插电式混合动力技术剖析

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1、插电式混合动力技术剖析插电混动车型PHEV是英语pluginhybridelectricvehicle的缩写,意思是插电式混合动力汽车。它是介于纯电动车与燃油车两者之间的一种车:电池容量比较大,有较长的纯电续航里程;有充电接口,一般需要专用的供电桩进行供电,在电能充足时候,采用电动机驱动车辆,电能不足时,发动机发电给动力电池。这种车型可以不用加油,当做纯电动车使用,具有电动车的优点。下面介绍PHEV的6种主流构型:1 串联串联式混动就是只靠电机为车辆提供驱动力,发动机只负责给发电机机械能,不直接参与对车轮的输出工作,然后靠发电机产

2、生的电能为车辆的电池组进行充电,或者把电池输出的电结合起来,为驱动电机供电。由于有发动机能为电池充电,所以这种混动模式主要是为了延长纯电动汽车的行驶里程,也就是所谓的增程式电动汽车。关于增程式电动汽车的定义是有争议的:插混通常把增程认为是自己的一部分,但是增程一般不认为自己属于插混。串联式混合动力工作模式:启动和低速行驶时:发动机不启动,电池组供电、电机驱动车辆行驶。正常模式行驶时:发动机带动发电机为动力控制单元输送电力,动力控制单元分配电力为电池组充电,同时电池组提供电力给动力控制单元,再由动力控制单元为电动机提供电力,从而驱动

3、车轮。加速行驶:发动机带动发电机同时和电池组向动力控制单元输送电力,动力控制单元将电力耦合后共同传送给电动机,从而带动车轮转动。制动、减速时:制动能量回收动能,电动机转换为发电机为电池组充电。所以真正驱动车轮运动的是电动机。不过用发动机的机械能转化为电能效率实在不高,几乎没有厂家在市场上大力推广这种结构,更多的时作为一种技术验证。比如雪弗莱沃蓝达、宝马i3、传祺GA5,真正实现大批量销售的不多。当然,说发动机效率不高是相对于纯电驱动,但是当普通燃油发动机直接参与驱动时,受到运行工况的影响,发动机大量时间运行于低效区,基本上的平均效

4、率15%-20%;而串联式混合动力车,由于发动机与车辆运行机械上完全解耦,发动机不受行驶工况影响,直接运行于发动机高效区,通过发电机发电给驱动电机提供电能或者给动力电池充电,平均效率可达到30%-36%,从技术层面来讲,相对于燃油车是节能的。当电池组电量充足时采用纯电动模式行驶,而当电量不足时,车内发动机启动,带动发电机为动力电池充电,提供电动机运行的电力(即增程模式)。它的特点是无论什么情况下,都不能由发动机直接驱动车轮行驶,仅能通过电动机驱动。但它也能够像插电式混合动力汽车一样,通过外接电源进行充电。这种PHEV的纯电续航里程

5、比较长,一般可达100公里以上,最高可达300公里左右。由于电机的低转高扭特性也使得车辆的起步和加速性能也较好,发动机只要工作就是在最经济的转速区间,所以综合百公里油耗也比普通的汽油机低。优点:串联结构最简单,整体结构相当于纯电动汽车加汽油发电机,由于取消了普通汽车的变速箱,所以结构布置也更加灵活。发动机与汽车驱动轮无钢性连接,而是电连接,因此可以保证发动机保持在其最佳效率区域内稳定运行,节省油耗。串联混动系统的发动机和驱动轮之间实现了完全的机械解耦(即将发动机模块与驱动轮模块相割分开),使得动力总成的控制策略更简单。缺点:串联结

6、构混合动力车型的发动机动能需要经过二次转换才能为电动机供电,会造成较大的能量损失,传送效率略低。因为发动机不参与输出,所以发电机的的功率较大,车辆又主要由电动机驱动,所以大电机与电动机的质量会增加,车辆会增重。2 发动机组合(并联、P1构型)P1大多都是48V系统,仅仅是减少油耗,大多是BSG系统,偶尔高大上的,搞个超级电容。系统更改简单,发动机改造方便。▲P0-P4构型发动机和电动/发电机的动力在发动机输出轴上进行组合,然后通过由离合器、变速器、驱动桥和半轴组成的传统的驱动系统带动车轮行驶,称为发动机轴动力组合式PHEV。简单地

7、说:电机在发动机曲轴后端。由于电机与发动机采用了刚性连接,所以P1级可以实现动力辅助:在驾驶员踩下油门踏板后,ECU会控制ISG电机立刻补充动力(这就是并联),以此让汽车保持动力输出与节油性的高度平衡。▲采用P1构型的奔驰S400在不同程度的制动过程中,ISG电机都可以实现发动机制动能量的回收和储存,在下长坡时它还会根据具体车速施加辅助制动力矩,以此提升安全性。P1混动因为电机直接套在曲轴上,二者转速必须相等,而不像通过皮带连接的P0布局有一个传动比,因此电机需要有比较大的扭矩、比较大的体积,同时还需要做得比较薄从而能放到原来飞轮

8、的位置,成本较高。▲P1构型的电机安装在曲轴末端电机扭矩比较低,一般是48V弱混系统用。此种构型不适合电机、电池更大的强混系统。只要电机旋转,发动机曲轴就必须旋转,这样电机没办法单独驱动车轮。在动能回收和滑行模式下,也因为必须带动曲轴空转而浪费动能