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為節能努力 各種新能源車型結構/原理淺析

發佈時間:2012年05月03日 13:56 | 進入復興論壇 | 來源:汽車之家 | 手機看視頻


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隨著新能源汽車越來越受到國家和汽車廠商的關注和重視,各種純電動汽車、混合動力車以及替代能源汽車如雨後春筍般推出,第25屆世界電動車大會更是剛剛在深圳閉幕,到底這些電動汽車的結構是怎樣的,工作原理是什麼,所謂的插入式混合動力、混合動力有何區別,下面我們來一一介紹一下:

純電動

純電動汽車是完全由可充電電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池)提供動力源的汽車。由蓄電池提供給電機動力,電機帶動車輪行駛。

大眾 大眾(進口) 高爾夫(進口) 2010款 電動版

大眾 上海大眾 朗逸 2010款 電動版

結構/性能:以本次電動車大會上亮相的電動版高爾夫和朗逸為例,電動版高爾夫和朗逸的動力系統完全相同,其電動發動機的最高功率為85千瓦/115馬力,連續輸出功率為50千瓦/69馬力,最大扭矩為270牛米。電池系統是由以180個鋰離子電池單元組成的30個電池模塊組成,容量為26.5千瓦時。

大眾 上海大眾 朗逸 2010款 電動版

其中高爾夫的電池系統安裝于後備箱下面底部(後背箱總容積237升),後排座椅下面以及前後排座椅之間下面的底部。從靜止到時速100公里的加速時間僅11.8秒,行駛里程可達150公里。而電動版朗逸的蓄電池通過專用的電池框架分別固定在乘員艙地板下及後備箱內,從靜止加速到百公里/小時用時約11秒,最高時速可達130公里/小時。

汽車之家 大眾(進口) 高爾夫(進口) 2010款 電動版

充電方式:蓄電池可以通過家用220/230伏電源直接充電,根據蓄電池情況的不同,充電時間最長需要7小時。如果連接340/400伏電源,充電時間明顯縮短,只要3.5小時。

混合動力汽車

混合動力汽車指的是兩種動力方式驅動車輛的形式,通常我們所説的混合動力一般指油電混合動力,即燃料(汽油,柴油等)和電能的混合。混合動力有兩種分類方式。根據在混合動力系統中,電機的輸出功率在整個系統輸出功率比中佔的比重,也就是常説的混合度的不同,混合動力系統可以分為:微混合動力系統、輕混合動力、中混合動力、強混合動力。另外根據混合動力驅動的聯結方式,混合動力系統還可以分為串聯式混合動力系統、並聯式混合動力系統、混聯式混合動力系統。而如今,我們接觸得比較多的是第二種分類方法,下面我們就來了解一下:

? 微混

微混合動力系統指的是:在傳統內燃機上的啟動電機(一般為12V)上加裝了皮帶驅動啟動電機(也就是常説的Belt-alternator Starter Generator, 簡稱BSG系統)。該電機為發電啟動(Stop-Start)一體式電動機,用來控制發動機的啟動和停止,從而取消了發動機的怠速,降低了油耗和排放。從嚴格意義上來講,這種微混合動力系統的汽車不屬於真正的混合動力汽車,因為它的電機並沒有為汽車行駛提供持續的動力。

代表車型——風神S30 BSG、奇瑞A5 BSG、駿捷FSV啟停版

為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家

為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家

駿捷FSV啟停版/東風風神S30 BSG,採用自動啟停技術,遇到紅燈或者交通堵塞停車狀況下通過微混合動力技術取消發動機怠速,與混合動力其他技術相比,優點在於結構簡單,和普通燃油車型一樣,沒有另外的電機系統

? 弱混

弱混或者稱之為輕混合動力系統指的是:採用了集成啟動電機的系統(Integrated Starter Generator,ISG系統)。除了能夠實現用發電機控制發動機的啟動和停止,其還能夠實現:在減速和制動工況下,對部分能量進行吸收;在行駛過程中,發動機等速運轉,發動機産生的能量可以在車輪的驅動需求和發電機的充電需求之間進行調節。弱混的混合度一般在20%以下。
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代表車型——旗雲3 ISG

售14.98-22.98萬元 瑞麒m1-ev正式上市 汽車之家

奇瑞旗雲3 ISG混合動力汽車利用1.3升發動機和10kW電機扭矩疊加方式進行動力混合,以發動機為整車主動力源,電機輔助發動機驅動起“補峰平谷”的作用,實現了最優的驅動效率,既能達到1.6升常規汽油車的動力性,又能節省燃油消耗。

? 中混

中混合動力系統指的是:同樣採用了ISG系統。與輕度混合動力系統不同,中混合動力系統採用的是高壓電機。另外,中混合動力系統還增加了一個功能:在汽車處於加速或者大負荷工況時,電動機能夠輔助驅動車輪,從而補充發動機本身動力輸出的不足,從而更好的提高整車的性能。這種系統的混合程度較高,可以達到30%左右。

代表車型——思域混合動力版

本田 東風本田 思域 09款 1.3 混合動力版

本田 東風本田 思域 07款 1.3 混合動力版

結構/性能:混合動力版新思域採用Honda以發動機驅動為主體,通過1.3L排量的i-VTEC發動機,創造出良好的行駛性及燃油經濟性,同時輔以薄型直流無刷電機提升燃油效率,其中電機的功率為15kW。整個動力系統的最大扭矩為123Nm/4600rpm。官方公佈的綜合油耗能達到4.7L/100km。

本田 東風本田 思域 07款 1.3 混合動力版? 本田 東風本田 思域 07款 1.3 混合動力版

工作狀態:在實際行駛過程中,混合動力版新思域在初始加速、加速行駛和急加速時,發動機工作,同時電機加以輔助驅動;在緩加速和低速巡航時,則只有電機工作;高速巡航時則僅為發動機在工作。此外在減速行駛時,電池將回收動力進行充電;而停駛等待時,發動機保持怠速自動停機的狀態。

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? 強混/完全混合動力

強混指的是混合程度更高的混合動力系統,該系統採用高功率、高壓啟動電機,混合程度更高。一般情況下,強混的混合度可以達到甚至超過50%。

代表車型——途銳

大眾 大眾(進口) 途銳 2011款 3.0 v6 hybrid

大眾 大眾(進口) 途銳 2011款 3.0 v6 hybrid

大眾 大眾(進口) 途銳 2011款 3.0 v6 hybrid? 大眾 大眾(進口) 途銳 2011款 3.0 v6 hybrid

動力系統組成/性能:汽油動力部分搭載V6機械增壓發動機,最大輸出功率333馬力,最大扭矩為440Nm;匹配一款47馬力的電動機,合併最大功率為380馬力和最大扭矩為580Nm,其0-100公里/小時加速時間6.5秒。途銳混合動力車型可以在純電動模式下加速至48.3公里/小時。

工作狀態:

★在停車時,發動機由啟動-停車系統關閉。當需要行駛時,車輛完全通過電動機和電池中的能量進行啟動、加速,其中電池為電動機提供電能,在電池有電量的前提下,途銳在城市道路中以30km/h的速度行駛時一直靠電力驅動。

大眾 大眾(進口) 途銳 2011款 3.0 v6 hybrid

★從30km/h繼續加速到50km/h時,TSI發動機將啟動,通過發動機來迅速達到預想的速度,此時電動機不工作。以50km/h勻速行駛時,發動機停止工作,電動機驅動車輛。

大眾 大眾(進口) 途銳 2011款 3.0 v6 hybrid

★繼續加速時候,途銳的電動機和發動機同時工作來滿足這種最大的動力需求。同時電機如同發電機一樣工作,向混合動力電池提供電力,進行充電。

大眾 大眾(進口) 途銳 2011款 3.0 v6 hybrid

★當減速時,電機起到發電的作用的同時也起到輔助減速的作用,將回收部分動能,將其轉化為電池中,也就是為混合動力電池充電。而不是將制動産生的動能轉換為熱能散發掉。

插入式混合動力

由於加入了充電裝置,我們這裡暫且把插入式混合動力從普通式混合動力中分離出來談。插入式混合動力和普通的混合動力車的區別在於:插入式混合動力配有電池充電裝置,在電池沒電時,可通過外接電源給蓄電池充電,另外由於電池蓄電能量高出以往的油電混合動力車,因此在短途行駛時,主要以EV模式為主,在長途移動時則可兼用發動機,更好的發揮了油電混合動力的優勢。

代表車型——第三代普銳斯

豐田 豐田(進口) 普銳斯(海外) 09款 plug-in hybrid

動力系統組成和性能:普銳斯外插式混合動力車型搭載1.8L汽油發動機和永磁電動機。其中1.8L發動機型號為2ZR-FXE,最高輸出功率為99馬力/5200rpm,電動機最高輸出功率為82馬力,發動機和電動機的動力耦合時的最高輸出功率為136馬力。動力蓄電池為鋰離子型式,額定電壓為345.6V(3.6V X 96個單元),容量為5.2kWh。官方公佈的EC工況下的油耗為2.6L/100km,二氧化碳的排量為59g/km。

為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家

為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家? 為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家

『前端搭載的是發動機和電機;後端為電池』

工作狀態:起步時,普銳斯只用電動機進行驅動,能量來自於車載電池,發動機完全處於停止狀態。純電動狀態下,普銳斯能夠行使20km左右的範圍,同時在制動時候産生的能源作為電力能源回收。EV模式行駛的最高時速可達100km/h。當電池沒有電時,可以通過外接電源來補充,在200V的電源時,大約100分鐘的時候可以完成充電。

當需要達到100km/h時速以後,可以自動的從電動驅動模式轉變到混合驅動模式,及發動機參與驅動車輛。

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增程式電動車

驅動方式:完全靠電力驅動。從“增程”的字面上我們就能簡單的理解為這是一款能夠“增加行駛里程的”電動車。在起步或者短途行駛時,由電池經過逆變器為電機提供動力,電機帶動車輛行駛;而當電池組的電力耗盡後者不充足時,則可以通過車載的汽油或其他形式發動機帶動電機來為車輛電驅系統繼續提供電能。值得注意的是,和插入式混合動力車型的區別在於,這類型的車輛的發動機都偏小,並且只為發電機提供動力,而不直接參與驅動車輛。

代表車型:進口車型——雪佛蘭Volt

雪佛蘭 雪佛蘭(進口) volt沃藍達 2011款 基本型

雪佛蘭一直稱Volt是一款增程型電動車,搭載得是通用大名鼎鼎的Voltec技術。這套系統除了在Volt上使用,還搭載通用其他車型上。雪佛蘭Volt混合動力車採用一台額定功率為45kW(峰值輸出功率為120kW)電動機驅動前輪的驅動方式,配合1.0L 3缸渦輪增壓ECOTEC汽油發動機以及最大輸出功率為53kW的發電機共同工作。車載電池採用的是美國A123公司生産的,容量為16kwh的鋰離子充電電池。

雪佛蘭 雪佛蘭(進口) volt沃藍達 2011款 基本型

雪佛蘭 雪佛蘭(進口) volt沃藍達 2011款 基本型? 雪佛蘭 雪佛蘭(進口) volt沃藍達 2011款 基本型

『Volt結構示意圖』

其電力系統可以産生大約150馬力(110kw),370Nm的扭矩輸出,最高車速能達到161km/h,百公里加速時間約為9秒。當行駛里程在約64公里以內時,雪佛蘭Volt電動車可以完全只依靠車載16千瓦時的鋰離子電池所儲備的電力來驅動。

雪佛蘭 雪佛蘭(進口) volt沃藍達 2011款 基本型

而當電池組的電力耗盡時,則可以通過車載的汽油或乙醇燃料發動機帶動發電機來為車輛電驅系統繼續提供電能。另外在提供電能的同時發動機也同時帶動發電機為電池充電。

雪佛蘭 雪佛蘭(進口) volt沃藍達 2011款 基本型

充電方式:如果説通過外界電源充電獲取行駛所需電力,則Volt需在110伏電源上充電約6個小時,如果使用220伏電源充電則只需三個小時就可以充滿。

燃料電池混合動力車

燃料電池電動汽車是在燃料電池中經電化學反應産生的電能,並作為主要動力源驅動的汽車。燃料電池混動汽車是混東車型的一種,在車身、動力傳動系統、控制系統等方面,與普通混動汽車基本相同,主要區別在於動力源的工作原理不同。

代表車型——豐田FCHV-adv

為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家

為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家

豐田FCHV-adv採用燃料電池混合動力驅動方式,其中燃料種類為氫氣,存貯在高壓貯氣罐裏,最高充氣壓力可達70Mpa,貯氣罐的容積達到了156L;氫氣輸送到燃料電池中與氧氣經過化學反應輸出電能,這個燃料電池為固體高分子型,可最高輸出90kW功率。

為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家

為節能努力 各種電動車型結構/原理淺析 汽車之家

『結構/原理示意圖』

給車輛提供動力的電動機為交流同步電機,最高輸出功率為90kW(122馬力),最大扭矩為260Nm,同時在車輛減速時還可作為發電機,回收機械能量。而車後的蓄電池為最高輸出功率為21kW的鎳氫蓄電池,可在車輛減速時存儲回收能量,在加速時候則可以輔助燃料電池的動力輸出。

隨著技術的日新月異,簡單的傳統的混合動力的分類已經不能很好的描述以及區分現在各種電動車的驅動方式。其實是何種驅動方式並不那麼重要,重要的是如何真正的實現節能減排,為減少汽車的排放做出實質性的努力。(文/汽車之家 曾曉雲)

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熱詞:

  • 混合
  • 動力
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  • 發動機
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