混合动力汽车让电动机一部分参与到发动机工作中,通过电能转换为机械能,代替一部分油的效果,以此达到节油目的。这也是从传统汽车到新能源汽车转变过程中的一步。而插电式混动汽车,之所以有“插电式”三个字,主要就在于会导入外接电源,通过外部为车内电池充电后提供持续的电能,让电能在汽车行驶中充当更重要的角色,从而达到节能减排的目的。
插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Vehicle,简称PHV),简单说就是介于电动车与燃油车两者之间的一种车。它的混合动力驱动原理、驱动单元与电动车相同,有电动汽车的电池、电机和控制电路,并且电池容量比较大,有充电接口。唯一不同的是车上装备有一台发动机。它还有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱等模块。
在插电式混合动力车内,集成了电动车、燃油车两套完整的动力系统,所以说,插电式混合动力汽车的成本较高,结构也相对复杂。这也是为何市面上插电混动车型售价普遍较高的原因。再加上由于配件多会造成自身重,与其它车型相比则有一些劣势。但在充电桩普及或者电池技术有突破发展之前,插电混合动力汽车依然会长时间存在。
市面上目前有不少的插电式混合动力汽车,各个厂商会根据自身能力、产品专利来制造插电混动车。大致说来,插电式混合动力汽车主要分为并联式、混联式和增程式三类,不同路线的产品都有着各自的优势。
并联式插电混动
这一类插电混动车内有两套驱动系统,大多是在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成,车辆在驾驶过程中是由电动机与发动机共同驱动车轮。
所以,并联式插电混动汽车的优势在于电动机、发动机共同驱动车轮,没有功率浪费的问题,譬如电动机功率50kW,发动机功率100kW,只要传动系统能承受,整车功率就是150kW。在纯电模式下,该车就类似于纯电车安静,但电机不能同时发电和驱动车轮。
但是这种模式有一个弱点,就是在并联模式下,发动机转速和车轮直接相关,速度高了,发动机转速很快,噪音震动很大,舒适性很差。比亚迪曾经想在发动机和轴直接加上一个变速箱,但是当时比亚迪自己没有变速箱技术,做不了。F3DM就只能将究,尽量用串联模式回避这个问题,所以F3DM只有省油的特性,没有混合动力车加速快的优点。
而秦的电机加在变速箱的输出端,只要减速器能承受,全部功率都可以用上,变速箱不用很贵,就可以让整车的功率加大。但是这种模式也有缺点,电机不经过变速箱,只有固定减速,到了高速,电机在高转速下效率会下降,提供给车轮的扭矩也会急剧下降。
不过,并联式插电混动车型也存在缺点,在混合动力模式下,发动机不能一直保证在最佳转速下工作,在行驶过程中油耗相对比较高,只有在堵车时,启动自带发动机启停功能时油耗才会低。并且正是因为并联式插电混动车型只有一台电机,不能同时发电和驱动车轮,所以发动机与电动机共同驱动车轮的工况不能持久。在持续加速时,电池的能量会很快耗尽,进而转成发动机单独驱动模式。
插电式混合动力:解析混联式和增程式
混联式插电混动
与并联式插电混动一样,这种模式也有两套驱动系统,但不同的是,混联式有两个电机。一个电动机仅用于直接驱动车轮,还有一个电机具有双重角色:当需要使用极限性能时,该电机可充当电动机直接驱动车轮,整车功率就是发动机与两个电机的功率之和;当电力不足时,就充当发电机,给电池充电。
因此,混联式插电混动在纯电模式下具有电动车安静、使用成本低的优点;发动机可以一直控制在最佳转速上,具有油耗低、噪音小、振动小的特点;在并联模式下,两台电机、一台发动机可以同时工作,三者“和谐相处”,具有不错的起步性能和加速性能,是一种比较理想的组合。
但相对而言,主要的部件如两台电机、发动机、变速箱都不可或缺,而与其配套的控制电路、电池、传动系统、油路也同样如此,这样的搭配让其总体成本要高于其他类型的插电混合动力,车的总重量也会大一些。同时,因为多控制电机和一台发动机,还有根据工况调节它的模式,控制系统也是相对复杂,投入也会增加。
混联式插电混合动力还有一种模式把“兼职”的电机与发动机放到一起,另外的纯电动机单独放置。这种模式的代表是保时捷918,宝马i8。
增程型插电混合动力
这一类插电混合动力,名义上虽然归属于插电混动,但严格来说还是电动车。因为在车内只有一套电力驱动系统,包括电机、控制电路、电池。增程型插电混合动力车的电动机直接驱动车轮,发动机就不再是驱动车轮,而是用来于带动发电机给电池进行充电。因为发动机并不直接驱动车轮,因此也不需要变速箱。换种说法,这相当于在普通的电动车上装载了一台发电机。
同时,因为发动机不直接驱动车轮,发动机转速和车轮转速、汽车速度没有直接关系,通过控制系统优化,可以让发动机一直工作在最佳转速,即使在充电不便时,市内堵车路况下油耗也比较低,发动机噪音也可以控制的非常小。
但是,也是由于发动机和发电机并不直接驱动车轮,在能量传递的过程中,会有部分功率的损失。打个比方:一辆增程式插电混合动力汽车发动机功率50kW,发电机功率50kW,电动机功率100kW,整车携带了总功率200kW发动机和电机,但是能驱动车轮的功率只有100kW。
在高速路况下,油耗反而偏高。这是因为高速路况下,如果发动机直接驱动车轮,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式插电混合动力多了一个转换过程,转换本身要消耗能量,造成油耗反而偏高。
总结:在目前环境问题愈发重视的情况下,研究更加环保的新能源显得尤为重要。最近许多“电动车”的大动作都可以窥见它的趋势。但由于技术还不够成熟、配套设施与环境还未完美匹配,新能源汽车这个终点离我们始终还是非常遥远,混动汽车就很好地出演了“中间休息站”的角色。插电式混动的这几类型都各有特点,最合理省油的成本会高;成本低一些省油的效果没那么突出,选择的话就仁者见仁智者见智了。
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