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『湯叔解惑』插電混動和增程混動有何不同？哪種更經(jīng)濟省錢？

電動邦 2019-12-02 13:41:52

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新能源車主都在關(guān)注的公眾號

上一篇專欄為大家介紹了增程混動（串聯(lián)）的性能優(yōu)缺點（點擊查看）。那么PHEV（并聯(lián)）混動有哪寫性能特征？分別在哪些車型上有所應(yīng)用，這些車型的購買價值如何？與增程混動相比PHEV有哪些優(yōu)勢和劣勢？本期來為大家解讀。

串聯(lián)混動的發(fā)動機只用來發(fā)電，沒有變速箱和傳動系統(tǒng)。

什么是并聯(lián)？

上一篇專欄講到串聯(lián)（增程混動）指的是發(fā)動機的動力完全不會傳遞給車輪，僅用來發(fā)電，所以不需要任何連接發(fā)動機的變速箱，傳動系統(tǒng)。電機獨立運作，完全依靠電機的動力推動車輛運行，電機的電力來源可以是電池提供，也可以是發(fā)動機發(fā)電提供，也可以是制動能量回收后儲存下來的電力。

而并聯(lián)（PHEV）卻完全與之相反，其發(fā)動機通過變速箱和傳動系統(tǒng)將動力傳遞給車輪，在這個環(huán)節(jié)，PHEV與一臺傳統(tǒng)燃油車毫無二至。不同的是在發(fā)動機動力傳遞給車輪的路徑上還可以加入電動機的功率扭矩協(xié)同工作。另外，通過控制離合器的通斷也可以完全斷開發(fā)動機的驅(qū)動，實現(xiàn)僅利用電池電能的純電驅(qū)動模式。

采用并聯(lián)混動的車型擁有包括變速箱在內(nèi)的完整的動力傳動系統(tǒng)

而基于電機與燃油發(fā)動機動力耦合方式的不同，并聯(lián)混動又分為轉(zhuǎn)矩耦合和轉(zhuǎn)速耦合兩大類，當(dāng)然很多混動車型在實際應(yīng)用時往往通過不同策略耦合不同電機，實現(xiàn)同時具備轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩耦合的混聯(lián)驅(qū)動。

并聯(lián)轉(zhuǎn)矩耦合優(yōu)缺點及應(yīng)用車型

轉(zhuǎn)矩耦合在國內(nèi)自主品牌的混動車型中應(yīng)用最為廣泛。如果需要很容易理解轉(zhuǎn)矩耦合的原理，那么玩過越野的人都知道，在四驅(qū)系統(tǒng)中有一種四驅(qū)方式叫做分時四驅(qū)（Part time 4WD）。當(dāng)分時四驅(qū)越野車掛上4H或者4L擋位時，前后驅(qū)動橋就處于轉(zhuǎn)矩耦合方式。發(fā)動機的動力被剛性50：50的分配給了前后驅(qū)動輪。

反過來看，當(dāng)車輛慣性滑行的時候，車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩同樣通過轉(zhuǎn)矩耦合的方式把動力整合給了發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)動機制動。這個分時四驅(qū)反向的動力傳遞就是混合動力汽車轉(zhuǎn)矩耦合的原理。電機相當(dāng)于前輪的動力，發(fā)動機相當(dāng)于后輪的動力，通過“分動箱”實現(xiàn)了兩種動力的整合。

采用轉(zhuǎn)矩耦合的PHEV總體結(jié)構(gòu)

而在新能源混合動力車型的實際應(yīng)用中，這個所謂的“分動箱”里面還設(shè)計了若干離合器控制動力的通斷。但是開過分時四驅(qū)的用戶肯定知道，這種轉(zhuǎn)矩耦合狀態(tài)意味著前后車橋的轉(zhuǎn)速必須保持一致，前后車輪不會也不接受轉(zhuǎn)速差。

確實，這個特性同樣也體現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩耦合的混動車型當(dāng)中。一旦采用轉(zhuǎn)矩耦合就意味著發(fā)動機和電動機的轉(zhuǎn)速必須保持一定的比例關(guān)系。由于電機的啟動和調(diào)速響應(yīng)比發(fā)動機要容易可控得多，所以往往在轉(zhuǎn)矩耦合得并聯(lián)混動系統(tǒng)中都是電動機來適應(yīng)發(fā)動機得轉(zhuǎn)速，與發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持比例關(guān)系得轉(zhuǎn)速輸出。這樣電機得扭矩就能與發(fā)動機輸出得扭矩疊加起來使用，實現(xiàn)最大得扭矩屬于。這也是為什么很多轉(zhuǎn)矩耦合PHEV車型動力加速性能那么好的原因。

并聯(lián)轉(zhuǎn)速耦合優(yōu)缺點及應(yīng)用車型

轉(zhuǎn)速耦合方式就相當(dāng)于四驅(qū)系統(tǒng)當(dāng)中帶中央差速器的全時四驅(qū)。在全時四驅(qū)系統(tǒng)中，是通過中央差速器的行星齒輪機構(gòu)實現(xiàn)前后車輪的不等轉(zhuǎn)速動力分配。玩過越野車的用戶非常清楚這與分時四驅(qū)的本質(zhì)區(qū)別。差速器可以起到線性無極分配不同轉(zhuǎn)速給兩個輸出軸的作用。

同樣的道理，把這個動力傳遞路徑逆過來，就是性能源混合動力車型轉(zhuǎn)速耦合的基本原理。在全時四驅(qū)（Full time 4WD）車輛滑行時，無論是轉(zhuǎn)彎還是直線行駛，無論四個車輪存在多少轉(zhuǎn)速差，都能通過前中后三個差速器把動力整合給發(fā)動機實現(xiàn)發(fā)動機制動。

通過行星齒輪對發(fā)動機和電動機或者發(fā)電機的轉(zhuǎn)速進行整合

所以，在轉(zhuǎn)速耦合的并聯(lián)混合動力車型中，發(fā)動機和電動機（或者發(fā)電機）就相當(dāng)于全使四驅(qū)車型的前后車橋。通過行星齒輪把發(fā)動機和電動機（發(fā)電機）的動力整合在一起，并且發(fā)動機和發(fā)電機（電動機）的轉(zhuǎn)速不用同步，也不需要成比例關(guān)系，而是無論兩者轉(zhuǎn)速處于任何差值都能平穩(wěn)接入，整合到一起，這就是與轉(zhuǎn)矩耦合的最大差別。

這種驅(qū)動方式可以遷就發(fā)動機的轉(zhuǎn)速也可以遷就電動機的轉(zhuǎn)速，讓發(fā)動機和電動機（或發(fā)動機）始終處于最佳轉(zhuǎn)速范圍。所以轉(zhuǎn)速耦合常常用于發(fā)動機與發(fā)電機之間的動力耦合，這可以讓發(fā)動機時刻處于最佳驅(qū)動轉(zhuǎn)速狀態(tài)，又可以同時驅(qū)動發(fā)電機處于最佳工作轉(zhuǎn)速發(fā)電。

豐田THS轉(zhuǎn)速耦合的混動系統(tǒng)

轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速耦合同時具備的并聯(lián)混動

在實際應(yīng)用中，以日系的混動系統(tǒng)為例，豐田的THS在發(fā)動機和發(fā)電機之間的耦合采用的是轉(zhuǎn)速耦合，通過行星齒輪機構(gòu)把發(fā)動機輸出的動力進行了兩路分流，一路分給了發(fā)電機另一路分給了傳動軸，最終用于驅(qū)動車輪。

由于采用的是轉(zhuǎn)速耦合，所以發(fā)動機可以處于最佳工作狀態(tài)驅(qū)動車輛行駛或者發(fā)電，而另一臺主電動機則是通過轉(zhuǎn)矩耦合與傳動軸剛性相連，用于提供加速時的動力輔助。在采用這種耦合方式之后，由于發(fā)動機時刻可以處于最佳工作轉(zhuǎn)速，所以能夠獲得非?？捎^的經(jīng)濟性。但是行星齒輪也會導(dǎo)致一個問題，就是當(dāng)利用主電機純電驅(qū)動時，行星齒輪同樣會把動力反向傳遞給發(fā)電機和發(fā)動機。

這會導(dǎo)致一旦速度過快，發(fā)電機超速運轉(zhuǎn)。所以豐田Hybrid對純電行駛速度是由限制的。后來通過在發(fā)電機軸上增加單向離合器等方式，才實現(xiàn)了純電驅(qū)動速度的突破，這就是豐田由Hybrid發(fā)展而來的插電混動。

本田的i-MMD轉(zhuǎn)矩耦合混聯(lián)系統(tǒng)布局

與增程混動相比，應(yīng)當(dāng)如何選擇？

總而言之，轉(zhuǎn)速耦合和轉(zhuǎn)矩耦合各有所長。由于轉(zhuǎn)矩耦合實現(xiàn)起來比較容易，所以國內(nèi)大多數(shù)自主品牌的PHEV混動產(chǎn)品都采用了這種方式，如：上汽的EDU混動系統(tǒng)，比亞迪DM混動系統(tǒng)，吉利混動系統(tǒng)等等。

除自主品牌PHEV之外，豐田的THS同時采用了轉(zhuǎn)速耦合和轉(zhuǎn)矩耦合的混聯(lián)模式；本田的i-MMD無論是發(fā)電機還是電動機采用的都是轉(zhuǎn)矩耦合方式。從原理上來說，雖然轉(zhuǎn)速耦合經(jīng)濟性更佳，但是汽車經(jīng)濟性是一個系統(tǒng)工程，還需要整車重量，風(fēng)阻系數(shù)，發(fā)動機熱效率等性能相互配合，這也是為什么采用兩種不同混動策略的本田雅閣和豐田凱美瑞混動車型，油耗差別并不大的原因。

而國內(nèi)自主品牌，由于缺少輕量化技術(shù)，缺少阿特金森循環(huán)（ATK）高效燃油發(fā)動機，所以在經(jīng)濟性方面表現(xiàn)不是太理想，所以往往都在向動力性能努力。

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