車用柴油機(jī)技術(shù)之混合動(dòng)力
通常所說的混合動(dòng)力一般是指油電混合動(dòng)力,即燃料(汽油,柴油等)和電能的混合?;旌蟿?dòng)力汽車是有電動(dòng)馬達(dá)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車。
優(yōu)點(diǎn)
混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能高,而且行駛性能優(yōu)越,混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)要使用燃油,而且在起步、加速時(shí),由于有電動(dòng)馬達(dá)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(fèi)用更低。
而且,輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)馬達(dá)可以在啟動(dòng)的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)力,因此,車主可以享受更強(qiáng)勁的起步、加速。同時(shí),還能實(shí)現(xiàn)較高水平的燃油經(jīng)濟(jì)性
混合動(dòng)力系統(tǒng)的分類
A、根據(jù)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的聯(lián)結(jié)方式,混合動(dòng)力系統(tǒng)主要分為以下三類:
一是串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池,再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,最后通過變速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)汽車。在這種聯(lián)結(jié)方式下,電池就象一個(gè)水庫,只是調(diào)節(jié)的對象不是水量,而是電能。電池對在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量和電動(dòng)機(jī)需要的能量之間進(jìn)行調(diào)節(jié),從而保證車輛正常工作。這種動(dòng)力系統(tǒng)在城市公交上的應(yīng)用比較多,轎車上很少使用。
二是并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)既可以同時(shí)協(xié)調(diào)工作,也可以各自單獨(dú)工作驅(qū)動(dòng)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(fù)雜的路況。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單,成本低。本田的Accord和Civic采用的是并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。
三是混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu),兩套機(jī)構(gòu)或通過齒輪系,或采用行星輪式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起,從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)相比,混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復(fù)雜,成本高。Prius采用的是混聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。
B、根據(jù)在混合動(dòng)力系統(tǒng)中,電機(jī)的輸出功率在整個(gè)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(dòng)力系統(tǒng)還可以分為以下四類:
一是微混合動(dòng)力系統(tǒng)。代表的車型是PSA的混合動(dòng)力版C3和豐田的混合動(dòng)力版Vitz。這種混合動(dòng)力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的啟動(dòng)電機(jī)(一般為12V)上加裝了皮帶驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)(也就是常說的Belt-alternatorStarterGenerator,簡稱BSG系統(tǒng))。該電機(jī)為發(fā)電啟動(dòng)(Stop-Start)一體式電動(dòng)機(jī),用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止,從而取消了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速,降低了油耗和排放。從嚴(yán)格意義上來講,這種微混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動(dòng)力汽車,因?yàn)樗碾姍C(jī)并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動(dòng)力。在微混合動(dòng)力系統(tǒng)里,電機(jī)的電壓通常有兩種:12v和42v。其中42v主要用于柴油混合動(dòng)力系統(tǒng)。
二是輕混合動(dòng)力系統(tǒng)。代表車型是通用的混合動(dòng)力皮卡車。該混合動(dòng)力系統(tǒng)采用了集成啟動(dòng)電機(jī)(也就是常說的IntegratedStarterGenerator,簡稱ISG系統(tǒng))。與微混合動(dòng)力系統(tǒng)相比,輕混合動(dòng)力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止,還能夠?qū)崿F(xiàn):(1)在減速和制動(dòng)工況下,對部分能量進(jìn)行吸收;(2)在行駛過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)等速運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動(dòng)需求和發(fā)電機(jī)的充電需求之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。輕混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度一般在20%以下。
三是中混合動(dòng)力系統(tǒng)。本田旗下混合動(dòng)力的Insight,Accord和Civic都屬于這種系統(tǒng)。該混合動(dòng)力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)。與輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)不同,中混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的是高壓電機(jī)。另外,中混合動(dòng)力系統(tǒng)還增加了一個(gè)功能:在汽車處于加速或者大負(fù)荷工況時(shí),電動(dòng)機(jī)能夠輔助驅(qū)動(dòng)車輪,從而補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)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(dá)到30%左右,目前技術(shù)已經(jīng)成熟,應(yīng)用廣泛。
四是完全混合動(dòng)力系統(tǒng)。豐田的Prius和未來的Estima屬于完全混合動(dòng)力系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓啟動(dòng)電機(jī),混合程度更高。與中混合動(dòng)力系統(tǒng)相比,完全混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度可以達(dá)到甚至超過50%。技術(shù)的發(fā)展將使得完全混合動(dòng)力系統(tǒng)逐漸成為混合動(dòng)力技術(shù)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(yàn)總結(jié),商業(yè)應(yīng)用,形成了各自的混合動(dòng)力技術(shù)之路,而在市場上的表現(xiàn)也是各具特色。
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