辅助驱动Hybrid 解读中度油电混合动力
2010年06月18日 09:51爱卡汽车网 】 【打印共有评论0

[XCAR 资讯 原创]

随着各大车企的不断宣传和消费者认知程度的不断提升,现在提到“Hybrid”一词,大家通常都会知道指的是“混合动力”。而混合动力车型也都会有“Hybrid”这样的明显标识来亮明自己的身份。我们通常所说的混合动力一般指的都是油电混合动力技术,即燃料(汽油,柴油)和电能的混合,而混合动力汽车就是由电动马达作为发动机的辅助动力来驱动汽车。

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油电混合动力汽车工作原理简述

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油电混合动力汽车工作原理

油电混合动力汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。我们就以在轿车领域应用比较广泛的“并联式混合动力系统”为例做下简单的介绍,它有两套驱动系统:传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单,成本低。

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并联式混合动力系统

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串联和混联式混合动力系统(点击查看大图)

中度油电混合动力目前技术成熟 应用广泛

目前新能源车型的不断升温,也让“混合动力”成为了汽车中的明星词汇,而诸如“弱混”、“轻混”、“中度混合”以及“完全混合”等分类也让消费者有些眼花缭乱的感觉。其实说到的这种程度不同的混合动力主要是依据电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重来区分的。

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混合动力车型结构图

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各大厂商的新能源车型计划中几乎都包括“启停系统”

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Start/Stop系统(启停系统)

如今,配备“Start/Stop系统(启停系统)”的车型在很多厂商的宣传中都被打上了“弱混”的烙印,而事实上这样的产品还算不上真正的混合动力车型,为其提供动力的还是只有发动机,而“启动系统”的功能是尽量降低发动机在车辆停止怠速状态下的损耗。尽管也有电动机参与其中,但其并不会输出动力,只是作为发动机的启动之用。

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混合动力系统细节图

说到目前应用比较广泛的还属中度油电混合动力系统,这种系统的混合程度一般可以达到30%左右,也就是说其电机的输出功率在整个系统输出功率中占有近三成的比重。而轻混合动力系统的混合度一般在20%以下,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。

中度油电混合动力与“轻混”、“完全混合”等系统的区别

因为中度油电混合动力系统与“轻混”同样采用了ISG系统,我们就先来弄明白什么是ISG。简单来讲,ISG(Integrated Starter Generator,简称ISG系统)就是集成启动电机。

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奇瑞的ISG系统

与“弱混”系统相比,“轻混”除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止,还能够实现:在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。

本田“轻混”车Insight

本田“轻混”车Insight

虽然都采用的是ISG系统,与轻度混合动力系统不同,中混合动力系统采用的是高压电机。另外,中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。

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普锐斯[综述 图片 论坛]属于“完全混合动力”车型

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普锐斯内饰及混动系统

而完全混合动力系统采用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。但在技术层面上,“完全混合”还没有“中度混合”成熟。

长安汽车的“中度混合动力”

据了解,长安汽车将在今年陆续推出三款混合动力车:中度混合动力版杰勋[综述 图片 论坛]、中度混合动力版长安志翔[综述 图片 论坛]、轻度混合动力版长安志翔(志翔HEV)。据悉,早在2008北京奥运期间中度混合动力版杰勋已经亮相街头,而长安志翔HEV混合动力车型现在是世博会丹麦馆的专用车。

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长安志翔HEV混合动力车型现在是世博会丹麦馆的专用车

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长安混合动力

中度混合动力版长安志翔(志翔HEV)

中度混合动力志翔和轻度混合动力的概念完全不同,中度混合动力将会加入可以参与驱动的电动机和大功率电池组,这也是国际上主流的混合动力技术。

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中度混合动力志翔HEV

中度混合动力志翔将会搭载一款最大功率为130马力的1.5L汽油发动机,这款发动机的最大扭矩为131N·m。既然是混合动力轿车,那么这款新车还将搭载一款最大功率为13kW(18马力)最大功率为42N·m的ISG电机,并且还有6Ah的镍氢电池。

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普通版长安志翔

中度混合动力志翔将使用阿特金森循环系统的内燃机,这意味着该车将会使用全新的发动机系统。由于使用阿特金森循环系统的发动机更加注重排放,所以在动力方面将会有一定的短板,而长安所使用的混合动力技术不仅仅只在低速时使用电动机,在急加速的时候电动机也将辅助加速,这将会使车辆在任何时候都会有较为环保的排放。

普通版长安志翔内饰与混动版差不多

使用中度混合动力技术的志翔轿车百公里综合油耗将会控制在6.6L左右,而且在任何情况下排放都符合国Ⅳ标准,这将是国内第一款使用哈德金森的自主混合动力轿车。

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中度混合动力杰勋HEV

中度混合动力版杰勋(杰勋HEV)

中度混合动力版杰勋和志翔十分相似,同样使用了1.5L发动机和ISG电机,并且杰勋也是最快投产的一款混合动力轿车。不过长安方面表示:混合动力轿车将是最近15年以来最实用的绿色排放车型。

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长安杰勋混合动力解剖图

目前长安方面对以上混合动力车型已经完成设计,并且具备量产的能力,而由于量产数量有限,以及新能源车的政策问题,混合动力版杰勋将最先在重庆地区进行地方上市,然后在合适的市场条件下在逐渐普及到全国市

奇瑞汽车的“中度混合动力”

2007年6月,奇瑞A5 弱混合动力轿车(BSG)下线。同年11月,A5 BSG轿车投放芜湖出租车市场,迈出了自主品牌混合动力轿车产业化的第一步。BSG是一种具备怠速停机和启动功能的弱混合动力技术。

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奇瑞A5 BSG

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奇瑞A5 BSG

之后,奇瑞推出了ISG中度混合动力技术,并应用在A3和A5轿车上。2008年奥运会期间,奇瑞提供58辆A5 BSG与A5 ISG混合动力轿车作为奥运会服务用车。其中5辆A5 ISG轿车节油效果较为明显,整体节油率为15%~20%。与BSG相比,ISG技术更进一步,可以实现制动能量回收,电动机能够在车辆急加速时提供辅助动力。

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奇瑞A5 ISG

奇瑞A5 ISG

奇瑞A5 ISG混合动力系统由“1.3L汽油机+5速手动变速器+10kW电机+144V镍氢电池”组成,电池系统采用由江森自控公司研发的“即插式”镍氢(Ni-MH),电机采用永磁同步电机并带有电机控制系统、逆变器以及DC/DC转换器。该系统使整车动力达到1.6L排量水平,同时燃油节省率达到30%,并显著降低排放,达到欧V标准。

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奇瑞A3[综述 图片 论坛] ISG

奇瑞A3 ISG

奇瑞A3 ISG搭载有1.3L 473F汽油发动机和10KW的电动机。通过汽油发动机与电动发动机以扭矩叠加的方式进行动力混合,以提供整车最佳的动力运转效率与环保节能目标。奇瑞A3 ISG还具备Stop_Restart的怠速停等熄火起步启动的机能(BSG功能),以降低在车辆停等红灯或暂停时的油耗支出与废气排放。

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奇瑞A3 ISG

据悉,今年奇瑞将加大力度进行新能源车的推广,A3 ISG和A5 ISG两款中度混合动力车以及QQEV、S18等纯电动车将陆续投放市

国内在售的几款进口“混合动力”

本田思域[综述 图片 论坛]混合动力

思域混合动力是以汽油发动机为基础,电力发动机为辅。思域混合动力采用电动机与1.3L排量汽油发动机双工作的形式提供动力,汽油发动机最高输出功率为70kW,这与多数1.5L排量发动机所提供的动力相仿,而电动机会额外提供15kW的功率输出。扭矩输出方面,汽油发动机提供了123N.m,额外的103N.m扭矩输出则来自于电动机。此外,与汽油版思域不同的是混合动力版思域采用了带运动模式的CVT变速箱。去年6月份思域混合动力正式宣布上市,虽然和国产思域外形一样,但思域混合动力属进口车型。

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思域混合动力

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思域混合动力

雷克萨斯混合动力[综述 图片 论坛]车型

雷克萨斯GS[综述 图片 论坛] 450h使用的并非4.5L排量发动机,而是一台3.5L V6发动机,搭配一台最大功率为147kW的电动机,整套混合动力系统可以提供与V8形式的大排量发动机同等或以上水平的功率和扭矩。该车从静止加速至100km/h只需5.7秒,动力性毋庸置疑。油耗方面,GS 450h市区综合工况百公里实测油耗仅为8.5L,与普通的2.0L自然吸气发动机相当,优点非常明显。

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雷克萨斯GS 450h

雷克萨斯RX[综述 图片 论坛] 450h采用了3.5L型号为2GR-FXE的V6发动机,汽油发动机功率达到了183kW,而前后电动机的最大功率分别为123kW和50kW,其0-100km/h的加速时间只需7.8秒,但官方给出的百公里油耗仅有7L左右。该车的油电混合动力系统通过PCU动力控制模块组,让发动机和电动马达在所有的行驶状况中均能紧密合作。车辆在低速及怠速情况下行驶时仅由电力驱动。当加速时,PCU会同时启动汽油发动机和电动马达,提供双动力来源输出动力。而由减速刹车收集来的动能会转换为电能,存储于电池中循环利用。

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雷克萨斯RX 450h

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雷克萨斯LS[综述 图片 论坛] 600hL

雷克萨斯LS 600hL登陆国内的市场并不长,这款车去年12月才宣布上市,售价为人民币207.3万元。LS 600hL搭载了lexus雷克萨斯独创的油电混合动力系统及5.0L直喷V8汽油发动机。但该车的动力性堪比6.0L排量车型,不过油耗却只达到3.0L排量车型水平。同时LS 600hL还提供经济驾驶模式提醒,提示车主保持良好驾车习惯、降低能耗和排放。

奔驰S400混合动力

奔驰S400混合动力是奔驰第一款采用锂电池的大规模量产车型。S400混合动力所配备的锂离子电池加上3.5L的279马力/205千瓦V6汽油发动机并结合一台功率为20马力/15千瓦,扭矩为160牛•米的电动机。两者结合在一起可以产生299马力/220千瓦的功率和375牛•米的峰值扭矩。

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奔驰S400混合动力

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奔驰S400混合动力

配合7速手自一体变速器,可输出相当于4.0L发动机的动力,能够让这辆车在7.2秒内完成0-100公里/时的加速,这个成绩要比奔驰S350快1秒,但官方给出的百公里油耗仅为7.9升,同时二氧化碳排放也会远低于同级的S350。

延伸阅读:节油最靠谱 国内搭载启停系统车型解读

新能源车型已经成了每家车企践行低碳的研发方向,而业界也将节能减排的希望寄托在混合动力车型与纯电动车型上。但从目前的实际情况来看,这两种新能源车型无论是在成本和技术上都还面临一定的瓶颈,短期内无法大规模推广,为节能减排作出的贡献也相对有限。

然而有一种可行性非常强的技术,成本不高,但节能效果明显,非常有潜力成为未来几年内大规模应用的节能技术,那就是汽车“Start/Stop系统(启停系统)”。在几家自主品牌厂商也宣布将搭载这项技术后,国内消费者也对启停系统也给予了更多的关注,然而这项技术此前并不受重视,消费者对其了解也非常有限,到底什么是启停系统,它的节油效果怎样?看完下文你就明白了。

纯电动车型和混合动力车型在成本和技术上都还存在障碍

配备“启停系统”的车型在很多厂商的宣传中都被打上了“弱混”的表现,而事实上这样的产品还算不上真正的混合动力车型,为其提供动力的还是只有发动机,而“启动系统”的功能是尽量降低发动机在车辆停止怠速状态下的损耗。尽管也有电动机参与其中,但其并不会输出动力,只是作为发动机的启动之用。

“启停系统”工作原理解析

下面我们将模拟汽车在路过一个交通路口时启停系统的工作过程,通过这样的描述你应该能很快了解“启停系统”的工作原理。

“启停系统”在成本和节油效果上都有不错的表现

驾驶员坐在驾驶舱内,前方路口的红灯亮起,驾驶员踩下制动踏板,停车摘挡。这时候,Start/Stop系统自动检测:发动机空转且没有挂挡;防锁定系统的车轮转速传感器显示为零;电子电池传感器显示有足够的能量进行下一次启动。满足这三个条件后,发动机自动停止转动。

“启停系统”能使得车辆怠速的时间大大减少

“启停系统”在必要时会自动关闭或者手动关闭

而当信号灯变绿后,驾驶员踩下离合器,随即就可以启动“启动停止器”,并快速地启动发动机。驾驶员挂挡,踩油门,车辆快速启动。在高效的蓄电池技术和相应的发动机管理程序的支持下,启停系统在较低的温度下也能正常工作,只需短暂的预热过程便可激活。

“启停系统”可让发动机节油8%

以上介绍的一系列的“拆解动作”看似复杂,事实上这一过程短暂得几乎令人不易察觉,而且完全由启停系统自动完成。但正是在这一停一走的时间里,Star/Stop系统即可降低车辆8%的油耗和二氧化碳的排放。

“启停系统”在十字路口长时间等待时节油效果明显

据技术专家介绍,火花塞点火发动机燃烧过程中,暖机启动消耗的燃料仅相当于发动机怠速运转0.7秒,因此车辆停止时间只要高于1秒,就应当让发动机熄火,以降低排放、保护环境。

在拥堵的路况下,不断的启停可能会对舒适性造成一定的影响,可手动关闭启停系统

但在某些情况下,启停系统是不工作的, 比如蓄电池电量很低、车外温度过高或者过低时,发动机在很短暂的停车时也会继续工作;或者如果空调系统设在为挡风玻璃“防冰”、“防雾”挡上的时候发动机也不会熄火,即便此时车厢内温度并没有达到上述的温度的限值。

另外,在发动机关闭的时候,一旦出现蓄电池电量低于限定值、刹车系统内压力下降到某一点之下、车辆出现向前或者向后“溜车”等情况,发动机将会被毫无延迟地重新启动。

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作者: 范雅楠 编辑: robot

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