汽车发明之初,汽车工程师就意识到机械化传动系统是动力损耗的“刽子手”。想想看,发动机输出的动力不仅需要维持一大堆离合器和齿轮的转动,还需要克服它们一直产生的摩擦力,这简直就是浪费燃油。然而,一些有天赋的工程师意识到,用电流代替机械机构中动力的传递,不仅避免了动力的损失,而且具有非常广泛的扭矩平台。使用电机可以代替复杂的传动机构,从而使汽车的动力传动系统变得简单。
100多年前,费迪南德·波舍尔(Ferdinand Porschel)率先将电动机引入汽车,并开发出第一辆混合动力电动汽车。
但在那个年代,电气系统还不够发达,油电混合动力系统不仅笨重而且极其可靠,无法大规模使用。直到21世纪,混合动力系统才被广泛应用于民用汽车。今天,各种混合动力汽车已经来到我们面前,这些汽车的混合动力系统有哪些精妙之处?在这里,边肖将通过三款混合动力中型汽车为您分析它们。
广汽丰田-凯美瑞2018款2.5HG
1997年,丰田THS-I混合动力系统与普锐斯一同推出。经过20多年的发展,今天的丰田THS系统几乎已经非常成熟。2018款广汽丰田-凯美瑞上的THS-II系统采用了以行星齿轮机构为核心的功率分流装置(PSD)。PSD简单而巧妙。整个系统中的汽油机和两个电机通过行星齿轮机构耦合,电机主要用于辅助汽油机。
THS-II的混合逻辑主要有三个部分。车辆启动时,两台电机提供全部动力,汽油机不工作。当需要进一步加速时,汽油发动机启动并向车轮输出动力。因此,THS-II系统的汽油机大部分时间都能以经济转速工作,尽可能避免启动、怠速等高油耗工况;车辆急加速时,汽油机提供主要动力,电动机辅助加速;当车辆制动时,THS-II的两个电机都将成为发电机,以回收车辆的动能并将其储存在电池中。
丰田THS-II混合动力系统的主要优势在于结构简单可靠。同时,2018款凯美瑞2.5HG搭载的2.5L发动机热效率高达41%,全球第一。
不过这套缺点也很明显,就是电机和发动机一直处于耦合状态。在只有汽油机提供驱动力的情况下,电机也必须保持转动。在电池不满足的情况下,电机当然可以作为发电机给电池充电,但是在充满电的情况下,会给发动机增加多余的阻力。
广汽本田-雅阁2018款锐界混动2.0L
2018款广汽本田-雅阁锐混动搭载第三代i-MMD系统。与第二代i-MMD系统相比,该系统最显著的变化是采用了热效率为40.6%的2.0L阿特金森循环发动机,整个系统的体积也比上一代有所缩小。
与丰田THS系统最大的不同是,在本田的i-MMD混合动力系统结构中,电机和汽油发动机都是驱动车轮的主要力量,在不同的工况下相互支撑。
i-MMD混合动力系统提供三种驾驶模式:
EV驱动模式,主要用于车辆低速行驶,电机提供全部驱动力;
在混合驱动模式下,车辆也是由电机驱动,但此时启动发动机驱动发电机为系统供电;
在发动机的直驱模式下,发动机输出的动力会通过离合器直接驱动车轮。此时,发动机和电机共同工作,为车辆提供充沛的动力。
雅阁的锐混动i-MMD系统相比凯美瑞混动的THS-II,优势在于汽油机和电动机的耦合可以通过离合器断开,不同模式下汽油机和电动机的配合更加默契。此外,雅阁锐混动i-MMD系统电机的最大输出扭矩高达315n·m,使得该车拥有非常好的加速体验。
上汽通用别克-君越2018款30H
君越30H搭载的HEV全混动系统是最新一代的电驱动系统。其燃油发动机为1.8L自然吸气发动机,与丰田THS-ⅱ相似。它采用行星齿轮机构实现发动机和电动机的耦合,但HEV全混合动力系统采用双排行星齿轮机构和两个离合器的组合,使发动机在更大的转速范围内经济工作,实现多种驱动模式。
从机械结构上来说,虽然HEV全混动系统和丰田THS-ⅱ一样,倾向于用电动机辅助燃油发动机,但是HEV全混动系统的电动机可以辅助发动机在低、中、高转速下输出动力,而丰田THS-ⅱ的电动机主要工作在低、中速。
动力方面,HEV全混动系统最大综合输出扭矩可达380n·m,0-100km/h加速时间仅为8.9s,百公里油耗为4.7L/100km。
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