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混動(dòng)百科 | 到底是不是『過度技術(shù)』?看完這篇就懂了!(匯總篇)
來自:電動(dòng)邦
作者:王元祺
2021-10-12 16:34:13
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序言

當(dāng)一位擁有35年車齡的老司機(jī)發(fā)動(dòng)了一輛混動(dòng)汽車,老司機(jī)略帶驚慌地告訴副駕駛的我,他懷疑車已經(jīng)壞了。因?yàn)榧幢闼麊?dòng)了汽車,卻沒有聽到「發(fā)動(dòng)機(jī)」怠速的運(yùn)轉(zhuǎn)聲。我笑著讓他松開剎車踏板,于是汽車便安靜地開始緩緩前進(jìn),這讓老司機(jī)感到了極度的驚恐……

已經(jīng)被我賣掉的普銳斯『遺照』(實(shí)拍)

以上是幾年前我?guī)Ю险扇梭w驗(yàn)第四代「普銳斯」時(shí)的情景。此后,雖然我給他介紹了很多混動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí),然而老人家對(duì)混動(dòng)汽車仍然保持著『抵觸』的態(tài)度,就算他也認(rèn)可混動(dòng)汽車的低油耗和起步平穩(wěn),但依然覺得『給發(fā)動(dòng)機(jī)配一個(gè)(或多個(gè))電機(jī)』屬于多此一舉……

在此后多年工作中,我愈加發(fā)現(xiàn),大家好像對(duì)『混動(dòng)汽車』充滿著質(zhì)疑、敵意或是不屑?;蛟S就是我寫這一系列混動(dòng)科普文章的最大動(dòng)機(jī)。

本文目錄

本文篇幅約8300字,近50張圖片,為方便閱讀,可根據(jù)一下目錄進(jìn)行檢索:

1.變革的時(shí)代

2.100多年前的混動(dòng)汽車

3.省油并非混動(dòng)汽車技術(shù)的全部

4.混動(dòng)汽車技術(shù)省油的根本邏輯

5.混動(dòng)汽車技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

變革的時(shí)代

從2020年10月由國務(wù)院頒布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》中,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)國家對(duì)混動(dòng)汽車的基本態(tài)度:

強(qiáng)化整車集成技術(shù)創(chuàng)新。以純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力(含增程式)汽車、燃料電池汽車為『三縱』,布局整車技術(shù)創(chuàng)新鏈。

研發(fā)新一代模塊化高性能整車平臺(tái),攻關(guān)純電動(dòng)汽車底盤一體化設(shè)計(jì)、多能源動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù),突破整車智能能量管理控制、輕量化、低摩阻等共性節(jié)能技術(shù),提升電池管理、充電連接、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等安全技術(shù)水平,提高新能源汽車整車綜合性能。

增程式混動(dòng)系統(tǒng)的底盤示意圖

作為『三縱』 戰(zhàn)略的重要組成部分,「插電式混合動(dòng)力(含增程式)汽車」在接下來15年中仍將得到國家政策的青睞。此外,『研發(fā)新一代模塊化高性能整車平臺(tái),攻關(guān)純電動(dòng)汽車底盤一體化設(shè)計(jì)、多能源動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)』也指明了「多能源動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)」也將是這15年的主流技術(shù)趨勢(shì),并非將混動(dòng)技術(shù)看做一種『過渡技術(shù)』。

image002.gif

令人著迷的混動(dòng)汽車技術(shù)(動(dòng)圖)

從一個(gè)從業(yè)人員的角度來看,我十分佩服國家制定這樣戰(zhàn)略的長遠(yuǎn)性和合理性:

1.產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型必須慢慢來:緩解燃油汽車帶來的能源存量問題和環(huán)境破壞問題,需要時(shí)間,不能一刀切,步子跨得太大容易扯到……所以,產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需要四平八穩(wěn)地進(jìn)行;

2.技術(shù)轉(zhuǎn)型需要留后手:汽車的『新四化』不是簡單的『用油驅(qū)動(dòng)』轉(zhuǎn)『用電驅(qū)動(dòng)』,而是能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,其中有很多的技術(shù)分支,是一次從基礎(chǔ)科學(xué)到應(yīng)用科學(xué)的新嘗試,若把雞蛋放在一個(gè)籃子里,容易雞飛蛋打,同時(shí)點(diǎn)上純電與混動(dòng)的技能點(diǎn),不僅是留后手,更是能開拓多條彎道超車的賽道。

簡單地總結(jié)以上的內(nèi)容:國家在下一盤大棋,而且整體戰(zhàn)略清晰、長遠(yuǎn)且合理。

2021年6月私家車插混汽車銷量TOP 20

而從實(shí)際市場來看,對(duì)于北京、上海等限行限牌的城市,能夠吃到政策紅利的「插電式混合動(dòng)力」車型成為了運(yùn)營車輛的不二選擇。在乘用車端來看,也有越來越多私家車主開始選擇「插混」車型。如上表所示,比亞迪、上汽、吉利、大眾、寶馬、奧迪、豐田和本田等紛紛上榜,「插混」車輛已有了取代純?nèi)加蛙嚨内厔?shì)。

愈發(fā)精細(xì)的混動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(手繪)

或許大家會(huì)認(rèn)為混動(dòng)汽車的銷量上升,完全得益于政策的偏向,但這種看法已經(jīng)慢慢地發(fā)生這變化,就我的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)讓我更愿意這樣去理解:隨著混動(dòng)技術(shù)的日漸成熟和可靠,才使得更多的理性消費(fèi)者購買了混動(dòng)汽車。


100多年前的混動(dòng)汽車!

「Lohner-Porsche」原型車

其實(shí)混動(dòng)汽車的歷史可能比你想象的要早,回顧汽車的歷史,(內(nèi)燃機(jī))汽車誕生于1886年,有趣的是僅僅2年后,1898年,大名鼎鼎的「費(fèi)迪南德·保時(shí)捷」便設(shè)計(jì)出了混動(dòng)汽車?!窵ohner-Porsche」原型車。

「Lohner-Porsche」原型車設(shè)計(jì)圖紙示意圖(手繪)

「Lohner-Porsche」原型車將2臺(tái)「DeDion Bouton水冷汽油發(fā)動(dòng)機(jī)」(每臺(tái)動(dòng)力約為3.5 hp約2.6 kW)裝在車身中間,用于驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)「發(fā)電機(jī)」,每臺(tái)「發(fā)電機(jī)」能在90V電壓下輸出20A的電流(每臺(tái)動(dòng)力約為2.5 hp約1.84 kW),「發(fā)電機(jī)」輸出的電能直接驅(qū)動(dòng)「輪轂電機(jī)」(又稱「輪邊驅(qū)動(dòng)電機(jī)」),而剩余的電能則流入車廂下方的「鉛酸電池」儲(chǔ)存起來。

此后,他進(jìn)一步完善了原型車,最終在1900年打造出了我眼中第一輛真正意義上的混動(dòng)汽車——「Lohner-Porsche Semper Vivus」(后簡稱「Semper Vivus」)。

圖說:2007年保時(shí)捷博物館重造了「Lohner-Porsche Semper Vivus」

不過通過原型車生產(chǎn)出來的「Semper Vivus」卻出現(xiàn)了不少問題,比如:

1.車重過重:

超過1200kg的車重,當(dāng)時(shí)的充氣輪胎表示壓力山大,因?yàn)楫?dāng)時(shí)的橡膠技術(shù)還不足以滿足「Semper Vivus」對(duì)于路況的需求;

2.控制差:

由于是第一次混動(dòng)技術(shù)的嘗試,「發(fā)動(dòng)機(jī)」與「發(fā)電機(jī)」,「發(fā)電機(jī)」與「蓄電池」,發(fā)電機(jī)與「輪轂電機(jī)」,蓄電池與「輪轂電機(jī)」之間的控制都面臨巨大的考驗(yàn),十分不穩(wěn)定;

3.各種故障:

由于「Semper Vivus」不僅是世界上第一輛混動(dòng)汽車,而且還可以算得上是世界上第一輛『油改電』,即有「發(fā)動(dòng)機(jī)」(還是2臺(tái))、「發(fā)電機(jī)」(也是2臺(tái))、「輪轂電機(jī)」(2臺(tái))還有「蓄電池」(由于后期多代改進(jìn)沒有固定值,「蓄電池」大約有44-74單元),所以各種故障不斷,比如行駛時(shí)揚(yáng)起的灰塵會(huì)引起「蓄電池」故障等。

混動(dòng)汽車的雛形

雖然「Semper Vivus」問題不斷,但我們卻能在它身上找到混動(dòng)汽車的許多延用至今的組件:

1.「發(fā)動(dòng)機(jī)」:動(dòng)力的源頭;

2.「發(fā)電機(jī)」:動(dòng)力源轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵;

3.「輪轂電機(jī)」:動(dòng)力輸出的節(jié)點(diǎn);

4.「蓄電池」:能源儲(chǔ)存的介質(zhì)。

而從「動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式」來看,「發(fā)動(dòng)機(jī)」連著「發(fā)電機(jī)」,「發(fā)電機(jī)」連著「輪轂電機(jī)」,三者像『一根線上的螞蚱』被「串」在了一起,在初中物理的電學(xué)部分,我們知道這種連接方式有個(gè)學(xué)名叫做「串聯(lián)」,對(duì)于混動(dòng)汽車而言,我們稱之為「串聯(lián)式結(jié)構(gòu)」。

增程式混合動(dòng)力汽車的基本原理

只是「Semper Vivus」也并非目前常見的「串聯(lián)式結(jié)構(gòu)」混動(dòng)汽車,而是將「電機(jī)」(「輪轂電機(jī)」)作為唯一的驅(qū)動(dòng)終點(diǎn)。不過,這足以讓人輕松地聯(lián)想到目前的「增程式」混動(dòng)汽車。

傳統(tǒng)汽車的啟動(dòng)系統(tǒng)和充電系統(tǒng)

除了「Semper Vivus」獨(dú)特的混動(dòng)結(jié)構(gòu),它還給后人留下了一個(gè)特別有趣的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)——「發(fā)電機(jī)」通過逆向旋轉(zhuǎn)可作為「發(fā)動(dòng)機(jī)」的「起(啟)動(dòng)電機(jī)」。而這種思路幾乎原封不動(dòng)地保留到了現(xiàn)在,較之傳統(tǒng)燃油汽車上的使用的小功率「起(啟)動(dòng)電機(jī)」(如上圖所示),現(xiàn)在的混動(dòng)汽車更喜歡在「發(fā)動(dòng)機(jī)」前端的「傳動(dòng)(皮)帶」上配置一個(gè)加強(qiáng)版的「起(啟)動(dòng)電機(jī)」——「BSG電機(jī)」。

奔馳A級(jí)和B級(jí)上的P0電機(jī)

這里要多提一句,通常情況下「BSG電機(jī)」作為「P0電機(jī)」功率集中在8~15kw區(qū)間,而目前國內(nèi)廠商將把「BSG電機(jī)」的最大功率提升到了25kW,使其能輸出60N·m的最大扭矩,做到了在怠速啟停的基礎(chǔ)上,甚至可以介入到換擋、發(fā)電和助力加速的工作中,大有一番『大力出奇跡』的趨勢(shì)。

奔馳M254動(dòng)力總成中的ISG電機(jī),可驅(qū)動(dòng)汽車

故此,隨著「BSG電機(jī)」功率越做越『大』,原來發(fā)揮著低速驅(qū)動(dòng)汽車的「P1電機(jī)」(又稱「ISG電機(jī)」一般情況下功率在20~40kW之間),頓感背脊發(fā)涼……是否很有意思,我們后文會(huì)來詳解

百年前「Semper Vivus」上的「輪轂電機(jī)」

最后,「Semper Vivus」上使用的「輪轂電機(jī)」絕對(duì)是一種『超前』的設(shè)計(jì)。我們知道「輪轂電機(jī)」技術(shù)將集成了「差速器」的動(dòng)力總成,將其直接布置在「輪轂」中,從而直接驅(qū)動(dòng)「車輪」,相比傳統(tǒng)汽車的布局,「輪轂電機(jī)」技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于:

對(duì)某些司機(jī)而言,這可能是輪轂電機(jī)最實(shí)用的功能

1.減少組件內(nèi)耗,提升動(dòng)能回收:減少了「差速器」、「半軸」和「二級(jí)變速器」等組件,減輕(簧下)重量,減少組件之間的磨損帶來的能力損耗,提高了傳動(dòng)效率。同時(shí)在剎車時(shí),動(dòng)能回收效率更高;

2.實(shí)現(xiàn)扭矩矢量控制:解釋起來比較復(fù)雜,舉個(gè)直觀的例子,「輪轂電機(jī)」技術(shù)可讓汽車更容易實(shí)現(xiàn)原地側(cè)向移動(dòng),從此科二考試不再有『側(cè)方停車』這個(gè)項(xiàng)目(如上圖)。

ProteanDrive的輪轂電機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖

可惜,「輪轂電機(jī)」有著明顯的『硬傷』——穩(wěn)定性堪憂,壽命短。由于「輪轂電機(jī)」直接暴露在車輛底盤中,極為惡劣的工況,對(duì)其的密封防水性、抗腐蝕性、冷卻散熱性都有更高的要求,故此,至今「輪轂電機(jī)」還未普及,不過我相信總有一天會(huì)有其大放異彩的時(shí)刻。

被埋沒了幾十年的技術(shù)

聊完了「Semper Vivus」的技術(shù),我們回到1900年這個(gè)時(shí)間點(diǎn),探尋混動(dòng)汽車的歷史。說句實(shí)話,我覺得那個(gè)年代的科學(xué)家們玩得『挺野』。

TESLA'S TOWER

因?yàn)橥荒辍改峁爬埂ぬ厮估拐龑⒔涣麟娂夹g(shù)運(yùn)用在制造「球狀閃電」上,并在1899年成功地造成了科羅拉多斯普林斯大規(guī)模停電,可把當(dāng)時(shí)的吃瓜群眾們嚇得不輕,對(duì)「電」(準(zhǔn)確地說是「交流電」)多了幾分畏懼。

網(wǎng)友為《海底兩萬里》中鸚鵡螺號(hào)所繪制的設(shè)計(jì)圖

再來看看1900年的「電池技術(shù)」:彼時(shí),距離「元素周期表」發(fā)布僅31年,科學(xué)家們才熟悉了各元素的屬性,什么「磷酸鐵鋰」、「三元鋰電池」應(yīng)該還只存在于「儒勒·凡爾納」的科幻小說中,距離商業(yè)化、批量產(chǎn)品化還有大幾十年。所以,時(shí)速僅有14km/h的「Semper Vivus」最終沒能在『第二次工業(yè)革命』中,引領(lǐng)汽車全面跨入電氣時(shí)代。

福特T型車(手繪)

不過,彼時(shí)壓倒混動(dòng)汽車的『最后一根稻草』卻是「亨利·福特」,1908年他帶給全世界一個(gè)驚喜——「福特T型車」。這款車的偉大之處不在于高端的造型、功率爆炸的「發(fā)動(dòng)機(jī)」抑或是用這輛車蟬聯(lián)了多少界賽車比賽的冠軍,而是「福特T型車」徹底指明了汽車制造業(yè)的方向——流水線組裝!不得不說,100多年后的今天,我們?nèi)匀幌硎苤父L亍箮淼募t利,包括現(xiàn)在主機(jī)廠最愛的「模塊化」設(shè)計(jì),仍然沒有脫離「福特」的造車?yán)砟睢统杀尽⒏咝?、可?fù)制和高質(zhì)量等。

福特T型汽車流水線

「福特T型汽車」成功地將燃油汽車帶入了尋常百姓家,可對(duì)混動(dòng)汽車而言卻是『降維打擊』,可以說直接壓制了汽車全面電氣化近90年。所以,我常會(huì)開玩笑說『成也福特?cái)∫哺L亍弧?/p>

推薦大家一部歷史紀(jì)錄片《美國商業(yè)大亨傳奇》

好在,80多年后,經(jīng)歷兩次世界大戰(zhàn)、石油危機(jī)和多次金融危機(jī)后,這些老牌的小子日過得不錯(cuò)的國家才發(fā)現(xiàn),已經(jīng)無法回到那個(gè)大排量的『黃金時(shí)代』。此外,大部分人也發(fā)現(xiàn),若再破壞地球的環(huán)境,浪費(fèi)地球的資源,那就都要完?duì)僮恿恕?/p>

印在普銳斯上的HYBRID、EV MODE等字樣,預(yù)示著風(fēng)雨欲來(實(shí)拍)

同時(shí),在這80年中,人類在「電池」、「電機(jī)」、「半導(dǎo)體」等關(guān)鍵技術(shù)上已經(jīng)有了很大突破,以「電」為核心能源的混動(dòng)汽車和純電汽車時(shí)代已經(jīng)慢慢走到了臺(tái)前,成為下一個(gè)風(fēng)口。

豐田THS混動(dòng)系統(tǒng)中的核心組件

1997年「普銳斯」它來了!作為豐田汽車推出的世界上第一款大規(guī)模量產(chǎn)的混動(dòng)汽車,「普銳斯」標(biāo)志著混動(dòng)汽車正式回歸汽車行業(yè)?;蛟S「普銳斯」這個(gè)車型,很多人都沒聽過,但對(duì)于混動(dòng)汽車技術(shù)從業(yè)者而言,卻擁有不低于「Semper Vivus」的地位。至于「豐田THS混動(dòng)系統(tǒng)」我們會(huì)在后文中陸續(xù)展開。

省油并非混動(dòng)汽車技術(shù)的全部

可能是早期的「豐田THS混動(dòng)系統(tǒng)」走的是『經(jīng)濟(jì)省油』的技術(shù)路線,導(dǎo)致許多朋友對(duì)混動(dòng)技術(shù)有一些錯(cuò)誤的理解,比如混動(dòng)汽車技術(shù)就是為了省油?

2015款BMW i8的底盤結(jié)構(gòu)

其實(shí)不然!比如早期的「寶馬i8」就是非常有趣的一輛追求性能的混動(dòng)汽車。作為寶馬集團(tuán)第一款「插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)」的車型,堪稱寶馬的『天之驕子』,集寶馬三缸「發(fā)動(dòng)機(jī)」精髓于一身的1.5L渦輪增壓「發(fā)動(dòng)機(jī)」,配上其多年電機(jī)技術(shù)精髓的「驅(qū)動(dòng)電機(jī)」,整套動(dòng)力總成(2020款)理論最大功率達(dá)275kW (發(fā)動(dòng)機(jī)170kW+105kW),理論最大扭矩為550 N·m(發(fā)動(dòng)機(jī)320N·m+電機(jī)250 N·m),官方0-100km/h加速參數(shù)為4.6s,妥妥的跑車數(shù)據(jù)。

2015款BMW i8,在《諜中諜4》中大放異彩

只可惜,從2014年驚艷登場到2020年受到疫情影響最終停產(chǎn),讓我想到一句歌詞『愛情來的太快,就像煙花臺(tái)風(fēng)』。

2021款 科尼賽克Gemera

不過不要以為「寶馬i8」之后就沒有高性能的混動(dòng)汽車了,2020年年底「科尼賽克」帶給我們一輛充滿驚喜的「插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)」超跑——「科尼賽克 Gemera」,其恐怖之處在于:

可能是最豪橫的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)

1.三缸發(fā)動(dòng)機(jī),最大近600Ps的馬力:「科尼賽克」研發(fā)的雙渦輪增壓 「TFG發(fā)動(dòng)機(jī)」雖然排量只有2.0 L,還是三缸,卻能爆發(fā)出最大598Ps的馬力,最大600N·m的扭矩。當(dāng)然啦,喝的燃料也是價(jià)格不菲——98#汽油起,還可用「E100純乙醇燃料」、「甲醇燃料」以及「太陽可再生燃料」等;

2021款科尼賽克Gemera動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)示意圖

2.前一后二,三電機(jī),最大2500 N·m的扭矩:「科尼賽克 Gemera」配備有三個(gè)「電機(jī)」,后輪軸上的每個(gè)「電機(jī)」能產(chǎn)生最大500 Ps的馬力、最大1000 N·m的扭矩;「前橋」同軸共用一個(gè)「電機(jī)」,產(chǎn)生 最大400 Ps的馬力以及最大 500 N·m的扭矩,官方0-100km/h加速1.9s?。?!

簡化傳動(dòng)結(jié)構(gòu),只為速度而生

3.直接驅(qū)動(dòng)技術(shù):除了「電機(jī)」和「發(fā)動(dòng)機(jī)」帶來超強(qiáng)的動(dòng)力參數(shù)數(shù)據(jù),「科尼塞克」在動(dòng)力總成的結(jié)構(gòu)上也做出了調(diào)整,優(yōu)化了傳統(tǒng)的「變速器」,通常情況下,「發(fā)動(dòng)機(jī)」可以通過「單齒輪」直接驅(qū)動(dòng)車輪。每個(gè)「輸出軸」都有一個(gè)「濕式離合器」組件,可實(shí)現(xiàn)扭矩矢量控制。兩個(gè)后輪具有獨(dú)立「電機(jī)」,集成獨(dú)立「變速器」,具有扭矩矢量和倒擋功能。

看到這里,或許你又會(huì)得出一個(gè)結(jié)論:以上車型皆是百萬、千萬級(jí)別的車型,與我們沒有關(guān)系!

比亞迪DM-p混動(dòng)系統(tǒng)示意圖

其實(shí)在民用汽車領(lǐng)域也有類似的混合動(dòng)力系統(tǒng),比如「比亞迪DM-p混動(dòng)系統(tǒng)」在『三擎四驅(qū)』模式下,最高可配備一枚雙渦道渦輪增壓的「發(fā)動(dòng)機(jī)」(排量2.0L,最高功率135kW,最大扭矩290N·m)。而在「電機(jī)」方面,「P0電機(jī)」峰值功率為25kW (峰值扭矩60N·m),「P3電機(jī)」峰值功率為110kW(峰值扭矩250N·m),「P4電機(jī)」為峰值功率180kW(峰值扭矩330N·m)。當(dāng)「發(fā)動(dòng)機(jī)」與「電機(jī)」協(xié)作發(fā)力時(shí),其動(dòng)力不輸V8引擎。官方0-100km/h加速4.7s,幾乎逼平了「寶馬i8」的4.6s!

混動(dòng)汽車技術(shù)省油的根本邏輯

不過為了完成「碳達(dá)峰」「碳中和」兩大人類環(huán)保夙愿,無論是哪個(gè)國家都將當(dāng)下的混動(dòng)汽車技術(shù)定義在省油的國家戰(zhàn)略中。所以,我們暫時(shí)按下混動(dòng)汽車技術(shù)可能帶來的『速度與激情』不表,先來研究一下,如何利用混動(dòng)汽車技術(shù)來省油。而我的想法很簡單,就2點(diǎn):

1.多用電,少用油;

2.榨干每一滴油的價(jià)值。

是不是十分的簡單?但是為了做到看似簡單的2點(diǎn),各大主機(jī)廠可沒少花功夫,并開創(chuàng)了各種玩法,比如以「豐田THS混動(dòng)系統(tǒng)」為首的『雙電機(jī)動(dòng)力分流派』以及以大眾為首的『單電機(jī)雙離合派』等。所以,如何解決這兩個(gè)問題將貫穿我們整個(gè)系列。

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豐田THS混動(dòng)系統(tǒng)基本工作原理(動(dòng)圖)

首先,為了達(dá)到『多用電,少用油』的目的,實(shí)現(xiàn)途徑會(huì)有很多,比如:

  1. 將混動(dòng)的份額向著純電傾斜;

  2. 增加「電池」的容量;

  3. 增強(qiáng)「電機(jī)」的作用等。

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顯然奧托循環(huán)并不適合混動(dòng)車型

其次而為了達(dá)到『榨干每一滴油的價(jià)值』這一目標(biāo),實(shí)現(xiàn)途徑會(huì)有也有不少,比如:

1.提升「發(fā)動(dòng)機(jī)」(內(nèi)燃機(jī))的工作效率;

2.減少混動(dòng)部件之間的內(nèi)耗;

3.對(duì)每個(gè)混動(dòng)部件進(jìn)行不斷的優(yōu)化等。

有了基本的框架思路,我們不妨展開細(xì)聊幾句。

多用電,少用油

按油電混合度劃分(以上數(shù)據(jù)僅供參考)

我們先從『將混動(dòng)的份額向著純電傾斜』談起,從上面的表格中可以看出,不同的油電混合架構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)的功能不同,依靠電實(shí)現(xiàn)的功能越多,燃油消耗就會(huì)越低,比如搭載「強(qiáng)混核動(dòng)力系統(tǒng)」的車型版本相比純?nèi)加桶?,油耗降?5~35%(數(shù)據(jù)僅供參考)。

為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停,必須使用增強(qiáng)型的起動(dòng)機(jī)

再以被大部分人視為『雞肋』的「自動(dòng)啟?!构δ転槔?,雖然升級(jí)了一下普通汽車搭載的「鉛酸蓄電池」(更換隔板材質(zhì),比如AGM使用「超細(xì)玻璃纖維隔板」)以「起(啟)動(dòng)電機(jī)」,但卻達(dá)到了省油的目的。

溯源P0電機(jī)的作用便是自動(dòng)啟停

比如德國BOSCH的實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是:平均節(jié)油率為8%~15%左右,越擁堵、排量越大效果越明顯。而中國汽車技術(shù)研究中心也做過類似的測(cè)試,結(jié)論更是夸張:節(jié)油率甚至達(dá)到7%~27%??吹竭@里,相信你慢慢開始理解『為什么啟動(dòng)電機(jī)的功率越做越大』的原因了。

顯然鉛酸蓄電池?zé)o法滿足混動(dòng)汽車

隨著『混動(dòng)的份額向著純電傾斜』的發(fā)展,「電機(jī)」的功率越來越大,故此,『增加「電池」的容量』就成為了下個(gè)要解決的問題,從「儲(chǔ)能密度」較低的「鉛酸電池」到日企引以為傲的「鎳氫電池」到為了滿足長距離純電行駛的「鋰離子電池」,「電池」模組越來越大,功率更高,容量更大。關(guān)于混動(dòng)汽車的「電池」,我們會(huì)在后文中陸續(xù)詳解。

途觀L PHEV動(dòng)力系統(tǒng)示意圖

接著便是『增強(qiáng)「電機(jī)」的作用』,要么增加「電機(jī)」數(shù)量,要么就是提高單個(gè)「電機(jī)」的質(zhì)量,此前我們也提到了以大眾為首的『單電機(jī)雙離合派』,即是將混動(dòng)系統(tǒng)中的「驅(qū)動(dòng)電機(jī)」集成在了「雙離合變速箱」中,配合上「高壓電池」模組,增強(qiáng)了「電機(jī)」在整個(gè)混動(dòng)系統(tǒng)的作用。至于為什么大眾會(huì)成為『單電機(jī)雙離合派』,又是一個(gè)long story。

榨干每一滴油的價(jià)值

E-CVT基本結(jié)構(gòu)(手繪)

與燃油汽車一樣,『榨干每一滴油的價(jià)值』一直是發(fā)動(dòng)機(jī)工程師所追求的『人生目標(biāo)』,同時(shí)也是體現(xiàn)人生價(jià)值的關(guān)鍵。故此,『提升「發(fā)動(dòng)機(jī)」(內(nèi)燃機(jī))的工作效率』這一點(diǎn),不在本篇文章中展開,在后面的文章中,我們會(huì)詳細(xì)討論「阿特金森內(nèi)燃機(jī)」的章節(jié)展開。這里只提一句:混動(dòng)汽車的「發(fā)動(dòng)機(jī)」,總體朝著高效率的方向發(fā)展。

飛輪動(dòng)能回收系統(tǒng)

『減少混動(dòng)組件之間的內(nèi)耗』則是一個(gè)系統(tǒng)性的工程,比如使用「E-CVT變速器」進(jìn)行變速與使用「混動(dòng)雙離合變速器」進(jìn)行變速,而且這兩種不同的「混動(dòng)變速器架構(gòu)」,在考慮部件降耗的邏輯大相徑庭,還是要到后續(xù)的文章中具體問題具體分析。

混動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化是一項(xiàng)整體的優(yōu)化工程

看似與第二點(diǎn)雷同的第三點(diǎn)『對(duì)每個(gè)混動(dòng)組件進(jìn)行不斷的優(yōu)化』,指的是對(duì)動(dòng)力總成之外的部件優(yōu)化,比如「電池」的優(yōu)化只是表象,更重要的是對(duì)整個(gè)「電能系統(tǒng)」的優(yōu)化,包括提升整個(gè)「動(dòng)能回收」系統(tǒng)等。當(dāng)然啦,以上提到的這些點(diǎn)并非實(shí)現(xiàn)省油的全部解決途徑,容我娓娓道來。

混動(dòng)汽車技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

本章節(jié)的最后,我為大家匯總了一些最基礎(chǔ)的混動(dòng)技術(shù)的專用詞匯,在后文中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn),所以,希望大家動(dòng)動(dòng)手指,將圖表保存下來,首先便是「混動(dòng)汽車的分類」的名詞:

image043.png

混動(dòng)汽車的分類

在以上三種分類中,第三種分類『按照外接充電能力劃分』比較好理解,一句話:能不能外接電源來充電。而『按動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式劃分』則需要通過另一張表來解釋:

按動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式劃分

這是一種根據(jù)「發(fā)動(dòng)機(jī)」與「電機(jī)」連接形式去劃分。上表格只是描述了一個(gè)大概,三種模式單拿「串聯(lián)式」就會(huì)延伸出好幾條技術(shù)樹,比如我們此前解釋過的保時(shí)捷「Lohner-Porsche Semper Vivus」,即是將「發(fā)動(dòng)機(jī)」-「發(fā)電機(jī)」-「輪轂(驅(qū)動(dòng))電機(jī)」動(dòng)力總成『串』在一起。發(fā)展至今現(xiàn)其中一條技術(shù)樹發(fā)展成了「增程式」汽車,比如「寶馬i3」,「奧迪A1 e-tron」,以及國產(chǎn)的「理想ONE」和「嵐圖FREE增程版」等。

混聯(lián)技術(shù)衍生出新的技術(shù)樹

「混聯(lián)式」就更為復(fù)雜一些,比如「雪佛蘭Voltec1」,看似是一套「串聯(lián)式」的解決方案,然則,卻『暗地里』偷偷地進(jìn)行了功率的分流,也就是讓「發(fā)動(dòng)機(jī)」參與到動(dòng)力輸出上,而不是像常規(guī)的「串聯(lián)」結(jié)構(gòu),只能通過「電機(jī)」輸出動(dòng)力,此后的章節(jié)會(huì)詳解。

常見混動(dòng)汽車安裝電機(jī)的位置(手繪)

不同位置電機(jī)的簡介

作為《混動(dòng)汽車百科》專欄的第一篇匯總長文,我們并沒有過多地談及技術(shù)的本身和原理,扯著大家講了一些故事,看了幾輛有意思的車,不知道大家是否已經(jīng)迫不及待地想要開始了解技術(shù)了呢?那就期待《混動(dòng)汽車百科》專欄的第二篇匯總長文吧~~

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