新能源汽车趋势 纯电一统江湖还是插混风头更劲?
插电混动车型PHEV是英语 plug in hybrid electric vehicle的缩写,意思是插电式混合动力汽车。它是介于电动车与燃油车两者之间的一种车:电池容量比较大,有较长的纯电续航里程;有充电接口,一般需要专用的供电桩进行供电,在电能充足时候,采用电动机驱动车辆,电能不足时,发动机会参与到驱动或者发电给动力电池。这种车型可以不用加油,当做纯电动车使用,具有电动车的优点。
根据发动机、电动机以及动力电池三者的连接与驱动情况,插电式混合动力汽车可以分为串联式、并联式和混联式三种,其中最常见的是混联式,而串联式的一般称之为增程式混合动力。
2 插电混动车型分类
(1)串联式插混
串联式混动就是只靠电机为车辆提供驱动力,发动机只负责给发电机供电,不直接参与对车轮的输出工作,然后靠发电机产生的电能为车辆的电池组进行充电,或者把电池输出的电结合起来,为驱动电机供电。
由于有发动机能为电池充电,所以这种混动模式主要是为了延长纯电动汽车的行驶里程,也就是所谓的增程式电动汽车。
所以真正驱动车轮运动的是电动机。不过用发动机的机械能转化为电能效率实在不高,几乎没有厂家在市场上推广这种结构。比如,传祺GA5增程式电动车,并没有人真的买这款车,因为它只是一个厂家实现零排放的噱头,并不适用。
(关于增程式此处存疑,比如,插混通常把增程认为是自己的一部分,但是增程一般不认为自己属于插混)
当电池组电量充足时采用纯电动模式行驶,而当电量不足时,车内发动机启动,带动发电机为动力电池充电,提供电动机运行的电力(即增程模式)。
它的特点是无论什么情况下,都不能由发动机直接驱动车轮行驶,仅能通过电动机驱动。但它也能够像插电式混合动力汽车一样,通过外接电源进行充电。
这种增程式混合动力汽车的纯电续航里程比较长,一般可达100公里以上,最高可达300公里左右。由于电机的低转高扭特性也使得车辆的起步和加速性能也较好,发动机只要工作就是在最经济的转速区间,所以综合百公里油耗也比普通的汽油机低。
(2)并联插混之发动机轴动力组合式(P1构型)
发动机和电动/发电机的动力在发动机输出轴上进行组合,然后通过由离合器、变速器、驱动桥和半轴组成的传统的驱动系统带动车轮行驶,称为发动机轴动力组合式PHEV。
由于电机与发动机采用了刚性连接,所以P1级可以实现动力辅助,在驾驶员踩下油门踏板后,ECU会控制ISG电机立刻补充动力,以此让汽车保持动力输出与节油性的高度平衡。在不同程度的制动过程中,ISG电机都可以实现发动机制动能量的回收和储存,在下长坡时它还会根据具体车速施加辅助制动力矩,以此提升安全性。
P1混动因为电机直接套在曲轴上,二者转速必须相等,而不像通过皮带连接的P0布局有一个传动比,因此电机需要有比较大的扭矩、比较大的体积,同时还需要做得比较薄从而能放到原来飞轮的位置,成本较高。
此种构型不适合电机、电池更大的强混系统。只要电机旋转,发动机曲轴就必须旋转,这样电机没办法单独驱动车轮。在动能回收和滑行模式下,也因为必须带动曲轴空转而浪费动能并增加噪音和振动。P1系统并没有纯电行驶模式。
目前P1级多为中混汽车为主,由于可靠性高而且成本较低,国内公交车和自主品牌多采用P1。如果你对于排放没有非常高的要求,但是又追求加速性能或者较低售价,那你可以尝试这一类型的混动车型。
本田思域混动和Insight的第一代本田IMA混动,以及奔驰的S400混动,都采用P1布局。
(3)并联插混之动力组合器动力组合式(P2构型)
动力组合器动力组合式PHEV只有发动机和驱动电动机两大动力设备,发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合,然后通过差速器和半轴带动车轮行驶。由于发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合,称为动力组合器动力组合式PHEV。
跟P1一样,P2也需要布置在发动机和变速箱中间,但因为不必像P1一样整合在发动机外壳中,布置的形式更灵活——不仅可以直接套在变速箱输入轴上(这样一般需要重新设计变速箱),也可以通过皮带与变速箱输入轴连接,甚至也可以使用减速齿轮(体积较大)。
P2在纯电动模式下可以和发动机断开连接,因为电机和发动机之间还有个离合器,因此在纯电动模式下发动机并不会被拖动,同时由于P2模式下,电机的后面有变速箱,因此变速箱的所有挡位都可以被电机利用。
P2是目前市面混动车型采用最多的模式。电机放在离合器后变速箱前,通过在发动机与变速箱之间插入两个离合器和一套电动机来实现混动;是一种并联式的两个离合器的混合动力系统。P2和P1模式基本相同,唯一区别在于电动机和发动机之间有没有离合器,是不是可以切断电动机的辅助驱动。
因为和发动机之间有离合器,因此可以单独驱动车轮;在动能回收时也可以切断与发动机的连接。因为和轴之间可以有传动比,因此不需要太大的扭矩,可以降低成本和电机的体积。
代表车型奥迪a3 e-Tron,大众用自己的1.4TSI发动机,搭载永磁同步电机+6速DSG自动变速器,峰值功率可以达到150千瓦,而峰值扭矩可以飙升到350牛米。
(4)并联插混之驱动轮动力组合式
驱动轮动力组合式PHEV的发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立驱动PHEV的后驱动轮(前轮),驱动电动机通过减速器独立地驱动PHEV前驱动轮(后轮)。
在混合动力驱动模式时发动机与驱动电动机共同组成4轮驱动模式驱动PHEV的前驱动轮和后驱动轮。由于在发动机与驱动电动机混合驱动时,发动机和驱动电动机的动力(牵引力)在驱动轮上组合,因此成为驱动轮动力组合式PHEV。
比亚迪的第三代混动技术:通过在后轮配置轮边电机的形式实现单后轮扭矩可调,并不具备独立的发电机。拿比亚迪唐来讲,汽油机通过变速器传递动力至前驱动轮的同时,前置电动机也可通过电池组件获取动力,而后置电动机则为后轮提供专属驱动力。
纯电动模式下为全时四驱,混动模式下为适时四驱,唐无法实现边充电边使用电动四驱,但是可以使发动机一边充电一边使后桥电机驱动车辆。而且唐的前后桥各有一个伊顿差速锁结合电子辅助系统,拥有优异的越野能力。
(5)混联插混之动力组合器动力组合式
动力组合器动力组合式PSHEV有发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成,在发动机的输出轴上,装有一个电动/发电机,电动/发电机一般只用于快速起动发动机和发电。
发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合,然后通过差速器和半轴带动车轮行驶。由于发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合,称为动力组合器组合式PSHEV。
简单讲,就是P1+P3方案,中低车速采用纯电驱动,发动机仅在高车速时直接驱动车辆;适合A级以上车型、SUV等高速行驶工况较多的车型,综合油耗2L/100km左右。发动机、发电机/起动机、电动机通过动力耦合装置共同组成动力单元。
(6)混联插混之轮动力组合式
驱动轮动力组合式PSHEV有发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成,在发动机的输出轴上,装有一个电动/发电机,电动/发电机一般只用于快速起动发动机和发电。
发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立驱动PSHEV的后驱动轮(前轮),驱动电动机通过减速器独立地驱动PSHEV前驱动轮(后轮)。在混合动力驱动模式时发动机与驱动电动机共同组成4轮驱动模式驱动PHEV的前驱动轮和后驱动轮。由于在发动机与驱动电动机混合驱动时,发动机和驱动电动机的动力(牵引力)在驱动轮上组合,因此称为驱动轮动力组合式PSHEV。
PSHEV兼有SHEV和PHEV的优点,可以组合成更多种形式的混合驱动的驱动模式,发动机、电动/发电机和驱动电动机的功率可以是PSHEV总功率的1/3~1倍,车辆的整备质量可以降低,而且性能更加完善,经济性更好,在动力性能方面接近和达到内燃机汽车的水平,有害气体的排放更少,达到“超低污染”的标准要求。
混联式插混
混联式混合动力电动汽车Split Hybrid Electric Vehicle (PSHEV)是综合SHEV和PHEV结构特点组成的PSHEV,由发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成组成。
由于电动/发电机必然是装在发动机的输出轴上,才能起发动机飞轮和起动机的作用,也才能保持发动机稳定运转并进行发电。因此电动机的动力要与车辆驱动系统相组合。
它的发动机和电动机既可以分别驱动汽车,也可以共同驱动汽车。在城市低速拥堵路况下行驶时,由电动机来驱动;在电力不足时由发动机来驱动汽车;需要急加速时,发动机和电动机共同作用。
这种混合动力车型的电池容量大,续航里程至少能够达到70公里,并且由于有大功率电机的辅助,所以汽车的动力性一般都非常好。有个视频,比亚迪高速上狂虐宝马5系,就是因为比亚迪有电机的助力,所以动力性能才如此的强劲。代表车型有宝马i8、比亚迪秦、比亚迪唐、保时捷918等。但是这种车型在发动机单独驱动汽车时,油耗并不低,甚至比普通的燃油汽车还要高。
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