混合動(dòng)力汽車技術(shù)(混合動(dòng)力汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀)

串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)共同構(gòu)成混合動(dòng)力的三部曲，我們來看看它們各自的優(yōu)勢和不足都有什么。

隨著燃油消耗的監(jiān)管日益嚴(yán)格，純電動(dòng)車和混合動(dòng)力汽車這類新能源車型的數(shù)量也是不斷增長，根據(jù)國家工信部的數(shù)據(jù)顯示，2017年1－6月，新能源汽車生產(chǎn)21.2萬輛，銷售19.5萬輛，同比增長19.7%和14.4%。而混合動(dòng)力車型作為較早出現(xiàn)在市場中的新能源車型，也成為了眾多品牌的必備，像謳歌的NSX、寶馬的i8、豐田的普銳斯以及別克的君越。

這當(dāng)中既有NSX這樣追求性能的超級(jí)跑車，也有普銳斯這種旨在降低油耗的家用車。因此不難看出混合動(dòng)力的目的基本上就是兩種：提高性能、降低油耗。不論為了什么目的使用混合動(dòng)力的方式，無外乎就是串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式這三種形式。那么今天我們就來聊一聊“串、并、混”，這混合動(dòng)力的三部曲。

串聯(lián)式

在串聯(lián)式結(jié)構(gòu)當(dāng)中，內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生機(jī)械能經(jīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成為電能，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電，電動(dòng)機(jī)用來驅(qū)動(dòng)車輪。

這種連接方式中，內(nèi)燃機(jī)與發(fā)電機(jī)通過機(jī)械裝置進(jìn)行連接，共同組成一個(gè)模塊。這個(gè)模塊所產(chǎn)生的電能一部分給車輛的儲(chǔ)能裝置充電，另一部分提供給驅(qū)動(dòng)車輪的電動(dòng)機(jī)。此時(shí)，車輪的驅(qū)動(dòng)力全部來自于電動(dòng)機(jī)，而內(nèi)燃機(jī)的作用是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)為電動(dòng)機(jī)提供能量。

串聯(lián)式混合動(dòng)力最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠保證內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件相對(duì)于路況和車速是獨(dú)立的，這樣就可以讓內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)保持在最佳工況點(diǎn)附近，對(duì)于節(jié)省燃油有著很大作用。同時(shí)，由于內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)的模塊與電動(dòng)機(jī)可以只進(jìn)行電氣連接，所以串聯(lián)式結(jié)構(gòu)對(duì)于車型的動(dòng)力布局也有著很大的自由度，你可以把內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)放置在車上任何你喜歡的位置。

不過串聯(lián)式的結(jié)構(gòu)短板也十分明顯，由于是通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪，所以電動(dòng)機(jī)作用在車輪上的力必須大于車輛所受到的最大行駛阻力，于是就需要使用大功率電動(dòng)機(jī)來解決這個(gè)問題，這樣會(huì)使電動(dòng)機(jī)的體積和質(zhì)量有所增大，會(huì)在一定程度上增加整車的重量。

此外，內(nèi)燃機(jī)輸出的機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，再通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳遞給驅(qū)動(dòng)輪。因此能量損失比較大，能量轉(zhuǎn)換的綜合效率較低。

以寶馬i3為例，i3的增程式混合動(dòng)力版本含有一臺(tái)0.65升的雙缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)電池組中的電量不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)為電池組進(jìn)行充電，以此來提升車輛的續(xù)航里程。

這臺(tái)0.65升的雙缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有直接參與車輪的驅(qū)動(dòng)，而是像我們前文中說的那樣為儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。發(fā)動(dòng)機(jī)只是在續(xù)航里程告急的時(shí)候才會(huì)進(jìn)行工作，因此寶馬i3的增程式混合動(dòng)力版續(xù)航里程要比純電動(dòng)版多170公里左右，達(dá)到了約300公里。

并聯(lián)式

并聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)是相對(duì)獨(dú)立的。此時(shí)可以由內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪，也可以共同驅(qū)動(dòng)車輪。

由于這種方式?jīng)]有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，所以電動(dòng)機(jī)又可以作為發(fā)電機(jī)使用，在車輛制動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率高于驅(qū)動(dòng)車輛所需功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)將多余的能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中。在車輛進(jìn)行急加速的時(shí)候，內(nèi)燃機(jī)就會(huì)和電動(dòng)機(jī)共同作用，使車輪能夠獲得更大的動(dòng)力。

并聯(lián)式混動(dòng)由于能夠讓內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輪，所以會(huì)獲得更強(qiáng)勁的動(dòng)力，對(duì)于車輛提速有較大作用。由于這種方式?jīng)]有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，對(duì)于車輛的減重也有一定幫助。而且電動(dòng)機(jī)因?yàn)椴恍枰o車輛提供全部的驅(qū)動(dòng)力，功率可以比較小，成本也有所降低。

當(dāng)然并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也很突出，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)會(huì)作為車輪動(dòng)力的直接來源，所以并聯(lián)式結(jié)構(gòu)仍然需要變速器來進(jìn)行機(jī)械能的傳遞，即使是在純電力驅(qū)動(dòng)的時(shí)候仍然需要變速器，因此機(jī)械效率的損失也比較大。同時(shí)，由于內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)都可以作為車輪動(dòng)力的直接來源，因此并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的組成和布局都會(huì)比較復(fù)雜。

像別克的2016款君越、比亞迪秦就是采用了并聯(lián)式的混合動(dòng)力技術(shù)。

別克2016款君越的動(dòng)力系統(tǒng)是由一臺(tái)1.8升自吸發(fā)動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)所組成的。

通過示意圖我們可以看到，兩臺(tái)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)都能夠?qū)囕啴a(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)與兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間通過兩套離合器和兩組行星齒輪相連接，并配合ECVT變速箱實(shí)現(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式之間的無縫切換。

當(dāng)車輛急加速的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)會(huì)共同產(chǎn)生動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輪，也能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪。

混聯(lián)式

混聯(lián)式混動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)動(dòng)力分配裝置。內(nèi)燃機(jī)輸出的機(jī)械能一部分通過動(dòng)力分配裝置傳遞給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，另一部分通過發(fā)電機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)提供電力或者對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。而電動(dòng)機(jī)的電能，一部分來自于內(nèi)燃機(jī)，另一部分源于儲(chǔ)能裝置所儲(chǔ)備的電能。在車輛進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)將能量回收到儲(chǔ)能裝置中。

混聯(lián)式混動(dòng)系統(tǒng)充分發(fā)揮了串聯(lián)式與并聯(lián)式各自的優(yōu)勢。在高速行駛時(shí)，系統(tǒng)采用并聯(lián)式工作方式；在城市道路當(dāng)中，系統(tǒng)可以使用串聯(lián)式工作方式。這樣可以使車輛在更為復(fù)雜的工況下通過各部件的優(yōu)化匹配，使系統(tǒng)始終在最優(yōu)化的狀態(tài)下工作，以此獲得最大的經(jīng)濟(jì)性。

混聯(lián)式集合了串聯(lián)與并聯(lián)各自的優(yōu)點(diǎn)，既可以在中低速條件下單獨(dú)使用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，也能夠在需要強(qiáng)大動(dòng)力的時(shí)候讓內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輪，對(duì)于節(jié)省燃油和提高動(dòng)力都有很大幫助。但是不足之處在于，它的控制動(dòng)力分配的策略復(fù)雜，對(duì)于車載電腦要求較高，同時(shí)由于零部件的增加，所以在布局上也會(huì)變得復(fù)雜。

十代雅閣所采用的混動(dòng)技術(shù)就是混聯(lián)式混合動(dòng)力。

整個(gè)混動(dòng)系統(tǒng)通過“切換”兩套動(dòng)力的運(yùn)行時(shí)機(jī)，來相互彌補(bǔ)各自的不足，兩套動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)被放大。不過i-MMD的復(fù)雜之處在于PCU控制單元。當(dāng)要越過各自動(dòng)力最高效節(jié)能的工況時(shí)，通過PCU單元控制含有三個(gè)齒輪結(jié)構(gòu)的電動(dòng)CVT來彌補(bǔ)切換。它既擁有插電混動(dòng)車的一些原理，還發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)在巡航狀態(tài)更省油的特性，降低了電動(dòng)機(jī)在高速巡航工況的動(dòng)力消耗。

總結(jié)：相對(duì)于純電動(dòng)車，混合動(dòng)力似乎更容易讓人接受，特別是在續(xù)航里程的問題上。但是混合動(dòng)力并非能夠在經(jīng)濟(jì)和性能兩者中做到完美，更多是將廠商對(duì)于目標(biāo)的進(jìn)一步放大，或者節(jié)油好、或者提速猛。

現(xiàn)在的汽車市場中混動(dòng)車型不在少數(shù)，但是由于路況和駕駛習(xí)慣等一系列因素，并不是所有的混動(dòng)車型都會(huì)非常省油。不過省油這個(gè)全民追求的終極奧義在未來的日子里依舊會(huì)是各大品牌研究的重點(diǎn)課題，不論是內(nèi)燃機(jī)還是新能源，總有一種動(dòng)力組合會(huì)讓很多車迷朋友大呼過癮。

想要了解更多汽車資訊，也可以請關(guān)注G哥私人微信賬號(hào)“goshijia2015”，我們在群里等你。