車用柴油機技術之混合動力
通常所說的混合動力一般是指油電混合動力,即燃料(汽油,柴油等)和電能的混合。混合動力汽車是有電動馬達作為發(fā)動機的輔助動力驅動汽車。
優(yōu)點
混合動力汽車的燃油經(jīng)濟性能高,而且行駛性能優(yōu)越,混合動力汽車的發(fā)動機要使用燃油,而且在起步、加速時,由于有電動馬達的輔助,所以可以降低油耗,簡單地說,就是與同樣大小的汽車相比,燃油費用更低。
而且,輔助發(fā)動機的電動馬達可以在啟動的瞬間產生強大的動力,因此,車主可以享受更強勁的起步、加速。同時,還能實現(xiàn)較高水平的燃油經(jīng)濟性
混合動力系統(tǒng)的分類
A、根據(jù)混合動力驅動的聯(lián)結方式,混合動力系統(tǒng)主要分為以下三類:
一是串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內燃機直接帶動發(fā)電機發(fā)電,產生的電能通過控制單元傳到電池,再由電池傳輸給電機轉化為動能,最后通過變速機構來驅動汽車。在這種聯(lián)結方式下,電池就象一個水庫,只是調節(jié)的對象不是水量,而是電能。電池對在發(fā)電機產生的能量和電動機需要的能量之間進行調節(jié),從而保證車輛正常工作。這種動力系統(tǒng)在城市公交上的應用比較多,轎車上很少使用。
二是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅動系統(tǒng):傳統(tǒng)的內燃機系統(tǒng)和電機驅動系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調工作,也可以各自單獨工作驅動汽車。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況,尤其適用于復雜的路況。該聯(lián)結方式結構簡單,成本低。本田的Accord和Civic采用的是并聯(lián)式聯(lián)結方式。
三是混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的特點在于內燃機系統(tǒng)和電機驅動系統(tǒng)各有一套機械變速機構,兩套機構或通過齒輪系,或采用行星輪式結構結合在一起,從而綜合調節(jié)內燃機與電動機之間的轉速關系。與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相比,混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調節(jié)內燃機的功率輸出和電機的運轉。此聯(lián)結方式系統(tǒng)復雜,成本高。Prius采用的是混聯(lián)式聯(lián)結方式。
B、根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中,電機的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重,也就是常說的混合度的不同,混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類:
一是微混合動力系統(tǒng)。代表的車型是PSA的混合動力版C3和豐田的混合動力版Vitz。這種混合動力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內燃機上的啟動電機(一般為12V)上加裝了皮帶驅動啟動電機(也就是常說的Belt-alternatorStarterGenerator,簡稱BSG系統(tǒng))。該電機為發(fā)電啟動(Stop-Start)一體式電動機,用來控制發(fā)動機的啟動和停止,從而取消了發(fā)動機的怠速,降低了油耗和排放。從嚴格意義上來講,這種微混合動力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動力汽車,因為它的電機并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動力。在微混合動力系統(tǒng)里,電機的電壓通常有兩種:12v和42v。其中42v主要用于柴油混合動力系統(tǒng)。
二是輕混合動力系統(tǒng)。代表車型是通用的混合動力皮卡車。該混合動力系統(tǒng)采用了集成啟動電機(也就是常說的IntegratedStarterGenerator,簡稱ISG系統(tǒng))。與微混合動力系統(tǒng)相比,輕混合動力系統(tǒng)除了能夠實現(xiàn)用發(fā)電機控制發(fā)動機的啟動和停止,還能夠實現(xiàn):(1)在減速和制動工況下,對部分能量進行吸收;(2)在行駛過程中,發(fā)動機等速運轉,發(fā)動機產生的能量可以在車輪的驅動需求和發(fā)電機的充電需求之間進行調節(jié)。輕混合動力系統(tǒng)的混合度一般在20%以下。
三是中混合動力系統(tǒng)。本田旗下混合動力的Insight,Accord和Civic都屬于這種系統(tǒng)。該混合動力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)。與輕度混合動力系統(tǒng)不同,中混合動力系統(tǒng)采用的是高壓電機。另外,中混合動力系統(tǒng)還增加了一個功能:在汽車處于加速或者大負荷工況時,電動機能夠輔助驅動車輪,從而補充發(fā)動機本身動力輸出的不足,從而更好的提高整車的性能。這種系統(tǒng)的混合程度較高,可以達到30%左右,目前技術已經(jīng)成熟,應用廣泛。
四是完全混合動力系統(tǒng)。豐田的Prius和未來的Estima屬于完全混合動力系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓啟動電機,混合程度更高。與中混合動力系統(tǒng)相比,完全混合動力系統(tǒng)的混合度可以達到甚至超過50%。技術的發(fā)展將使得完全混合動力系統(tǒng)逐漸成為混合動力技術的主要發(fā)展方向。
以上各種不同的混合方式,都能在一定程度上降低成本和排放。各大汽車廠商在過去的十幾年,通過不斷的研發(fā)投入,試驗總結,商業(yè)應用,形成了各自的混合動力技術之路,而在市場上的表現(xiàn)也是各具特色。
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