汽车动力技术手册:三种主流混合动力技术浅析

2011-07-17 12:51:51来源: 互联网

  汽车给我们带来了舒适便捷,但同时也对环境造成了明显伤害。如何能够解决汽车存在所带来的矛盾呢?厂家想到了开发新能源车型,而以电能作为能源驱动车辆成为了发展趋势。不过,纯电动车的商业化之路还很遥远,高昂的成本和不够稳定的电池组成了阻碍电动车发展的两大瓶颈。为了不让新能源技术的研发停滞,采用汽油发动机和电动机共同驱动车辆的混合动力系统成为了厂商竞相关注的新课题。

  我们通常所指的混合动力车型就是采用汽油发动机加电动马达作为动力来源的车型,比较常见的就是丰田普锐斯。混合动力车型使用的汽油发动机与普通车型没有任何区别,不过其安装的一到两个电动马达却具有高扭矩输出的特点。位于车辆底部或后部的电池组向电动马达输送能力,带动其驱动车辆行进;当电池电量不足时,电动马达又能以发电机的模式工作,为电池组充电。以下我们将为您介绍三种主流的混合动力系统。

  IMA

  IMA - integrated motor assist系统是由本田汽车公司研发,工程人员将电动马达和发电机与汽油发动机链接在一起,并且置于变速箱前部。电动马达起到辅助发电机驱动车辆的作用。这样可以使得车辆搭载体积更小,排量更低的发发动机时也能获得足够的驱动力。以思域混合动力车型为例,普通车型最小排量为1.8升,混合动力车型排量则仅为1.3升。由于与发动机进行直接连接,因此电动马达无法在发动机关闭状态下进行工作。


 
 

 第一代IMA混合动力系统的电动马达功率太低,所以车辆无法依靠纯电力模式行驶。目前,性能提升后的电动马达可在车辆关闭发动机,且处于巡航状态下独立驱动车辆以保持车速。当车辆制动时,与发动机连接的发电机就会将车辆减速时的动能进行回收并用于发电。同时,发电机还承担着发动机启动电机的作用。当等红灯时,发动机会自动关闭,此时再次启动就需要发电机的辅助。当然,为保证车辆的可靠性,还有一套常规的启动电机作为备份。IMA系统是目前原理最简单,同时维修保养成本最低的混合动力解决方案。

  Hybrid Synergy Drive

  丰田汽车推出了Hybrid Synergy Drive(HSD),这套系统也是由一台电动马达和一台发动机组成,不过在安放位置上与本田的IMA系统存在区别。其中的一台电动马达与发动机直接相连,另外一台则没有直接连接发动机。丰田这套系统最为关键的设计就是复合式行星齿轮变速箱。发动机和与其相连的电动马达组合在一起形成一套驱动单元,另外一台电动马达形成第二个驱动单元。这两套单元可由车载电脑灵活调配,通过变速箱对驱动轮传递动力。


 

  加速时,第一套动力单元通过变速箱向车轮传递动力;在纯电力模式下,第二套动力单元取代发动机和电动马达,单独为车轮提供动力,此时发动机和与其相连的电动马达均处于关闭状态。车辆减速时,HSD混合动力系统的电动马达也会与IMA系统一样,转变为向电池组充电的发电机。两套系统的不同点在电池组满电情况下才会体现出来。当电池组充满电后,发动机所产生的电能将会输往与发动机相连的电动马达,马达通过对发动机转速的干预来达到辅助车辆减速的目的。所以,当你驾驶一辆丰田品牌的混合动力车时,并不需要对刹车踏板过分敏感,电动马达提供的减速度已经基本够用。只有在停车或遇上紧急情况时车辆原本的刹车系统才能派上用场。这套系统的诞生为由车载电脑控制的线控刹车及油门系统提供了前提条件。

  Dual-mode或2-mode Hybrid

  第三套系统来自通用汽车,美国人采用完全不同的理念来诠释混合动力概念。虽然与两家日本厂商的研发理念不同,但通用汽车的这套双模混合动力系统依旧采用了两组电动马达。当处于低档位时,第一台电动马达会将动力传递给第二胎电动马达,然后由它们与发动机一同向车轮传递动力;在重载或处于高挡位时,发动机依旧处于运转状态(这与HSD和IMA发动机可关闭或减少工作气缸数量的做法不同)。


 
 

  车辆加速时,第一台电动马达并不会向车轮传递动力,而第二套电动马达还是以发动机的工作模式为电池组充电;车速进一步提升后,第一台电动马达开始将电能传递给第二台电动马达,同时第二台电动马达停止向电池组充电,改由同发动机一起驱动车辆。

  以上三种混合动力系统均由汽油发动机+电动马达组成,沃尔沃汽车公司则独辟蹊径的在2011年推出了世界上首款柴油混合动力车---V60 plugin。沃尔沃V60 plugin通过小排量柴油发动机向电动马达供电,四台轮边电机则肩负驱动车轮的责任。

  这样设计的优势在于没有变速箱,也不用设置半轴,可以大幅减轻车重,简化车身结构。目前,这款车型还未正式量产。不过一旦其投入市场势必会迎来一场关于其属性的争论,到底它算是混合动力还是纯电动车型呢?目前将其定位为增程型电动车或许比较合适。

  混合动力技术在节省油耗,降低排放方面的优势显而易见,不过其缺点也很明显。首先,由于这项技术相对较新,因此你需要花费更多金钱来为这种“尝鲜”行为买单。然后这项新技术需要面对的就是安全问题。车内的电池组和密布的电缆在发生事故或者被人为损坏时都比较容易释放高压电,我想没有人在知道自己的车有电椅(美国用以处死罪犯的工具)功能时还会心安理得的交钱提车吧。以上这些都成为了阻碍混合动力车商业化普及的重要因素。


关键字:汽车  动力  三种  主流

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0717/article_4028.html
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