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新能源汽车3种夹杂动力手艺剖析

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电能作为将来汽车的动力之源,能完成高能效比及零排放,是一种相称抱负的动力。但因为现在电池及机电手艺的限定,使得纯电动车在续航里程及保护本钱上都比不上传统的燃料汽车。再加上纯电动车充电设备暂未完美,使得纯电动车暂不能提高。汽车生产商为此推出了夹杂动力汽车。夹杂动力汽车一方面排放较低,而另一方面在续航里程上和传统汽车无异。本文将为人人细致理会一下三种罕见的夹杂动力手艺。

● 夹杂动力汽车的定义:


夹杂动力汽车内部同时有传统的燃油发起机电效果,配合作为汽车的动力源供应。

夹杂动力体系动力总成构造的3种情势:汽车夹杂动力体系动力总成构造重要有以下3种。


1.并联式:发起机为主,电效果为辅,电效果平常没法零丁驱动汽车。体系输出动力即是发起机与电效果输出动力之和。代表车型有:本田CR-Z、别克君越eAssist。


2.混联式:重要靠机电,发起机为辅佐的,电效果和发起机都能零丁驱动汽车。因为体系中设置有自力发机电,因此体系输出动力大于发起机与电效果输出动力之和。混联式体系构造庞杂,但动力性能和燃油经济型都相称精彩。代表车型有:丰田普锐斯、丰田凯美瑞尊瑞、雷克萨斯CT200h。



3.串联式:只靠发机电行驶的电气汽车,设置的发起机输出的动力仅用于推进发机电发电。体系输出动力即是电效果输出动力。代表车型有:雪佛兰沃蓝达、比亚迪F3DM。

● 夹杂动力体系的另一种分类要领:


有时候我们会听说到“轻型”或“重型”夹杂动力汽车。这是另一种分类要领,下面来申明一下。

 1.轻型夹杂动力:轻型夹杂动力汽车没法零丁运用电效果驱动车辆。别克君越eAssist就是采纳了轻型夹杂动力体系,运用并联式构造,为车辆供应了能量接纳、车辆启停等功能。

2.中型夹杂动力:中型夹杂动力体系和轻型夹杂动力体系一样,由燃油发起机供应动力,电效果只起到辅佐作用。但中型夹杂动力体系在特定情况下(如低速巡航)能够零丁运用电效果驱动汽车。比方本田的IMA夹杂动力体系就是采纳并联式构造的中型夹杂动力体系。

  3.重型夹杂动力:重型夹杂动力体系中的发起机和电效果都能零丁驱动车辆行驶。如丰田的THS夹杂动力体系就是混联式构造的重型夹杂动力体系。运用THS体系的第三代普锐斯Hybrid采纳的电效果最大功率到达60kW,最大扭矩到达207Nm,足以推进汽车举行中低速行驶。

● 关于插电式夹杂动力汽车: 


插电式夹杂动力汽车的重要特征是其充电电池能够运用外部电源充电。插电式夹杂动力汽车平常为重型夹杂动力汽车,能够运用电效果零丁驱动车辆。雪佛兰的沃蓝达就是一款插电式夹杂动力汽车产品。沃蓝达内置了1.4L汽油发起机、主电效果(最大功率111kW,最大扭矩368Nm)以及辅佐电效果/发机电。其汽油发起机仅用于对电池充电,并不直接驱动车辆,属于串联式夹杂动力体系。


并联式夹杂动力体系剖析


1)体系构成

本田IMA体系是异常典范的并联式夹杂动力体系,至今已发展到第六代并应用在本田最新的CR-Z、思域、飞度等车型上。下面,我们就以IMA体系为例来申明一下并联式夹杂动力体系的构造。


 IMA体系由4个重要部件构成,个中包含:发起机、机电、CVT变速箱以及IPU智能动力单位构成。电效果庖代了传统的飞轮用于坚持曲轴的运转惯性。整套体系的构造异常紧凑,和传统汽车比拟仅是IPU模块占用了分外的空间。

2)部件剖析


IMA体系的发起机经由过程搭载本田的i-VTEC(气门正时及生成可变手艺)、i-DSI(双火花塞递次点火手艺)以及VCM(可变气缸手艺)来完成下降油耗的目标。国内的入口的本田CR-Z采纳的是顶置单凸轮轴1.5L的i-VTEC发起机,最大功率83kW,最大扭矩145Nm,实测百公里油耗约5.4L。IMA体系中的发起机和传统车型中的发起机并没有太大区分,只是在调校上更倾向于节约燃料

IMA体系的机电安装在发起机与变速箱之间,因为机电较薄且构造紧凑,行内子俗称“薄片机电”。国内贩卖的CR-Z上采纳的薄片机电最大功率10kW,最大扭矩78Nm。明显,如许的机电只能起到辅佐的作用。而因为IMA体系能够在特定情况下(如低速巡航)零丁驱动汽车,而被划分到中型夹杂动力汽车行列。

IMA体系的变速箱采纳的是一般CVT变速箱。在国内贩卖的CR-Z上采纳的变速箱是模仿7速CVT变速箱,以取得平顺的换挡体验及较高的换挡效力。


IMA体系的IPU智能动力单位是由PCU动力掌握单位和电池构成。个中PCU又包含BCM电池监控模块、MCM机电掌握模块以及MDM机电驱动模块构成。

(3)事情逻辑

IMA体系的事情逻辑包含起步加快、急加快、低速巡航、轻加快和高速巡航、减速以及泊车。


起步加快时,发起机以低速配气正时状况运转,同时机电供应辅佐动力,以完成疾速加快性能,同时到达节油的目标 


      急加快时,发起机以高速配气正时状况运转,此时电池给机电供电,机电与发起机配合驱动车辆,提高整车的加快性能。


低速巡航时,发起机的四个气缸的进排气阀悉数封闭,发起机住手事情,车辆以纯电动体式格局驱动车辆。


轻加快和高速巡航时,发起机以低速配气正时状况运转,此时发起机事情效力较高,零丁驱动车辆,电效果不事情。


减速或制动时,发起机封闭,机电此时以发机电体式格局事情,将机器能最大限制地转化为电能,储存到电池包中。车辆制动时,制动踏板传感器给IPU一个信号,计算机掌握制动体系,使机器制动和机电能量回馈之间制动力谐和,以获得最大水平的能量回馈。


车辆住手时,发起机自动封闭,削减燃料损失和排放。当制动踏板松开时,发起机自动启动。


混联式夹杂动力体系剖析

1)体系构成

专论 || 日本推动电动汽车生长的政策措施 | 中国汽车报

日本汽车的“节能环保”技术享誉世界,这离不开法规和政策的长期引导。1970年代石油危机的爆发导致日本经济增速放缓,迫使日本重新审视产业发展方式,引导全部产业向节能减排转型升级。推广电动汽车是日本进一步加速汽车节能减排的重要途径,其推进电动汽车发

,增程器,

丰田THS体系是典范的混联式夹杂动力体系,至今已发展到第二代。THS是“Toyota Hybrid System”的缩写,最早被用于97年10月宣布的第一代普锐斯(Puris)上。下面我们就以最新的THS-II体系对混联式夹杂动力体系举行诠释。


THS-II体系重要部件有汽油发起机、永磁交换同步机电、发机电、高性能金属氢化物电池盒以及功率掌握单位。最新的第三代普锐斯和凯美瑞尊瑞采纳的就是THS-II夹杂动力体系。

(2)部件剖析


      采纳THS-II体系的第三代普锐斯运用的发起机是1.8L的5ZR-FXE发起机,而2012款凯美瑞尊瑞采纳的是2.5L的4AR-FXE发起机。上面提到的这两款发起机均采纳了能效相对较高的阿特金森轮回

阿特金森轮回:

  阿特金森轮回是一种高压缩比,长膨胀路程的内燃机事情轮回。阿特金森轮回发起机经由过程推延进气门封闭及推延排气门翻开使得熄灭发生的能量更充分地被应用,是一种能效比较高的发起机品种。传统阿特金森轮回发起机低速扭矩输出较弱,较长的做工路程不利于高速运转。跟着四冲程发起机配气机构掌握手艺的日趋成熟(本田VTEC、丰田VVT、宝马Valvetronic),使得阿特金森轮回发起机的性能有了极大的提高。在面对燃油危急的本日,阿特金森轮回发起性能效较高的上风便凸显出来了。


THS-II体系的症结也是最为庞杂的部件就是由两台永磁同步机电及行星齿轮构成的动力分派体系。

THS-II体系中带有两台电效果——MG1和MG2。MG1重要用于发电,必要时可推进汽车。MG2重要用于推进汽车。而MG1、MG2以及发起机输出轴被衔接到一套行星齿轮机构的太阳轮、齿圈和行星架上。动力分派就是经由过程功率掌握单位掌握MG1和MG2机电,经由过程行星齿轮机器机构举行奇妙分派的。因为运用了这类立异的动力分派体式格局,THS-II体系甚至连变速箱也不须要了,发起机输出经由牢固减速机构减速后直接驱动车轮。

很明显,丰田THS-II体系的庞杂度要比上面提到的本田IMA体系凌驾很多。虽然掌握体系庞杂,但其构造尚算紧凑,省去了巨大的变速箱下降了车身分量,关于车辆的燃油经济性有相称大的协助。

(3)事情逻辑

为相识THS-II体系的事情逻辑,我们经由过程视频先来进修一下行星齿轮运作的基本道理。下面我们来看看THS-II的核心部件——动力分派体系的事情道理。在下面剖析中,发机电MG1我们简称为MG1,电效果MG2我们简称为MG2。


发起机启动时,电流流进MG2经由过程电磁力牢固行星齿轮的齿圈,MG1作为启效果迁移转变太阳轮,太阳轮动员行星架迁移转变,与行星架衔接的发起机曲轴迁移转变,发起机启动。


怠速时,电流流进MG2牢固行星齿轮的齿圈,发起机动员行星架迁移转变,行星架动员太阳轮迁移转变,与太阳轮衔接的MG1发电给电池充电。


车辆起步时,发起机停转,行星架被牢固。MG2驱动行星齿轮齿圈,推进车辆行进。此时,MG1处于空转状况。


车辆起步时,如须要更多动力(驾驶员深踩油门或检测到负载过大),MG1迁移转变启动发起机。


车辆起步时,发起机驱动MG1发电并供应推进MG2运转的电能。 


在轻负荷下加快时,发起机驱动MG1发电并供应推进MG2运转的电能,MG2供应附加的驱动力用以补充发起机动力。

在重负载下加快时,发起机驱动MG1发电并供应推进MG2运转的电能。MG2供应附加的驱动力用以补充发起机动力。电池会依据加快水平给MG2供应电流。


降挡(D挡)时,发起机停转,MG1空转,MG2被车轮驱动发电给电池充电。


减速(B挡)时,MG2发生的电能供应MG1,MG1驱动发起机。此时发起机断油空转。MG1输出的动力成为发起机制动力。


倒车时,只运用MG2作为倒车动力。


串联式夹杂动力体系剖析


(1)体系构成


Voltec夹杂动力体系是通用汽车的E-Flex插座充电式夹杂动力驱动体系的最新版本,采纳1台小型的发起机、2台电效果对车辆举行综合驱动的体系沃蓝达上采纳的是容量为16kWh的360V锂电池组,电池构成T型安排,隐蔽于后排座椅下及车身中部,纯电动最高行驶里程可达80km。全部Voltec夹杂动力体系包含汽油发起机、综合动力分派体系、高容量锂电池以及电力掌握单位。

(2)部件剖析


沃蓝达的动力体系由2台电效果(最大功率离别为111kW和55kW)和1台发起机(最大功率为63kW)构成,发起机仅用于发电。个中功率较大的电效果重要用于驱动车辆,而功率较小的电效果重要用于发电。


2台电效果和1台发起机经由过程1个行星齿轮机构以及3个离合器构成了动力发生/接纳/分派体系。和上文提到的丰田THS体系一样,Voltec体系一样运用行星齿轮组奇妙地完成了动力的综合分派。所差别的是,在Voltec体系中,太阳轮衔接到电效果,行星架衔接到减速机构直接输出动力到车轮,而齿圈则依据实际情况衔接到动力分派体系的壳体(牢固)或许衔接到发机电和发起机。

(3)事情逻辑


要相识体系的事情逻辑,首先要相识动力分派体系的构造。从Voltec的动力分派体系的掌握体式格局与THS体系有肯定的区分,Voltec体系经由过程3个离合器来掌握动力的分派。我们把这三个离合器离别命名为C1、C2、C3。C1用于衔接行星齿轮齿圈与动力分派机构壳体(牢固);C2用于衔接发机电与行星齿轮齿圈;C3用于衔接发起机与发机电。体系构造简图可参看下图。


Voltec夹杂动力体系一共有5种事情形式,离别为:EV低速形式、EV高速形式、EREV夹杂低速形式、EREV夹杂高速形式以及能量接纳形式。


处于EV低速形式时,C1吸合,C2、C3松开,发起机停转。齿圈被牢固,电效果推进太阳轮迁移转变,行星架因太阳轮的迁移转变而迁移转变,把动力传输到减速齿轮并通报到车轮。


处于EV高速形式时,C2吸合,C1、C3松开,发起机停转。发机电此时充任电效果事情,推进齿圈迁移转变。同时,功率较大的另一个电效果推进太阳轮迁移转变。齿圈和太阳轮同时迁移转变,动员行星架迁移转变,从而把动力传到车轮。发机电充任电效果推进齿圈迁移转变,下降了与太阳轮衔接的另一电效果的转速,提高了其动力运用率。


      处于EREV低速形式时,C1、C3吸合,C2松开,发起机运转。此时,发起机推进发机电发电,并为电池充电;同时电池为电效果供电推进太阳轮迁移转变,因为齿圈牢固,行星架追随太阳轮迁移转变,从而把动力传到车轮。



处于EREV高速形式时,C2、C3吸合,C1松开,发起机运转。此时,发起机与发机电转子衔接后推进齿圈迁移转变同时发电,电效果推进太阳轮迁移转变。齿圈和太阳轮同时迁移转变,动员行星架迁移转变,从而把动力传到车轮。发起机推进齿圈迁移转变,下降了与太阳轮衔接的另一电效果的转速,提高了其动力运用率。


处于能量接纳形式时,C1吸合,C2、C3松开,发起机停转。车轮动员行星架迁移转变,因为齿圈牢固,太阳轮跟着行星架迁移转变。此时,功率较大的电效果作为发机电对电池充电。

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