合動力汽車發動機功率50kW,發電機功率50kW,電動機功率100kW,整車攜帶了總功率200kW發動機和電機,但是能驅動車輪的功率只有100kW。
在高速路況下,油耗反而偏高。這是因為高速路況下,如果發動機直接驅動車輪,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式插電混合動力多了一個轉換過程,轉換本身要消耗能量,造成油耗反而偏高。
總結:在目前環境問題愈發重視的情況下,研究更加環保的新能源顯得尤為重要。最近許多“電動車”的大動作都可以窺見它的趨勢。但由于技術還不夠成熟、配套設施與環境還未完美匹配,新能源汽車這個終點離我們始終還是非常遙遠,混動汽車就很好地出演了“中間休息站”的角色。插電式混動的這幾類型都各有特點,最合理省油的成本會高;成本低一些省油的效果沒那么突出,選擇的話就仁者見仁智者見智了。
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