患有选择困难症的你,决定体验一把越来越火的混合动力汽车却无从下手?经过dealer店销售的一顿狂轰乱炸,你还是搞不懂混合动力汽车有插电式与非插电式之分,还有串联式、并联式、混联式的区别。 无妨,接着看下文也许你就懂了!
混合动力汽车透视图
传统汽车由内燃机燃烧汽油转化成动力,驱动汽车。混合动力汽车(简称“混动车”)比传统耗油的汽车多了个耗电的电能驱动系统,混合了“油”和“电”两种动力源,但怎么个混法,里面大有文章。
传统汽车动力系统流程图
手牵手地混
在传统汽车的结构基础上,串联一个电能驱动系统(包括发电机、电动机、蓄电池等),便成了串联式混合动力汽车(又称增程式电动车),从它的称呼可知,这是由电驱动的汽车,用的还是自给自足的电。当然,电不是凭空产生的,而是由内燃机燃烧汽油产生动能,供给发电机进行发电,然后输送给电动机,从而驱动汽车,多余的电则暂存到蓄电池中。
看到这,也许你疑问,直接烧汽油不好吗,为何要瞎折腾一番?众所周知,化学能- 电能- 动能 的转化比化学能- 动能的转化浪费了不少能量,再者,增加了电能驱动模块,车身重量似乎增加了,耗油量随之增加,这似乎不节能环保。然而,由于发动机不直接驱动汽车,仅仅给发电机提供动力,结构十分简单(例如不再配置变速箱等零件),蓄电池的输出功率比发电机的更稳定,几乎不产生过剩的能耗,所以长远来看,还是能达到节能的目的。
串联式混合动力汽车动力系统流程图
各自为政地混
有串联自然有并联。并联式混合动力汽车的电能驱动系统是个独立的存在,内燃机和电动机结构上相互独立,单独或一起为汽车提供动力,但两者的相互独立并不意味着“老死不相往来”。例如在加速、爬坡等大量耗能情况下,往往两者一起驱动汽车;在匀速、常态下行驶,则只有内燃机工作;在汽车启动、低速滑行时,仅有电动机工作,便能满足能耗;当然,在减速制动、蓄电池电力不足时,内燃机提供的过剩动力会转化为电能,储存到蓄电池。并联式设计的初衷在于回收过剩的动能,节能省电。
加速、爬坡时的并联式汽车动力系统流程图
匀速、常态行驶时的并联式汽车动力系统流程图
低速、滑行时的并联式汽车动力系统流程图
减速制动、蓄电池电力不足时的并联式汽车动力系统流程图
混了再混
综合了串联和并联的混联式混合动力汽车自然不能少。混联式其实与并联式类似,区别在于它的内燃机只要一工作,便向电池充电。
混联式汽车动力系统流程图
除了按照动力系统结构不同划分外,混合动力汽车还有插不插电之分(即是否需要外部充电)。
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插电式混动车,说白了,就是“乳臭未干”的纯电动车。插电式混动车平常上路耗电,当电量消耗无几时,原形毕露,不得不启动内燃机工作,继续驱动汽车,此时的混动车与传统汽车无异。插电混合动力汽车的内燃机只向汽车提供动力,并不给电池充电,电池若想满血复活,还得接在外部充电桩上进行充电,而非插电式则不需要充电,电能自给自足。与非插电式比较,插电式混动汽车的蓄电池容量通常更大,当电池技术瓶颈突破后,电池容量足够大,纯电汽车便应运而生了!
如果充电不方便,还是乖乖选择非插电的吧!混动车的驾驶体验和后期保养其实相差无几,但串联式耗油耗电,并联式比较普遍,混联式只有日本某田。各位看官,哪款才是您的心头好?
混合动力系统是综合了不同的动力单元,以最大限度地发挥各自的长处,弥补其他方面的短处的新一代动力系统。一个典型的油电混合动力系统,能将发动机高转速下的高效率与电动机(无需外接电源)低转速下的大扭矩以最有效的方式结合起来,在保持低油耗的同时实现出色的行驶性能。
所有混合动力系统都是一样的吗?有很多方法可以组合电动机和发动机,而丰田油电混合动力系统采用的是“混联式混合动力系统”是属于“强混合动力系统”的一种。丰田通过动力分配装置和复杂的能源管理等尖端技术,汲取了串联式混合动力系统的节能优势和并联式混合动力系统的加速优势,不断优化驱动系统,发电系统,和控制系统,以尽可能用最高的效率提供安全和舒适的车辆操作,铸就了以往系统无法比拟的混联式混合动力系统。丰田的独特的混合动力系统以最有效的方式组合电动机和发动机,在提供充足的动力的同时仍旧可以节省燃料和减少排放物。混联式混合动力系统(丰田THS-II)在混联式混合动力系统中,可以同时使用双擎动力(发动机和大功率电动机)驱动汽车行驶,同时产生剩余电力还可以再回收。使用混联式混合动力系统的汽车根据驾驶条件,可以仅依靠电动机驱动或者同时使用发动机和电动机一起驱动汽车。由于该系统还集成了发电机,因此可以在汽车行驶的时候利用剩余动力对蓄电池进行充电。混联式混合动力系统由发动机,大功率电动机,发电机,动力分配装置和动力控制单元(逆变器/转换器)组成。动力分配装置将发动机产生的动力一部分用来驱动车轮,剩下的一部分动力传递给发电机发电,以提供电力给电动机或给蓄电池再充电。当汽车运行在低转速范围内时,可以仅依靠低速大扭矩的电动机驱动汽车,而当汽车在更高的速度范围内运行时,可以由高效率的发动机来驱动。丰田的混联式混合动力系统可以在任何驾驶条件下智能地控制发动机和电动机,在最佳的节能效率下进行工作。丰田公司通过各种尖端技术来改善和发展动力总成、发电和控制等系统,以尽可能用最高的效率提供安全和舒适的车辆操作,铸就了以往系统无法比拟的混联式混合动力系统。并联式混合动力系统
通过发动机和电动机驱动车轮。根据驱动条件选择动力源。该系统的名称来源于两个动力源并行运行。发动机是主动力源,电动机可以用来辅助加速过程中所需的动力。但是,无法仅依靠电动机来驱动汽车。串联式混合动力系统
发动机驱动发电机,由此产生的电力再用来驱动电动机,从而驱动车轮。动力通过串联的方式传输到车轮。由于发动机通过串联方式经过电动机驱动车轮,因此该系统被称为串联式混合动力系统。蓄电池 世界最高水平的输入/输出功率重量比 - 轻量化除了轻量化,丰田混合动力技术中所使用的高输出功率镍氢电池还有高功率密度重量比的特性。(输出功率与重量比)。蓄电池单元的冷却系统包括被优化的冷却管道,为减少尺寸和重量进行过优化的主继电器组件。此外,系统通过在加速时监测和计算累计的放电量,通过再生制动或用正常行驶条件下的剩余电力再充电,在任何时候都将蓄电池的电量维持在一个恒定的水平。蓄电池(牵引用蓄电池)具有有限的使用寿命。混合式蓄电池(牵引用蓄电池)的寿命可以根据驾驶风格和驾驶条件而改变。 发动机 丰田混合动力技术中所使用的发动机,比传统发动机更加高效,动力更强劲。2009款新普锐斯用1.8升2ZR-FXE高压缩比的阿特金森循环发动机取代了原来的1.5升1NZ-FXE。通过增大排量,提高扭矩,从而减小发动机在高速巡航时的转速。通过下列新机制进一步提升了燃效比:电动水泵现在水泵可以通过蓄电池的电力进行驱动。取消传动皮带能够减小机械损失,并且根据车辆的条件,可以更精确地控制冷却剂的流量。排热再循环系统机该系统利用废弃物的热量来预热发动机,可以缩短发动机的预热时间。冷-排气再循环系统排气的流量,通过电动排气再循环阀被小心地控制,然后被引导入进气歧管,减轻歧管内的负压,并且减少在发动机中的泵送损失。使用排气再循环冷却器冷却排出气体,实现了大容量的排气再循环。滚轴摇臂气门系统设有滚轴摇臂,可减少阀门动作的摩擦损失。 最大输出动力:73kW(99PS)/ 5,200 rpm 最大扭矩:142N.m(14.5kgf.m)/ 4,000 rpm电动机
使用紧凑封装的同步交流电动机,重量轻,效率高
丰田的混合动力技术采用了同步交流电动机,它可以高效输出大扭矩直至高转速范围,并能自由控制电动机的转速和扭矩。丰田还成功的制造出更加紧凑,重量轻,高效的电动机,可以更平滑的启动/加速。 - 3相交流电 - 旋转磁场与转子磁体之间的最佳的夹角控制- 永磁转子磁体放置在理想的V字形构造中最大输出动力:60 kW(82PS) 最大扭矩:207 N.m(21.1 kgf.m)*这些数字是普锐斯产品在日本市场的规范。
动力分配装
在传动系统和发电机之间分配发动机所产生的动力动力分配装置分配发动机所产生的动力给传动系统和发电机。为了有效地分隔动力,它使用了由一个环形齿轮,多个小齿轮,一个太阳齿轮和一个行星齿轮架所组成的行星齿轮。1.行星齿轮架的旋转轴直接连接到发动机,通过小齿轮带动周边的环形齿轮和内侧的太阳齿轮进行旋转。2.环形齿轮的旋转轴直接连接到电动机,从而将驱动力传送到车轮。太阳齿轮的轴直接连接到发电机,利用发动机产生的动力去发电。再生制动 通过使用电动机再利用动能去再生电力丰田的混合动力技术可以通过电动机再利用动能,去再生电力,这被称为“再生制动”。通常情况下,电动机通过电流流过它从而转动。然而,如果一些外力被用来转动电动机,它就作为发电机起作用,并产生电力。这使得有可能采用驱动轴的旋转力去转动电动机,从而再生的电能可以存储在蓄电池中,同时用电动机的再生电阻对汽车进行减速。该系统调节再生制动和传统的液压制动的制动操作,这样在正常驾驶方式下,制动时通常作为摩擦热而被丢弃的动能,可以被收集起来,以后再利用。
通常情况下,在城市交通中的驾驶需要一个周期性的加速和减速。在这些驾驶条件下,能量回收比例是相当高的。 为了充分利用这种情况下的优点,当汽车在低速范围内行进时,该系统主动地使用再生制动。以普瑞斯作为一个例子,当以100公里/小时行进在城市交通中时,该系统可以节省的能量相当于1升汽油。
发电机
高速旋转以获得更高的最大输出动力与电动机一样,丰田的混合动力技术使用一个同步交流发电机,具有高速的自转,当汽车行进在中速范围时,可以产生可观的电力。丰田已经把理想的发电机,高输出的电动机和发动机结合在一起,以增强低中速范围内的加速。动力控制单元丰田的混合动力技术配备了一个动力控制单元,它包括一个逆变器,一个升压转换器和一个在电动机上的用来发动汽车的交流 / 直流转换器。逆变器逆变器将蓄电池的直流电转换成交流电,用于开启电动机和在发电机中使用。与此相反地,它将电动机和发电机所产生的交流电转化为直流电给蓄电池再充电。直冷式开关装置被突出应用在新普锐斯(2009),提高了冷却效率,使逆变器小型化,轻量化。升压转换器根据需要,升压转换器无阶地将标准的201.6V 直流电源电压增加到最大650V,以提供给电动机和发电机。这意味着,小电流也能产生更多的动力,从而发挥高输出电动机的高性能,提高了系统的整体效率。这也意味着,该逆变器可以做得更小更轻。直流/直流转换器该直流/直流转换器,将蓄电池的201.6 V电源电压降低到12 V,以提供给辅助系统和电子设备,如ECU等。降速齿轮
降速齿轮用于放大电动机的扭矩
丰田的混合动力技术,结合了新开发的降速齿轮。降速齿轮被用于降低前置电动机的转速,用以产生更大的力驱动车轮。结合扭矩放大效应的高转速前置电动机可随意提供无缝的加速能力。