油電混合動力系統(tǒng)一直作為現(xiàn)階段最現(xiàn)實,成本最低也是最符合乘用車使用工況的電氣化動力系統(tǒng)。從總體結(jié)構(gòu)上來看,只要車輛驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或者多個能同時運(yùn)轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛,都是混合動力車輛(Hybrid Vehicle)。
而在這其中,油電混合動力汽車(Hybrid Electric Vehicle,HEV)是最為常見的一種混動類型,也是全球汽車電氣化大環(huán)境下成本最低,最符合汽車使用工況的一種動力形式。一般情況下,油電混合動力車輛在啟動和低速行駛時使用電動機(jī)驅(qū)動,在速度超過一定數(shù)值時采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動,急加速時采用兩者同時提供動力驅(qū)動車輛;電池電量低時,內(nèi)燃機(jī)可向電池充電,而當(dāng)車輛制動、減速時,又可由電機(jī)完成動能回收,可以說在電動機(jī)的幫助下汽車內(nèi)燃機(jī)的工況被大幅優(yōu)化,使之總能工作在高效率轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi),而電機(jī)低轉(zhuǎn)扭矩大、零延遲的特性也給了汽車更好的低速行駛體驗。在追求性能的混動系統(tǒng)中,電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)結(jié)合產(chǎn)生的巨大推力也能大幅提高車輛性能。
由于油電混合形式不同,其對能耗的優(yōu)化也有所不同,但基本都能夠?qū)崿F(xiàn)10%-40%的能耗節(jié)約效果。據(jù)雷克薩斯的測試數(shù)據(jù),該品牌的混合動力產(chǎn)品與常規(guī)汽油車相比,CO2的排放大約降低了一半,而CO、HC和NOx的排放則大約降到1/10。因為混合動力車輛可以自行為電池充電,所以可以不配置外部充電設(shè)備,當(dāng)然也可以配置外部充電設(shè)備,這就是插電式混合動力汽車了。
并聯(lián)/串聯(lián)式混動各有利弊
既然是兩套動力系統(tǒng),那么這兩套動力系統(tǒng)就有個孰輕孰重的問題,如果以電動機(jī)為主要動力,那么內(nèi)燃機(jī)的主要作用就是發(fā)電了,這就是我們所說的串聯(lián)式混合動力(SHEV),它完全依靠電動機(jī)提供動力,所以其發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、電池的體積都比較大,也就是更偏向于電動車,內(nèi)燃機(jī)更多的是被當(dāng)做增程器來使用,整套系統(tǒng)的成本較高,如果無法外接電源充電的話,動力表現(xiàn)會稍有降低。
如果以內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)共同作為主要動力,那么電池、電機(jī)、電動機(jī)就可以更小一些,甚至發(fā)電機(jī)的角色可以完全由電動機(jī)來代替,這就是我們所說的并聯(lián)式混合動力(PHEV),也就是比串聯(lián)式更偏向于傳統(tǒng)汽車,成本當(dāng)然更低,而且可以利用現(xiàn)有的燃油車平臺以及零部件供應(yīng)體系。因此相比增程式串聯(lián)混合動力來說,其售價具有非常大的優(yōu)勢,而且即使電池電量不足,內(nèi)燃機(jī)可以直接驅(qū)動車輛,同時給電池充電,雖然這個過程中油耗和排放會更高一些,動力也會受到影響,但比較短暫,當(dāng)電池電量沖到50%左右便可恢復(fù)正常,比串聯(lián)式混動饋電狀態(tài)的影響要小一些。
混動強(qiáng)度大有文章!
動力系統(tǒng)的混合度概念最早由通用公司提出,它是衡量混合動力汽車動力形式的重要參數(shù)。當(dāng)這個比例小于5%時為微混,5%~15%為弱混,15%~40%為中混,大于40%為強(qiáng)混。
舉個例子:比亞迪唐,電動機(jī)功率比發(fā)動機(jī)功率大69kW,混合度為145%。
從上面可以看出動力系統(tǒng)混合比例越大,電機(jī)對汽車動力的影響就越大,反之,電機(jī)對汽車動力的影響也就越小。
我們知道,電機(jī)的能量來自電池中儲存的電量,在電量充足時,混合度越高的車就能提供更加強(qiáng)勁的動力表現(xiàn)以及更低的燃料消耗,但是由于電機(jī)功率較大,參與工作的工況較多,因此當(dāng)電量不足時所需要補(bǔ)充的電量較多,因此這類混動汽車往往需要借助充電樁來保證自身優(yōu)異的動力表現(xiàn)。
而混合度低的動力系統(tǒng)則不太依賴充電樁,比如豐田的THS以及本田的第二代i-MMD混動系統(tǒng),它們不需要單獨(dú)充電,電機(jī)主要是工作時輔助發(fā)動機(jī)運(yùn)行,使其長時間的保持在高效運(yùn)轉(zhuǎn)的工況下,以節(jié)約燃油消耗、控制排放。這種系統(tǒng)中電機(jī)功率不會太大,但是也能夠獨(dú)立驅(qū)動車輛,在低速行駛以及城市道路頻繁啟停時,電動機(jī)提供動力,發(fā)動機(jī)輔助供電,由于發(fā)動機(jī)不驅(qū)動車輛,因此可以在特定的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,大幅提運(yùn)行高熱效率,這也是這類混動系統(tǒng)在擁堵道路下油耗非常低的原因。而在高速行駛時,電動機(jī)的效率就會降低,此時才會由發(fā)動機(jī)來提供車輛動力。
車叔總結(jié)
混動系統(tǒng)的技術(shù)雖然比較復(fù)雜,但在形式上都是按照以上兩點技術(shù)指標(biāo)來劃分的。我們在購車時,應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的用車條件來選擇,例如沒有固定充電樁位的,就盡量不要選擇串聯(lián)式混動或混合度過高的混動形式,這樣不僅不能降低用車成本,在用車體驗上也會有折扣;有固定的樁位,或充電比較方便,但有長途行駛需求的小伙伴可以選擇混合度比較高的并聯(lián)式混動系統(tǒng),近距離代步用電降低燃油成本,長途則加滿燃油使用高效混動模式。至于串聯(lián)式增程混動系統(tǒng),車叔認(rèn)為只有短距離市區(qū)代步,偶爾去不方便充電地方的小伙伴可以嘗試一下。