在以电力为动力源的新能源技术中,混合动力技术成为了最早量产化的技术。
丰田普锐斯作为一款已经有十年历史的新能源
车型,经过几次动力系统的升级至今依然是混合动力的先进代表。
本田思域混合动力所采用的I
MA技术,虽说也属于混合动力技术范畴,但却和
丰田所采用的结构截然不同。
在本届上海车展上,除了这些在国内外已经有一定历史和知名度的混合动力技术以外,国内自主品牌也纷纷推出了各自的混合动力汽车,但是面对各个汽车公司同为混合动力技术的宣传,他们之间又有什么差异呢?众多自主品牌所推出的混合动力技术水平如何,想必是大家所关心的问题。
图1:
本田思域混合动力所采用的I
MA技术属于并联式系统
图2:丰田
普锐斯采用混联式系统
随着丰田普锐斯在国内的投产,混合动力这个概念对于公众变得不再陌生。所谓“混合动力”通俗的说即是指汽车使用内燃机驱动和电力驱动两种驱动方式。优点在于车辆启动或停止时,只有电动机运行。达到一定车速时,发动机启动介入工作,因此,发动机一直保持在最佳工况状态。在并联混合动力车中,当需要更大驱动力时,电动机和发动机还可以协同驱动车辆。混合动力系统可以使得小排量发动机汽车动力性好,排放更优,同时油耗也可以有所降低。
然而在上海车展中,面对众多汽车公司所展示的混合动力车简介,必然会被展牌上标注的串,并联,轻度混合,中度混合,重度混合这样的名词所看得眼花缭乱,云里雾里,更不要说判断之间的优劣了。不过在大致了解这些混合动力形式的技术特点后,优劣便自然可辨了。 混合动力形式横向对比
目前,混合动力总成以动力传输路线分类,
可分为串联式、并联式和混联式等三种。
串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,它们之间用串联的方式组成动力单元系统,由发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送到电池或电动机,由电动机通过变速机构驱动汽车。
采用这种结构的混合动力系统由于没有发动机驱动车轮的机械结构,所以在结构上较为简单。另外由于发动机仅为发电机提供动力发电,所以无论车辆行驶情况如何,发动机一直都会以恒定的工况在经济区做功,从而降低了油耗。这一特性使得串联式混合动力车型在时走时停的市区内尤为有效。但是相反在长距离高速运行时,由于串联式系统需要不断的通过以发动机的动力产生电能,从而多了一次能量转换过程,并且在高速运行中,电动机对电能的消耗也较快,此时的串联混合动力系统便不如传统的内燃机汽车省油了。因此串联式混合动力系统常常出现在混合动力
城市客车中,不过近年来由于电池技术有所进步,串联式系统也被应用于混合动力轿车之中,并且建立起了一种极富发展前景的系列。
并联式动力由发动机和电动机共同驱动汽车,发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系统提供动力,也可以在不同的工况上自动选择共同驱动或单独驱动。一般大多数的设计都是将发电机和电动机整合成一个单元。这样的发电机、电动机整合单元被安装于发动机和变速器之间,并且替代了传统汽车中的起动机和发电机。
车辆行驶时主要以发动机驱动,利用电动机所具有的在低速时产生强大驱动力的特征,在汽车起步、加速等发动机的燃料消耗较大时,用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。因为这种方式的结构相对比较简单,并联式混合动力可以做到轻型化,在车身自重增加不多的情况下对提升汽车的动力性和燃油经济性能都有利。比如
本田汽车研发的IMA系统便是典型的并联式混合动力系统。另外国内自主品牌
奇瑞汽车开发的
ISG混合动力汽车也属于同一范畴。
混联式动力结合了串联式和并联式的特点。它的动力系统包括发动机、发电机和电动机。在实际运行中,与并联式运行模式类似。这一类型的经典代表便是丰田普锐斯了。
小结:如上所说的三种混合动力形式,其特点各有千秋。由于各具特点,所以很难单单通过对这三种混合动力形式就能做出谁优谁劣的结论。
混合化程度横向对比
由于从混合动力形式上并不能很好的判断,于是一种对混合动力技术的新评价标准——“混合化程度”成为技术判断的参考。它被分为全混合动力, 辅助混合动力,轻度混合动力和插电式混合动力。而这四种类别的混合动力汽车都聚集在了本届的上海车展上,下面将会就这四种类别和其代表车型做逐一评述。
1. 全混合动力是指既可以使用汽油引擎或电动机单独驱动车辆也可以同时使用两种动力的汽车。它们普遍采用大容量电池以供给电动机做纯电动模式运行,同时还具有动力切换装置用以发动机,电动机各自动力的耦合和分离,不过这些设备往往由于技术复杂而造价较高。丰田普锐斯和
福特E
SCape Hybrids都是全混合动力的代表,它们此次都出现在了上海车展的展台上。
代表车型:福特ESCape Hybrids

福特翼虎EScape Hybrids作为美国第一款全混合动力车型,它可以采用纯电动模式来驱动。在
城市道路上行驶时,只要车速低于48公里/小时,
新车就可以采用电动机来驱动,从而大大降低了油耗,据厂家介绍:2008款
翼虎EScape Hybrids在市内行驶时的燃油经济性比传统的V6版
翼虎改善了近75%。尤其是在频繁的起步和停车路段,电动机的加入提高了汽油机在城市常见路况下的燃油经济性。
翼虎Escape Hybrids的混合动力系统包括一台排量为2.3升四缸汽油发动机和一个永磁式交流同步电动机。其汽油发动机采用双顶置凸轮轴设计,具有16个气门,可以在6000 转/分时输出100kW的最大功率,在4250 转/分时输出169NM的最大扭矩。而电动机的动力性能也不弱,它可以在5000转/分时输出70kW的最大功率。
2. 辅助混合动力是指车辆依然以发动机为主要动力来源,大扭矩助动电机作为辅助动力来源与主要动力相联。电动机被安装与发动机和变速器之间,当行驶中需要更大驱动力时,它被用作一个大型的电动机。当需要重新启动熄火的发动机时,它被用作为一个起动机。
这一种类型的典型代表便是本田的IMA(Integrated Motor Ass
ISt)技术。除此之外,通用
土星VUE Green Line hybrid 系统也与本田IMA有些近似之处,不过VUE配备的是电动机功率和电池容量都较IMA系统要小。国内不少自主品牌近年来也开发出属于辅助混合动力范畴的车辆,如
奇瑞A5 ISG混合动力车。
代表车型:本田雅阁混合动力

本田真正把混合动力汽车引入市场的时间比丰田差不多晚了两年,第一台本田Hybrid汽车Insight于1999年11月开始在日本销售,该车搭载了本田IMA系统,随后推出又推出了
思域混合动力和
雅阁混合动力,但在技术上一直沿用IMA系统。
在本田
雅阁混合动力所配置的这套油电混合动力系统中,搭载的是一台3.0升V6发动机,在经过电动机的动力辅助后,动力性和经济性有所提升。由于本田
雅阁混合动力是采用“并联方式”驱动汽车的,因此几乎所有情况下引擎都不会停止工作。
当汽车起步或者加速的时候完全由发动机提供动力,随着油门的踩踏力度逐渐加大,IMA系统检测到汽车需要较强的加速力,这时电动机也同时启动,配合引擎输出最大动力提供给车辆,当汽车进入匀速行驶状态的时候,IMA系统关闭电动机的同时启动VCM系统,把引擎的其中三个缸关闭,采用三缸的工作状态。
3. 轻度混合动力是指在传统发动机基础上,替换更大功率起动机的车辆。当发动机关闭后,可以依靠这台起动电机快速将发动机拉到较高转速下重新启动发动机,这样可以令内燃机的起动更有效及节省汽油,同时这种车辆可以在减速、刹车时关闭发动机以节省燃油。但是从技术上来说,轻度混合(Mild Hybrid)不算是真正意义上的混合动力车辆,因为这样的车型并不能达到混合动力车所要求的节油标准。
这一类型的代表有通用
雪佛兰Silverado Hybrid,它依靠关闭发动机和快速重启发动机仅能获得10%的节油效率。自主品牌车型中有如
奇瑞A5 BSG混合动力,
华普海尚混合动力等。