瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

2018-10-03 23:40:37 370点赞 1051收藏 783评论

今天我们聊一聊——混动,顾名思义混合动力,就是使用2种动力源为交通工具提供动力。印象中下图中这种交通工具这可能是最早出现在我的生活中并广泛使用的混动车型了,脚力与电力混合。

瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

电瓶为后轮上的电机供电,驱动车轮,人通过脚蹬子并经过链条传动驱动车轮。

3种运行模式:

1、没电了,纯靠人力,

2、懒着不蹬,只靠电

3、光靠电还嫌不够快,脚也用力蹬。

看上去够简单,但是和汽车上应用的混动技术原理是相当差不多的~

一、为什么要做混动

除去政策、牌照、补贴等因素,仅从技术角度看

传统的燃油车通过发动机驱动汽车,发动机也有自己的固有特性,比如怠速、急加速、高速驾驶的时候都比较费油。但在功率输出中等偏上,匀速的时候效率会高上很多,也比较省油。

先来看一张图——发动机万有特性曲线

瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

简单说,图中越往里面的圈,表明发动机的效率越高,油耗越低,上图中的发动机大概在转速3200,扭矩80的时候可以达到最佳的能耗水平。当然随着技术的进步发动机的性能也在不断提高,不过当提高到一定水平后,可挖潜的空间在变小,然而提升的成本却更大。基于丰田全新架构TGNA的第八代凯美瑞热效率也是才突破40%。

那如果能让发动机一直运行在万有特性曲线中的最优能效区间内是不是很完美?

电机的输出功率与能耗是接近线性关系的吧,在发动机效率差的时候让电机工作,两个动力源协同工作,也就达到了更加高效的运行模式。

二、混合动力系统的分类

那么混动车型是如何将发动机和电动机两个动力源进行整合的呢

串联:发动机驱动发电机,通过电动机输出的能量驱动车辆前行

瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

并联:发动机和电动机均可单独驱动或共同驱动,这种方式不需要发电机,也就是单电机模式,电池没电了以后就只能靠发动机进行驱动。

瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

混联:顾名思义串联和并联混合的方式,发动机的动力输出一部分驱动汽车,一部分可以用来发电,电动机可以单独驱动,也可以和发动机协同工作。

瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

从图中也可以看出从串联到混联,结构越来越复杂,但相应的节能效果也越来越好。

在各种工况下电动机和内燃机的工作方式我们用骑自行车进行比喻,如下图:

瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

图上的文字竟然是意大利文翻译下来,就是启动,巡航,加速和制动,4种工况下两个动力源协作的方式。

三、主流的混动系统

1、丰田THS系统

业内有一句话“世界上的混动有两种,一种是丰田的,一种是其他公司的”,虽然这句话并不准确,但足以看出丰田混合动力在业内的地位。

丰田采用的是双电机混联系统,通过一套著名的行星齿轮机构把发动机和两个电机的动力进行整合。通过调整发动机和两台电动机的工作状态使整车在不同工况下行驶。

瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

扣上壳子就是这样子的扣上壳子就是这样子的

工程实现出来是这样的ICE发动机,MG1和MG2中间就是行星齿轮机构。

扣上壳子就是这样子的扣上壳子就是这样子的

下图是丰田这套混动系统的工作模式了

瞎说混动—世界上只有两种混动丰田和其他

图片上依然是意大利语,我给大家翻一下:

1、启动的时候靠电,大概能维持到50-60km/h。

2、加速和爬坡的时候电机和发动机会协同工作提供更加强劲的动力输出,实际的驾驶体验来看,通过车上的动力流显示,加速的时候发动机多余的能量也会对蓄电池进行充电。

3、定速巡航的时候发动机单独驱动,并运行在最佳工作效率,学过物理都知道嘛,匀速最省力了。

4、制动的时候车轮带动发电机发电给蓄电池充电从而进行能量回收,在驾驶丰田混动车型时,踩刹车最开始是通过车轮带动发电机的负载进行减速,随着踩刹车幅度的加大,和普通车一样的刹车系统介入进行制动。

这里还要提到丰田的成本控制,通过在常熟建立日本本土以外第一个混动技术中心,将很多部件国产化,在不依靠政府补贴的情况下,混动车型做到这样的价格,那可是不服不行,再加上津,粤两地独特的节能车牌照政策,是很有竞争力了。

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2、通用Voltec系统

第一代采用串联式,第二代和丰田的的类似也采用了一个发动机,双电机并通过行星齿轮的动力分配方式,更进一步的是采用了两套行星齿轮机构,可以实现更加复杂的动力分配方式,两台功率不同的电机通过两套行星齿轮机构可以在发电机和电动机这两个角色之间自由变化,动力输出的组合方式更加多样,理论上性能要更好于丰田的混动系统。但由于结构更加复杂了,调教上也更有难度。

3、本田i-MMD系统

我大工字钢那是卖发动机送车的主,一下子就搞了三套混动系统,分别用于大、中(雅阁)、小型车(飞度)上。

主要就说一下最出名的使用在雅阁上的i-MMD系统,号称是世界上最高效的系统。i-MMD也是双电机混联结构,通过电动耦合CVT技术可以使系统在串联和并联之间灵活转换,以便更好地适应不同工况。据说只靠电机驱动可以跑到90多km/h。发动机则主要用于驱动发电机发电,只有在较高动力需求的时候才会介入动力系统。更多的时候工作在串联模式,发动机也基本上运行在最优工作区间,相较丰田的系统,i-MMD系统中的电动机也要求具有更大的功率输出了。

4、以BYD为代表的插电式混动

结构相对简单采用了上面提到的并联式结构,开始用电,电没了用油。比亚迪的王朝序列秦、唐、宋基本都是采用这样的方式。宣称的百公里1.几个的油耗是建立在纯电续航70公里的+30公里烧油的方式。如果没电了,油耗还是挺惊人的,毕竟要拖着那么重的电池和那么沉的发动机了。实测BYD王朝系列充满电的情况,纯电可以续航在50-60km,如果有充电的条件,一般情况下每天里程不超过60km太多,BYD还是可以考虑的。

四、电池

像手机大家的体验就是用个1-2年电池就不行了,总得充电,电池的衰减似乎也是混动车型不可避免的一个问题,其实除了BYD为代表的插电式混动电池衰减会比较影响续航。文中所提到的另外几种都是采用浅冲浅放电池充放电方案,即使电池衰减,不耐用了,对整车的性能体验也不会有太大影响,不然广汽丰田也不敢提供电池终身质保的延保方案了。

说到电池还有一点很是重要,为什么那么多电动车自燃,这和汽车厂家为了续航里程使用能量密度更高的锂电池不无关系,锂电池的爆燃性不能忽略啊,在这方面丰田还是更加保守一些,坚持更加传统的镍氢电池,除了成本较低之外,镍氢电池对温度也不敏感,本身的安全系数就比锂电池更高。不过最新款的混动雅阁使用的也是锂电池组。

五、写在最后

除了节能和一些城市的牌照优势之外,混动车辆还可以提供更好的驾乘感受。混合动力系统可以通过电机输出和发动机输出的耦合,提供更好的加速感。我的雷凌双擎也算是入门车型了,在等红绿灯起步的时候,很少有车能比我快,起步加速的体验很棒;

在低速行驶时的静谧感也会让你很喜欢,从行人旁经过时一定要按喇叭,不然他可能不会意识到你的存在;

拥堵的时候也没有发动机嗡嗡的声音,让心情也不会那么烦躁。



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