從廣義的定義來看,混合動力車輛、插電式混合動力車輛以及純電動車輛都可以劃歸為新能源汽車產(chǎn)品??梢钥隙ǖ氖?,經(jīng)濟(jì)節(jié)能的特性以及更加貼近于眼下汽車社會運(yùn)作方式都讓混合動力以及插電式混合動力車型將在很長一段時間內(nèi)變得無可替代。

電動汽車動力技術(shù)大盤點(diǎn) 混動是新能源車市主流

  毫無疑問的,眼下的汽車社會正在邁向全新的新能源時代。而新能源動力的出現(xiàn)將徹底改變汽車社會運(yùn)行了一百余年的固有模式,同時還將建立一套全新的新能源車運(yùn)作體系。而在正式進(jìn)入新能源時代之前,我們還會面對新能源技術(shù)的大爆發(fā)。關(guān)于新能源技術(shù)即將帶來的社會變革以及新能源車普及階段的問題,筆者已經(jīng)多次撰文進(jìn)行過描述,所以今天咱們不妨拋開此前那些陽春白雪的論調(diào) ,從最根本的地方來看看,新能源車到底是個什么東西?

  既然都已經(jīng)說了從最根本的地方來看什么是新能源車,那么必然就要從新能源車發(fā)展的動力說起。為什么會有新能源車呢?很簡單,源于主被動兩個方面的原因。在主動層面上,世界汽車科技的進(jìn)步已經(jīng)為新能源動力的發(fā)展提供了生長的土壤。而在被動的層面上,法規(guī)的驅(qū)動成為促使新能源車快速發(fā)展的主要動力。按照目前國際上主流的幾種法規(guī)限制來劃分,可分為碳排放法規(guī)和油耗限值。以2020年的限值為例,規(guī)定最為嚴(yán)苛的歐盟規(guī)定汽車產(chǎn)品平均二氧化碳排放量必須達(dá)到95克每公里。在油耗限值方面,中國政府要求在2020年乘用車平均油耗要降低到5L每百公里。以現(xiàn)有的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)來看,要在2020年滿足歐盟的碳排放法規(guī)以及油耗限值已經(jīng)不是特別實(shí)際。另一個方面,各項(xiàng)法規(guī)在計(jì)算碳排放量以及油耗平均值時都會對新能源車網(wǎng)開一面,比如在分母上將滿足要求的新能源車銷量乘兩倍,比如對于純電續(xù)航里程超過50公里的插電式混合動力車型按零油耗計(jì)算等等。無疑,政策的利好也驅(qū)動了企業(yè)更熱衷于去研發(fā)新能源汽車。

  根據(jù)業(yè)內(nèi)的共識,新能源車是指采用了非常規(guī)車用燃料作為動力來源,或者使用常規(guī)車用燃料,但采用新型車載動力裝置。綜合動力控制和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù),形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。所以從廣義的定義來看,混合動力車輛、插電式混合動力車輛以及純電動車輛都可以劃歸為新能源汽車產(chǎn)品。

  對于采用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)混合驅(qū)動的新能源車輛,又提出一個電動機(jī)額定功率與發(fā)動機(jī)最大功率的比值的概念來進(jìn)行劃分,這個比值被稱之為混合度。一般情況下,混合度在5-10%之間被定義為弱混、10-15%為輕混、15-40%為中混、40%以上則為重度混合。以目前一百千瓦左右的內(nèi)燃機(jī)最大輸出功率來看,混合動力的電動機(jī)額定功率涵蓋5千瓦到30千瓦左右的區(qū)間。在結(jié)構(gòu)形式方面,又可分為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)、并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)以及混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)三種。

  串聯(lián)式的混合動力最大的特點(diǎn)就在于發(fā)動機(jī)與車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)完全不產(chǎn)生連接,發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)構(gòu)成一個整體為電動機(jī)和電池服務(wù)。其最大的特點(diǎn)就在于結(jié)構(gòu)簡單,非常容易布置。但是在這種情況下,電動機(jī)作為整車的主要動力來源必須擁有足夠大的額定功率,容易造成整車質(zhì)量的增加以及成本的增加。所以這種結(jié)構(gòu)形式目前主要運(yùn)用于啟停和制動較為頻繁的城市公交,在乘用車方面倒是很少采用這樣的結(jié)構(gòu)形式。

  乘用車方面用得更多的還是并聯(lián)式和混聯(lián)式兩種結(jié)構(gòu)形式,并聯(lián)式混合動力最大的特點(diǎn)在于發(fā)動機(jī)與車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)有機(jī)械連接,通過離合器實(shí)現(xiàn)電動機(jī)和發(fā)動機(jī)對車輛的驅(qū)動,一般來說,并聯(lián)式的混合動力系統(tǒng)會在發(fā)動機(jī)與電動機(jī)之間、電動機(jī)與變速箱之間分別布置一套離合器,由此實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)和電動機(jī)對于車輛的同時驅(qū)動。

  混聯(lián)式的結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)就在于增加了一套行星齒輪機(jī)構(gòu),通過行星齒輪的多方位連接特性,實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)式混合動力和并聯(lián)式混合動力的輸出特性。具體點(diǎn)說,通過行星架與發(fā)動機(jī)連接,發(fā)動機(jī)的驅(qū)動力可直接驅(qū)動車輪。齒圈軸與電動機(jī)連接,同樣用于驅(qū)動車輪,而太陽輪則與發(fā)電機(jī)連接,用于驅(qū)動電機(jī)或者向蓄電池充電,在車輛啟動時發(fā)電機(jī)還可以作為電動機(jī)使用。與串聯(lián)式相比,混聯(lián)式增加了發(fā)動機(jī)與驅(qū)動系統(tǒng)的連接,與并聯(lián)式相比,混聯(lián)式則弱化了發(fā)動機(jī)的作用,保證了發(fā)動機(jī)最優(yōu)的運(yùn)行工況。而在并聯(lián)式和混聯(lián)式的結(jié)構(gòu)形式下,又演變出了多種不同的構(gòu)型。

  先來看最基本的弱混,弱混動力的實(shí)現(xiàn)方式主要靠起動機(jī)的升級進(jìn)行,目前業(yè)界主流的兩種弱混動力是通過增強(qiáng)型啟動電機(jī)系統(tǒng)(STT)以及皮帶輪電機(jī)系統(tǒng)(BSG)兩種結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)的。其最大的特點(diǎn)在于電動機(jī)不直接驅(qū)動變速箱,而是通過輔助發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的提升。在經(jīng)濟(jì)性方面相比于普通車型提升5%左右。

  電機(jī)參與度更高的中強(qiáng)混合動力系統(tǒng)構(gòu)型中又可分為單電機(jī)系統(tǒng)和雙電機(jī)系統(tǒng)兩種。單電機(jī)系統(tǒng)就是最簡單的通過兩套離合器實(shí)現(xiàn)并聯(lián)式結(jié)構(gòu),最大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于電動機(jī)位于變速箱之前。采用這種構(gòu)型的混合動力車型為本田的混合動力飛度等,以驅(qū)動形式來看又可分為前驅(qū)車型架構(gòu)、后驅(qū)/四驅(qū)車型架構(gòu)兩種。

  而雙電機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)又分為雙電機(jī)混聯(lián)動力分流系統(tǒng)、雙電機(jī)分軸驅(qū)動系統(tǒng)、雙電機(jī)電驅(qū)動變速箱三種。其中,雙電機(jī)混聯(lián)動力分流系統(tǒng)就是最基本的混聯(lián)式混合動力,發(fā)電機(jī)在這一架構(gòu)中可以起到一個電動機(jī)的作用。通過動力耦合機(jī)構(gòu)將驅(qū)動力傳遞至固定的車橋。

  而雙電機(jī)分軸驅(qū)動系統(tǒng)相對而言較為簡單,由于傳統(tǒng)動力和電動動力被均分到前后兩個軸上,所以并不需要諸如行星齒輪或離合器這樣的動力耦合機(jī)構(gòu)。而且還能夠輕松的實(shí)現(xiàn)四驅(qū)、更有助于軸荷分配等。所以這一結(jié)構(gòu)目前被大部分的歐洲汽車企業(yè)所運(yùn)用,代表車型寶馬2系插電式混合動力版。第三種結(jié)構(gòu)形式為電驅(qū)動變速箱,不同于其他兩種雙電機(jī)模式的是,這種結(jié)構(gòu)更加簡單,電動機(jī)直接驅(qū)動變速箱,而傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)則加入BSG等技術(shù)。代表車型就是比亞迪秦。

  而純電動動力無疑是新能源車時代發(fā)展的極致,根據(jù)電動機(jī)的布置形式不同,純電動動力又可分為單電機(jī)形式、輪邊電機(jī)形式以及輪轂電機(jī)形式。以動力源來劃分又可以劃分為燃料電池動力以及充電電池動力。

  單電機(jī)的架構(gòu)是目前相對主流的方式,在動力布置方面與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛相似,對于前置車型而言,僅僅需要替代傳統(tǒng)車型的發(fā)動機(jī)就可以實(shí)現(xiàn),而傳統(tǒng)車型的其他技術(shù)完全可以沿用。所以成本相對較低,是目前國際上主流的布置形式。而輪邊電機(jī)則是把電動機(jī)布置在每個驅(qū)動輪附近,由電動機(jī)對車輪進(jìn)行單獨(dú)控制,由此可省略傳動軸、差速器等部件。由于沒有專門的發(fā)動機(jī)艙,所以空間布置也要更加靈活,代表車型就是特斯拉Model S。輪轂電機(jī)則是在輪邊電機(jī)的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步,直接把電機(jī)與輪轂連接,完全可以取消剎車。目前這一方式還處于論證階段。

  講到這里,有關(guān)眼下新能源車的最最淺顯的劃分也可以告一段落??偟恼f來,新能源技術(shù)眼下正處于一個百花齊放的狀態(tài),最終市場會選擇哪一種方式,還有待時間的論證。不過可以肯定的是,經(jīng)濟(jì)節(jié)能的特性以及更加貼近于眼下汽車社會運(yùn)作方式都讓混合動力以及插電式混合動力車型將在很長一段時間內(nèi)變得無可替代。并在很長一段時間內(nèi)成為新能源時代的主流產(chǎn)品。

[責(zé)任編輯:陳語]

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