故事發生在春節前。
在IT公司工作的老朋友老孫打來電話:“豐田的混合動力牛在哪裡?”
一向喜歡得瑟的我竟一時間大腦空白。
都知道豐田混動最出名,但一直沒有認真研究過,工作多年一直在傳統汽車領域摸爬滾打,讀書時學的新能源知識早就忘得一幹二淨,剛好趕上春節假期,于是決定翻資料逛論壇,惡補一番。
網絡上關于混合動力的文章有不少,不過大多走到了兩個極端:一種是過于專業,普通讀者基本看不懂;另一種是過于業餘,讀起來不疼不癢。于是我打算從專業的角度寫一篇“業餘”的文章,讓非汽車專業背景的夥伴們能多了解些混合動力的知識,在和隔壁老王聊起來的時候也能嘚瑟嘚瑟。
什麼是混合動力?
“混合”兩字的含義可以理解為内燃機和電動機的“混合”,燃料和電能的“混合”,因此當看到有兩種或兩種以上的能源或能源轉換器做驅動能源,就可斷定是混合動力了。
混合動力系統怎樣分類?
談到分類,先講一下傳統的教科書式分類方式,雖然有些過時,卻是後續各種系統的基礎。
串聯式混合動力:發動機帶動發電機發電,電能輸送給電動機驅動汽車。
并聯式混合動力:汽車可由發動機和電動機共同驅動或者單獨驅動。
混聯式混合動力汽車:串并聯結合,發動機輸出的功率一部分輸送給車輪,一部分輸送給發電機發電。
混聯式混合動力汽車驅動方式
優劣勢分析:
總結:
上面分析中可以簡單記住三個要點,串聯式是最接近純電動的驅動方式,并聯式的系統體積、質量最小,混聯式結合了串并聯的優點,是目前最主流的混合方式。
講完傳統的分類方式,下面來說一種目前業内流行的分類方式:P0~P4,P是指電氣部件的位置,不同的位置用不同的數字來表示。
P0:電機置于發動機前段,用皮帶與發動機相連,俗稱BSG,通常是作為起停裝置配合其他系統使用。
P1:電機置于發動機後端,結構緊湊簡單。本田已停産的Insight和在售的飛度混動用的便是這套系統,稱作i-DCD。
P2:電機置于變速箱和離合器之間,結構簡單,成本較低。VWGolfGTE,BMW 530Le,日産樓蘭的混合動力都是此套系統。
P3:電機置于變速器的輸出端,技術簡單粗暴,動力性能好,“國貨精品”BYD秦就是用的這套系統。
P4:電機置于後橋負責後輪的驅動,通常和其他系統配合使用,技術實現容易但是前後輪驅動力的控制比較複雜。Volvo S60Le便是P2和P4系統的融合。
混合動力系統怎樣工作?
不同系統的工作方式雖然不同,不過控制原理是相似的,下面就拿混聯式系統為大家分析下在不同工況下能量是如何傳輸的。
起動工況:
發動機關閉,由蓄電池提供電能,電動機驅動車輛。
加速工況:
發動機和電動機同時工作,共同驅動車輛行駛。
勻速工況:
電動機關閉,發動機為車輛提供動力。
減速/制動工況:
電機工作于發電模式給蓄電池充電,俗稱能量回收。
行駛中蓄充電工況:
發動機一部分動力驅動車輛,一部分帶動發電機給蓄電池充電。
主流品牌混動系統有哪些?
下面介紹幾種目前在售的主流混合動力系統:
豐田THS系統
業内有一句話“世界上的混合動力有兩種,一種是豐田的,一種是其他公司的”,雖然這句話并不準确,但足以看出豐田混合動力在業内的地位。
豐田采用的是雙電機混聯系統,其中有一套著名的行星齒輪機構(如下圖),也稱作動力分流裝置PSD(Power Split Device)。簡單理解就是把發動機和兩個電動機的動力通過行星齒輪整合在一起,通過調整兩台電動機的工作狀态使整車在不同工況下行駛。
通用Voltec系統
通用其實也是混動行業的老司機。第一代Voltec采用的是串聯結構,第二代整體架構與豐田類似,采用了雙排行星齒輪組實現動力分流。相比豐田的THS,通用這套系統配有離合器,能更靈活地控制電機的運行和關閉,減少能量損失,因此在工作原理上比THS更完美。
本田i-MMD系統
技術狂人本田搞了三套混動系統,高、中、低三條路線。
其中,最出名的還是雅閣上使用的i-MMD系統,号稱是世界上最高效的系統。i-MMD也是雙電機混聯結構,在實現方式上用了P1和P3相結合——即一個電機位于發動機的輸出端,另一個電機在變速箱後端與主減速器相連。從下圖中可以看到,通過離合器的閉合,可以使系統在串聯和并聯之間靈活轉換,以便更好地适應不同工況。
CHS系統
自主品牌中,吉利和科力遠合作研發的CHS系統在原理上也是很牛的,與豐田的THS類似,都是利用行星齒輪組實現動力分流,不同的是采用了雙排行星輪,并且通過兩個制動器對豐田THS系統的弱勢進行改善,提高整體工作效率,目前吉利EC7混動版搭載的就是這套系統。而目前科力遠也在四處遊說,尋求更多的中國廠商加入CHS陣營。
豐田混動還是最牛的嗎?
最後來回答老孫的問題:豐田混動牛逼在什麼地方。
論工作原理,豐田THS沒有通用Voltec完美,甚至連吉利的CHS都有挑戰豐田的機會;論工作效率,本田的i-MMD已經超過豐田。即便如此,但我依舊認為豐田的混動是最牛逼的:
1.系統可靠性。上文分析了半天,其實都是在“紙上談兵”,而如何讓車輛平穩、可靠地跑起來才是最終目的。在多少車速下啟動發動機,發動機的功率如何進行分配,這些系統控制的問題遠比想象的更複雜。豐田的THS是業内公認最成熟的混動系統,兩代産品積累的大量用戶反饋是非常寶貴的資源。
2.成本為王。新能源,勢必要為“新”字付出更高的成本代價,如果把這多出的成本讓消費者買單,那肯定是不現實的。國内企業諸如比亞迪、上汽的PHEV靠的是高額政府補貼,而豐田卡羅拉和雷淩混動版的上市像是向相關部門叫闆:沒有補貼,一樣賣的好。卡羅拉1.8L HEV與1.6L之間的差價隻有8千元,并且多了LED遠近光燈、側氣簾、VDC等裝置,相當于混動版幾乎沒有漲價,
相比之下,雅閣和邁銳寶XL的混動車型貴了3到4萬,所以豐田的定價在業内看來簡直不可思議。更低的油耗,更好的駕駛體驗,一樣的價格,在廣州還能拿到新能源牌照,給我一個不買混動的理由。目前卡羅拉的混動版本銷售比例已經達到15%,可以說是中國第一款在市場經濟主導下大賣的新能源車型。我曾聽某國際車企的童鞋講,看到豐田混動版的定價後,他們直接放棄了在中國導入HEV的計劃。
駕仕總結:
國家對油耗以及排放的要求日益嚴格,每家車企都背負着巨大壓力,如何實現節能減排是當下必須面對的課題。大力推動純電動的發展将是政策導向,希望中國車企借助這次産業變革實現彎道超車。
純電動作為汽車最終的能源解決方案是無可争議的,不過在續航裡程、電池成本、充電設施各種課題尚未解決的情況下,用混合動力進行過渡是最可行和現實的方案。後續文章我會講一講純電動領域的故事。
本文是駕仕派的原創文章,來自撰稿人田偉東。
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