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混合动力汽车知多少?

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发布:hudaren43 来源:
PostTime:11-10-2018 16:01
在能源危机和环境污染双重压力的当下,节能减排的汽车成为发展趋势。如何发展新能源车,已经是汽车行业迫在眉睫的事情了。但新能源汽车成本较高、配套设施难以完善,想要在短时间内普及新能源汽车似乎是不可的事情。 ...

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在能源危机和环境污染双重压力的当下,节能减排的汽车成为发展趋势。如何发展新能源车,已经是汽车行业迫在眉睫的事情了。但新能源汽车成本较高、配套设施难以完善,想要在短时间内普及新能源汽车似乎是不可的事情。油电混合动力汽车作为新能源车的一种,它的技术相对成熟,并且市场发展前景良好,它或许是向新能源汽车过渡时期最好方式。

什么是油电混合动力汽车?

通常所说的混合动力一般是指油电混合动力,即燃料(汽油,柴油)和电能的混合。混合动力汽车是由电动马达作为发动机的辅助动力来来驱动汽车。



油电混合动力汽车分类

油电混合动力汽车和普通汽车结构相类似,但更加复杂。一般混合动力会在普通汽车的基础上加装一套电能驱动系统,包含电动机、动力电池。从对电的依赖程度,油电混合动力汽车可分为以下四种类型:

(1)弱混合动力

弱混常用BSG皮带传送启动/发电技术,例如奇瑞A5的BSG款(电机10KW),通常节油10%以下,电机不直接参与驱动,主要用于启动和回收制动能量。

(2)中混合动力

中混常用ISG内置安装曲轴启动/发电技术,例如别克君越EcoHybrid(电机15KW),通常节油20%左右。

(3)强混合动力

强混合动力代表产品为TOYOTA PRIUS(电机50KW),可节油40%。

(4)插电混合动力

插电混合动力,将提供更好的节油比例,但将消耗一定的电能,例如大众高尔夫TwinDrive(电机130KW)的测试数据,每百公里8度电和2.5的油耗。



宝马X1插电式混合动力

宝马X1插电式混合动力汽车采用并联式混合动力系统。虽然为xDrive四驱车型,但没有传动轴,后轮依靠电动机驱动,与发动机并联构成混合动力系统,电池位于后座下方,即安全又节省空间。

油电混合动力汽车需要充电吗?

普通混合动力车的储能装单元(电池)容量比较小,仅在起/停、加/减速的时候供应/回收能量,不能外部充电,不能用纯电模式较长距离行驶。

而插电式混合动力车的电池相对比较大,可以外部充电,可以用纯电模式行驶,电池电量耗到规定限值后再以混合动力模式(以内燃机为主)行驶,并适时向电池充电。

普通的油电混合双擎动力技术的“电”不是外部充电设施“充”来的,这一点其实显而易见,因为普通的混合动力车型根本就没有充电装置。那么“电”从何而来呢?混合动力系统在车辆不需要发动机提供很高动力的时候,发动机的一部分动力会被用来发电并存储到电池当中。而且车辆减速及制动过程中减少的动能也会被系统转换成为电能储存到电池,也就是所谓的“再生制动”。这就是油电混合双擎动力技术中“电”的来源。存储在电池中的电能,在车辆行驶过程中作为驱动力得到充分利用,即降低油耗,有提升动力。可以说,“电”在油电混合双擎动力系统内实现了循环,从而使混合动力车在不充电的情况下,有“电”可用。

混合动力汽车的基本结构

混合动力的结构形式分为三种,分别是串联结构、并联结构以及混联结构。

通常,我们把混合动力分为普通混合动力、插电式混合动力以及增程式混合动力三种。其中增程式混合动力只能是串联结构,而并联结构和混联结构既可以应用于普通混合动力,也可以应用于插电式混合动力。

串联式混合动力汽车(SHEV)



串联结构特点:结构简单、使用方便。

代表车型:雪佛兰沃蓝达、宝马i3增程式混合动力车型、传祺GA5增程式混合动力车型。

工作原理:串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统,发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送到电池或电动机,由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮,大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况时,发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能;当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时,则由电池组驱动电动机,当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况,可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转,通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况,从而提高了发动机的效率,减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换,机械效率较低。

并联式混合动力电动汽车 (PHEV)



并联结构特点:模式多样、动力强劲。

代表车型:目前市面上大多数混动车型都为该结构。

工作原理:并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车,发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩,在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时,电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力,一旦汽车车速达到巡航速度,汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用,又称为电动——发电机组。由于没有单独的发电机,发动机可以直接通过传动机构驱动车轮,这种装置更接近传统的汽车驱动系统,机械效率损耗与普通汽车差不多,得到比较广泛的应用。

并联结构就是在普通汽车的基础上加装一套电能驱动系统(电动机和动力电池),发动机和电动机都能单独驱动车轮,也可以同时工作,共同驱动车辆行驶。当动力电池电量不足时,发动机还能带动电动机反转为动力电池充电。

并联结构的混动车型一般有三种模式可以选择:纯电模式,发动机关闭,电池为电动机供电,驱动车辆行驶,该模式多用于中低速行驶,也有部分车型可以实现高速巡航纯油模式,发动机启动,驱动车辆行驶,同时能够带动电动机反转为动力电池充电混合模式,发动机和电动机同时启动,驱动车辆行驶,该模式多用于爬坡、急加速以及其他高负荷工作的情况下。

混联式混合动力电动汽车(PSHEV)



混联结构特点:技术先进、垄断严重。

代表车型:丰田普锐斯。

工作原理:混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机,根据助力装置不同,它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中,发动机作为主动力源,电机为辅助动力源;以电机为主的形式中,发动机作为辅助动力源,电机为主动力源。该结构的优点是控制方便,缺点是结构比较复杂。

在并联的基础上加一个发电机就是混联了,但它不使用传统的变速箱,而是用一种叫做“ECVT”的行星齿轮结构的耦合单元来代替。这种技术一直被丰田垄断,也有一些厂家在混联结构中使用普通的变速箱,如双离合变速箱、无级变速箱等,但是效果远不及这种叫做“ECVT”的变速结构。

混联结构在发动机和电动机协同驱动车辆行驶的同时,发动机还能带动发电机为动力电池充电,不再像并联结构中单一电动机需要身兼两职,并且理论上它能够实现发动机带动发电机发电,电动机驱动车辆的模式。因此,混联结构的驱动模式有,纯电模式、纯油模式、混合模式、充电模式四种。

混联的结构优点和使用优点更加接近于并联结构车型,但混联的驱动模式更加丰富,在并联的混合驱动模式基础上,加入了充电功能,这意味着发动机和电动机全力驱动车辆时也不用担心电量消耗的问题。并且得益于“ECVT”的加入,使电动机和发动机的配合更加默契,能够适应的工况更多,节油效果更加出色。

插电式混合动力汽车

目前常见的插电式混合动力汽车有并联式插电式混合动力汽车和混联式插电式混合动力汽车。

并联式插电式混合动力汽车结构原理图:



混联式插电式混合动力汽车结构原理图:



插电式混合动力汽车的发动机、车桥等底盘件和电器件按照常规汽车的维护作业要求执行,对于混合动力部分的总成件电机、储能单元等,除要常规要求之外,还要注意以下事项:

  (1)由于混合动力系统高压电高达380V,混合动力系统维修人员必须经过专业培训,在维修操作过程中需要注意高压安全。

  (2)进行维护和维修高压系统时,务必两人以上配合作业。

  (3)禁止在发动机或车辆运行时进行检查或维修。

(4)在进行检查或保养时,禁止带电操作,必须首先断开高压柜上的总开关(维修开关)后,才可进行维修或维护作业。



(5)维修所有与储能装置、混合动力系统相关的零件必须配带高压绝缘手套和绝缘鞋等必要的安全防护措施。

  (6)禁止在点火开关处于“ON”档或“ACC”档时连接或断开储能装置、混合动力系统中的电路。

  (7)在连接储能装置、混合动力系统电缆时,必须注意极性,禁止将正极电缆接到负极接线柱或将负极电缆连接到正极接线柱。

  (8)对高压部分做任何操作时,先切断24V低压电源,然后断开高压电,等待5分钟后,戴绝缘手套、绝缘胶鞋,使用绝缘工具,方可操作。

  (9)对超级电容组或电池进行维护时,要先切断高压电开关,然后对超级电容或电池放电至36V~10V,方可进行维护或维修作业。

  (10)发动机舱、混合动力舱、电动助力转向泵、驱动电机等严禁用水冲洗,可用压缩空气冲或抹布擦,以防电器部件、高压线路进水,洗车与涉水行驶时务必要注意。

  (11)在对车辆进行焊接时一定要将各控制单元插接件断开,否则会损坏控制单元。

  (12)在熔断器熔断后和继电器损坏后,务必要更换同等容量和规格的熔断器和继电器。

  (13)清洁检查充电接口,防水、防尘、防漏电,在选择充电机时,应特别注意充电接口的安全防护措施,当检测到充电接口连接异常时,必须立即停止充电。

混合动力汽车对润滑油的要求

与传统的汽/柴油动力驱动不同,油电混合动力车需要在燃油驱动和电力驱动之间不断进行切换,在机油选用方面,这意味着其与传统汽/柴油发动机车型有迥异的要求。

油电混合动力车的发动机在启动或停止间切换,这对机油性能有两方面的要求:一方面是机油要具备更好的抗磨性能,尤其是启动时刻的抗磨性能;另一方面是由于机油的温度变化频繁,同时燃烧室内酸、水分和硫等与金属粉末混在一起,比较容易形成油泥,这就要求机油具有超强的清洁能力,以此对抗油泥的产生。

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