3种混合动力技术解析

3种混合动力技术解析 1 混合动力汽车的分类回顶部 电能作为将来汽车的动力之源，能实现高能效比及零排放，是一种相当志向的能源。但由于目前电池及电机技术的限制，使得纯电动车在续航里程及维护成本上都比不上传统的燃料汽车。再加上纯电动车充电设施暂未完善，使得纯电动车暂不能普及。汽车生产商为此推出了混合动力汽车。混合动力汽车一方面排放较低，而另一方面在续航里程上和传统汽车无异。本文将为大家具体剖析一下三种常见的混合动力技术。 ● 混合动力汽车的定义 混合动力汽车内部同时有传统的燃油发动机和电动机，共同作为汽车的动力源供应。 ● 混合动力系统动力总成结构的3种形式 汽车混合动力系统动力总成结构主要有以下3种。 1.并联式发动机为主，电动机为辅，电动机一般无法单独驱动汽车。系统输出动力等于发动机与电动机输出动力之和。代表车型有本田CR-Z、别克君越eAssist。 2.混联式主要靠电机，发动机为协助的，电动机和发动机都能单独驱动汽车。由于系统中配置有独立发电机，因而系统输出的最大动力等于发动机、电动机以及充当电动机（部分状况）的发电机的输出动力之和。混联式系统结构困难，但动力性能和燃油经济型都相当精彩。代表车型有丰田普锐斯、丰田凯美瑞尊瑞、雷克萨斯CT200h、比亚迪F3DM。 3.串联式只靠发电机行驶的电气汽车，配置的发动机输出的动力仅用于推动发电机发电。系统输出动力等于电动机输出动力。雪佛兰沃蓝达的充电形式正是这种。 ● 混合动力系统的另一种分类方法 有时候我们会听说到“轻型”或“重型”混合动力汽车。这是另一种分类方法，下面我来说明一下。 1.轻型混合动力轻型混合动力汽车无法单独运用电动机驱动车辆。别克君越eAssist就是采纳了轻型混合动力系统，运用并联式结构，为车辆供应了能量回收、车辆启停等功能。 2.中型混合动力中型混合动力系统和轻型混合动力系统一样，由燃油发动机供应动力，电动机只起到协助作用。但中型混合动力系统在特定状况下（如低速巡航）能够单独运用电动机驱动汽车。例如本田的IMA混合动力系统就是采纳并联式结构的中型混合动力系统。 3.重型混合动力重型混合动力系统中的发动机和电动机都能单独驱动车辆行驶。如丰田的THS混合动力系统就是混联式结构的重型混合动力系统。运用THS系统的第三代普锐斯Hybrid采纳的电动机最大功率达到60kW，最大扭矩达到207Nm，足以推动汽车进行中低速行驶。 ● 关于插电式混合动力汽车 插电式混合动力汽车的主要特征是其充电电池可以运用外部电源充电。插电式混合动力汽车一般为重型混合动力汽车，可以运用电动机单独驱动车辆。丰田最新一代普锐斯就是具备插电功能的混合动力汽车。 2本田IMA并联式混合动力系统回顶部 ● 并联式混合动力系统解析 1）系统构成 本田IMA系统是特别典型的并联式混合动力系统，至今已发展到第六代并应用在本田最新的CR-Z、思域、飞度等车型上。下面，我们就以IMA系统为例来说明一下并联式混合动力系统的结构。 IMA系统由4个主要部件构成，其中包括发动机、电机、CVT变速箱以及IPU智能动力单元组成。电动机取代了传统的飞轮用于保持曲轴的运转惯性。整套系统的结构特别紧凑，和传统汽车相比仅是IPU模块占用了额外的空间。 2）部件解析 IMA系统的发动机通过搭载本田的i-VTEC（气门正时及生成可变技术）、i-DSI（双火花塞依次点火技术）以及VCM（可变气缸技术）来实现降低油耗的目的。国内的进口的本田CR-Z采纳的是顶置单凸轮轴1.5L的i-VTEC发动机，最大功率83kW，最大扭矩145Nm，实测百公里油耗约5.4L。IMA系统中的发动机和传统车型中的发动机并没有太大区分，只是在调校上更偏向于节约燃料。 IMA系统的电机安装在发动机与变速箱之间，由于电机较薄且结构紧凑，行内人俗称“薄片电机”。国内销售的CR-Z上采纳的薄片电机最大功率10kW，最大扭矩78Nm。明显，这样的电机只能起到协助的作用。而由于IMA系统能够在特定状况下（如低速巡航）单独驱动汽车，而被划分到中型混合动力汽车行列。 IMA系统的变速箱采纳的是一般CVT变速箱。在国内销售的CR-Z上采纳的变速箱是模拟7速CVT变速箱，以获得平顺的换挡体验及较高的换挡效率。 IMA系统的IPU智能动力单元是由PCU动力限制单元和电池组成。其中PCU又包括BCM电池监控模块、MCM电机限制模块以及MDM电机驱动模块组成。 3）工作逻辑 IMA系统的工作逻辑包括起步加速、急加速、低速巡航、轻加速和高速巡航、减速以及停车。 起步加速时，发动机以低速配气正时状态运转，同时电机供应协助动力，以实现快速加速性能，同时达到节油的目的。 急加速时，发动机以高速配气正时状态运转，此时电池给电机供电，电机与发动机共同驱动车辆，提高整车的加速性能。 低速巡航时，发动机的四个气缸的进排气阀全部关闭，发动机停止工作，车辆以纯电动方式驱动车辆。 轻加速和高速巡航时，发动机以低速配气正时状态运转，此时发动机工作效率较高，单独驱动车辆，电动机不工作。 减速或制动时，发动机关闭，电机此时以发电机方式工作，将机械能最大限度地转化为电能，储存到电池包中。车辆制动时，制动踏板传感器给IPU一个信号，计算机限制制动系统，使机械制动和电机能量回馈之间制动力协调，以得到最大程度的能量回馈。 车辆停止时，发动机自动关闭，削减燃料损失和排放。当制动踏板松开时，发动机自动启动。 3丰田THS-II混联式混合动力系统回顶部 ● 混联式混合动力系统解析 1）系统构成 丰田THS系统是典型的混联式混合动力系统，至今已发展到其次代。THS是“Toyota Hybrid System”的缩写，最早被用于97年10月发布的第一代普锐斯（Puris）上。下面我们就以最新的THS-II系统对混联式混合动力系统进行说明。 THS-II系统主要部件有汽油发动机、永磁沟通同步电机、发电机、高性能金属氢化物电池盒以及功率限制单元。最新的第三代普锐斯和凯美瑞尊瑞采纳的就是THS-II混合动力系统。 2）部件解析 采纳THS-II系统的第三代普锐斯运用的发动机是1.8L的5ZR-FXE发动机，而2012款凯美瑞尊瑞采纳的是2.5L的4AR-FXE发动机。上面提到的这两款发动机均采纳了能效相对较高的阿特金森循环。 阿特金森循环 阿特金森循环是一种高压缩比，长膨胀行程的内燃机工作循环。阿特金森循环发动机通过推迟进气门关闭及推迟排气门打开使得燃烧产生的能量更充分地被利用，是一种能效比较高的发动机种类。传统阿特金森循环发动机低速扭矩输出较弱，较长的做工行程不利于高速运转。随着四冲程发动机配气机构限制技术的日益成熟（本田VTEC、丰田VVT、宝马Valvetronic），使得阿特金森循环发动机的性能有了极大的进步。在面临燃油紧急的今日，阿特金森循环发动机能效较高的优势