在能源危機(jī)和環(huán)境污染雙重壓力的當(dāng)下,節(jié)能減排的汽車成為發(fā)展趨勢(shì)。如何發(fā)展新能源車,已經(jīng)是汽車行業(yè)迫在眉睫的事情了。但新能源汽車成本較高、配套設(shè)施難以完善,想要在短時(shí)間內(nèi)普及新能源汽車似乎是不可的事情。油電混合動(dòng)力汽車作為新能源車的一種,它的技術(shù)相對(duì)成熟,并且市場(chǎng)發(fā)展前景良好,它或許是向新能源汽車過渡時(shí)期最好方式。
什么是油電混合動(dòng)力汽車?
通常所說的混合動(dòng)力一般是指油電混合動(dòng)力,即燃料(汽油,柴油)和電能的混合。混合動(dòng)力汽車是由電動(dòng)馬達(dá)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力來來驅(qū)動(dòng)汽車。
油電混合動(dòng)力汽車分類
油電混合動(dòng)力汽車和普通汽車結(jié)構(gòu)相類似,但更加復(fù)雜。一般混合動(dòng)力會(huì)在普通汽車的基礎(chǔ)上加裝一套電能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),包含電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池。從對(duì)電的依賴程度,油電混合動(dòng)力汽車可分為以下四種類型:
(1)弱混合動(dòng)力
弱混常用BSG皮帶傳送啟動(dòng)/發(fā)電技術(shù),例如奇瑞A5的BSG款(電機(jī)10KW),通常節(jié)油10%以下,電機(jī)不直接參與驅(qū)動(dòng),主要用于啟動(dòng)和回收制動(dòng)能量。
(2)中混合動(dòng)力
中混常用ISG內(nèi)置安裝曲軸啟動(dòng)/發(fā)電技術(shù),例如別克君越EcoHybrid(電機(jī)15KW),通常節(jié)油20%左右。
(3)強(qiáng)混合動(dòng)力
強(qiáng)混合動(dòng)力代表產(chǎn)品為TOYOTA PRIUS(電機(jī)50KW),可節(jié)油40%。
(4)插電混合動(dòng)力
插電混合動(dòng)力,將提供更好的節(jié)油比例,但將消耗一定的電能,例如大眾高爾夫TwinDrive(電機(jī)130KW)的測(cè)試數(shù)據(jù),每百公里8度電和2.5的油耗。
寶馬X1插電式混合動(dòng)力
寶馬X1插電式混合動(dòng)力汽車采用并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。雖然為xDrive四驅(qū)車型,但沒有傳動(dòng)軸,后輪依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),與發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)構(gòu)成混合動(dòng)力系統(tǒng),電池位于后座下方,即安全又節(jié)省空間。
油電混合動(dòng)力汽車需要充電嗎?
普通混合動(dòng)力車的儲(chǔ)能裝單元(電池)容量比較小,僅在起/停、加/減速的時(shí)候供應(yīng)/回收能量,不能外部充電,不能用純電模式較長(zhǎng)距離行駛。
而插電式混合動(dòng)力車的電池相對(duì)比較大,可以外部充電,可以用純電模式行駛,電池電量耗到規(guī)定限值后再以混合動(dòng)力模式(以內(nèi)燃機(jī)為主)行駛,并適時(shí)向電池充電。
普通的油電混合雙擎動(dòng)力技術(shù)的“電”不是外部充電設(shè)施“充”來的,這一點(diǎn)其實(shí)顯而易見,因?yàn)槠胀ǖ幕旌蟿?dòng)力車型根本就沒有充電裝置。那么“電”從何而來呢?混合動(dòng)力系統(tǒng)在車輛不需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供很高動(dòng)力的時(shí)候,發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分動(dòng)力會(huì)被用來發(fā)電并存儲(chǔ)到電池當(dāng)中。而且車輛減速及制動(dòng)過程中減少的動(dòng)能也會(huì)被系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成為電能儲(chǔ)存到電池,也就是所謂的“再生制動(dòng)”。這就是油電混合雙擎動(dòng)力技術(shù)中“電”的來源。存儲(chǔ)在電池中的電能,在車輛行駛過程中作為驅(qū)動(dòng)力得到充分利用,即降低油耗,有提升動(dòng)力。可以說,“電”在油電混合雙擎動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了循環(huán),從而使混合動(dòng)力車在不充電的情況下,有“電”可用。
混合動(dòng)力汽車的基本結(jié)構(gòu)
混合動(dòng)力的結(jié)構(gòu)形式分為三種,分別是串聯(lián)結(jié)構(gòu)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)以及混聯(lián)結(jié)構(gòu)。
通常,我們把混合動(dòng)力分為普通混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力以及增程式混合動(dòng)力三種。其中增程式混合動(dòng)力只能是串聯(lián)結(jié)構(gòu),而并聯(lián)結(jié)構(gòu)和混聯(lián)結(jié)構(gòu)既可以應(yīng)用于普通混合動(dòng)力,也可以應(yīng)用于插電式混合動(dòng)力。
串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(SHEV)
串聯(lián)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。
代表車型:雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)、寶馬i3增程式混合動(dòng)力車型、傳祺GA5增程式混合動(dòng)力車型。
工作原理:串聯(lián)式動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三部分動(dòng)力總成組成,它們之間用串聯(lián)方式組成SHEV動(dòng)力單元系統(tǒng),發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,電能通過控制器輸送到電池或電動(dòng)機(jī),由電動(dòng)機(jī)通過變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)汽車。小負(fù)荷時(shí)由電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪,大負(fù)荷時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)車輛處于啟動(dòng)、加速、爬坡工況時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)組和電池組共同向電動(dòng)機(jī)提供電能;當(dāng)電動(dòng)車處于低速、滑行、怠速的工況時(shí),則由電池組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),當(dāng)電池組缺電時(shí)則由發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組向電池組充電。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運(yùn)行工況,可以將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),通過調(diào)整電池和電動(dòng)機(jī)的輸出來達(dá)到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動(dòng)機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況,從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,減少了廢氣排放。但是它的缺點(diǎn)是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換,機(jī)械效率較低。
并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (PHEV)
并聯(lián)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):模式多樣、動(dòng)力強(qiáng)勁。
代表車型:目前市面上大多數(shù)混動(dòng)車型都為該結(jié)構(gòu)。
工作原理:并聯(lián)式裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車,發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng),可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩,在不同的路面上既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)汽車加速爬坡時(shí),電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠同時(shí)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力,一旦汽車車速達(dá)到巡航速度,汽車將僅僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)維持該速度。電動(dòng)機(jī)既可以作電動(dòng)機(jī)又可以作發(fā)電機(jī)使用,又稱為電動(dòng)——發(fā)電機(jī)組。由于沒有單獨(dú)的發(fā)電機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)可以直接通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)車輪,這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),機(jī)械效率損耗與普通汽車差不多,得到比較廣泛的應(yīng)用。
并聯(lián)結(jié)構(gòu)就是在普通汽車的基礎(chǔ)上加裝一套電能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池),發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)都能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪,也可以同時(shí)工作,共同驅(qū)動(dòng)車輛行駛。當(dāng)動(dòng)力電池電量不足時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)還能帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)為動(dòng)力電池充電。
并聯(lián)結(jié)構(gòu)的混動(dòng)車型一般有三種模式可以選擇:純電模式,發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉,電池為電動(dòng)機(jī)供電,驅(qū)動(dòng)車輛行駛,該模式多用于中低速行駛,也有部分車型可以實(shí)現(xiàn)高速巡航純油模式,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),驅(qū)動(dòng)車輛行駛,同時(shí)能夠帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)為動(dòng)力電池充電混合模式,發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng),驅(qū)動(dòng)車輛行駛,該模式多用于爬坡、急加速以及其他高負(fù)荷工作的情況下。
混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PSHEV)
混聯(lián)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):技術(shù)先進(jìn)、壟斷嚴(yán)重。
代表車型:豐田普銳斯。
工作原理:混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī),根據(jù)助力裝置不同,它又分為發(fā)動(dòng)機(jī)為主和電機(jī)為主兩種。以發(fā)動(dòng)機(jī)為主的形式中,發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力源,電機(jī)為輔助動(dòng)力源;以電機(jī)為主的形式中,發(fā)動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力源,電機(jī)為主動(dòng)力源。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是控制方便,缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
在并聯(lián)的基礎(chǔ)上加一個(gè)發(fā)電機(jī)就是混聯(lián)了,但它不使用傳統(tǒng)的變速箱,而是用一種叫做“ECVT”的行星齒輪結(jié)構(gòu)的耦合單元來代替。這種技術(shù)一直被豐田壟斷,也有一些廠家在混聯(lián)結(jié)構(gòu)中使用普通的變速箱,如雙離合變速箱、無級(jí)變速箱等,但是效果遠(yuǎn)不及這種叫做“ECVT”的變速結(jié)構(gòu)。
混聯(lián)結(jié)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)協(xié)同驅(qū)動(dòng)車輛行駛的同時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)還能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)為動(dòng)力電池充電,不再像并聯(lián)結(jié)構(gòu)中單一電動(dòng)機(jī)需要身兼兩職,并且理論上它能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的模式。因此,混聯(lián)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)模式有,純電模式、純油模式、混合模式、充電模式四種。
混聯(lián)的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)和使用優(yōu)點(diǎn)更加接近于并聯(lián)結(jié)構(gòu)車型,但混聯(lián)的驅(qū)動(dòng)模式更加豐富,在并聯(lián)的混合驅(qū)動(dòng)模式基礎(chǔ)上,加入了充電功能,這意味著發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)全力驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)也不用擔(dān)心電量消耗的問題。并且得益于“ECVT”的加入,使電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的配合更加默契,能夠適應(yīng)的工況更多,節(jié)油效果更加出色。
插電式混合動(dòng)力汽車
目前常見的插電式混合動(dòng)力汽車有并聯(lián)式插電式混合動(dòng)力汽車和混聯(lián)式插電式混合動(dòng)力汽車。
并聯(lián)式插電式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)原理圖:
混聯(lián)式插電式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)原理圖:
插電式混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、車橋等底盤件和電器件按照常規(guī)汽車的維護(hù)作業(yè)要求執(zhí)行,對(duì)于混合動(dòng)力部分的總成件電機(jī)、儲(chǔ)能單元等,除要常規(guī)要求之外,還要注意以下事項(xiàng):
(1)由于混合動(dòng)力系統(tǒng)高壓電高達(dá)380V,混合動(dòng)力系統(tǒng)維修人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn),在維修操作過程中需要注意高壓安全。
(2)進(jìn)行維護(hù)和維修高壓系統(tǒng)時(shí),務(wù)必兩人以上配合作業(yè)。
(3)禁止在發(fā)動(dòng)機(jī)或車輛運(yùn)行時(shí)進(jìn)行檢查或維修。
(4)在進(jìn)行檢查或保養(yǎng)時(shí),禁止帶電操作,必須首先斷開高壓柜上的總開關(guān)(維修開關(guān))后,才可進(jìn)行維修或維護(hù)作業(yè)。
(5)維修所有與儲(chǔ)能裝置、混合動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)的零件必須配帶高壓絕緣手套和絕緣鞋等必要的安全防護(hù)措施。
(6)禁止在點(diǎn)火開關(guān)處于“ON”檔或“ACC”檔時(shí)連接或斷開儲(chǔ)能裝置、混合動(dòng)力系統(tǒng)中的電路。
(7)在連接儲(chǔ)能裝置、混合動(dòng)力系統(tǒng)電纜時(shí),必須注意極性,禁止將正極電纜接到負(fù)極接線柱或?qū)⒇?fù)極電纜連接到正極接線柱。
(8)對(duì)高壓部分做任何操作時(shí),先切斷24V低壓電源,然后斷開高壓電,等待5分鐘后,戴絕緣手套、絕緣膠鞋,使用絕緣工具,方可操作。
(9)對(duì)超級(jí)電容組或電池進(jìn)行維護(hù)時(shí),要先切斷高壓電開關(guān),然后對(duì)超級(jí)電容或電池放電至36V~10V,方可進(jìn)行維護(hù)或維修作業(yè)。
(10)發(fā)動(dòng)機(jī)艙、混合動(dòng)力艙、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等嚴(yán)禁用水沖洗,可用壓縮空氣沖或抹布擦,以防電器部件、高壓線路進(jìn)水,洗車與涉水行駛時(shí)務(wù)必要注意。
(11)在對(duì)車輛進(jìn)行焊接時(shí)一定要將各控制單元插接件斷開,否則會(huì)損壞控制單元。
(12)在熔斷器熔斷后和繼電器損壞后,務(wù)必要更換同等容量和規(guī)格的熔斷器和繼電器。
(13)清潔檢查充電接口,防水、防塵、防漏電,在選擇充電機(jī)時(shí),應(yīng)特別注意充電接口的安全防護(hù)措施,當(dāng)檢測(cè)到充電接口連接異常時(shí),必須立即停止充電。
混合動(dòng)力汽車對(duì)潤(rùn)滑油的要求
與傳統(tǒng)的汽/柴油動(dòng)力驅(qū)動(dòng)不同,油電混合動(dòng)力車需要在燃油驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)之間不斷進(jìn)行切換,在機(jī)油選用方面,這意味著其與傳統(tǒng)汽/柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車型有迥異的要求。
油電混合動(dòng)力車的發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)或停止間切換,這對(duì)機(jī)油性能有兩方面的要求:一方面是機(jī)油要具備更好的抗磨性能,尤其是啟動(dòng)時(shí)刻的抗磨性能;另一方面是由于機(jī)油的溫度變化頻繁,同時(shí)燃燒室內(nèi)酸、水分和硫等與金屬粉末混在一起,比較容易形成油泥,這就要求機(jī)油具有超強(qiáng)的清潔能力,以此對(duì)抗油泥的產(chǎn)生。