混合动力结构分类
在之前的文章里,我们根据驱动方式,把混合动力汽车分为普通混动、插电式混动以及增程式混动三种。而根据混动汽车的结构形式也能分三种,分别是串联式、并联式以及混联式;其中增程式混动只能是串联式结构,而并联式和混联式结构既可以应用于普通混动,也能应用于插电式混动。(后面文章简写:串联式结构=串联、并联式结构=并联、混联式结构=混联、混合动力=混动)
串联式结构
串联式结构,顾名思义就是发动机和电动机“串”在一条动力传输路径上,这个和之前文章提到的增程式混合动力汽车是一样的。串联最大的特点,就是发动机在任何情况下都不参与驱动汽车的工作,它只能通过带动发电机为电动机提供电能。
工作方式
串联式结构的动力来源于电动机,发动机只负责驱动发电机发电,并不能直接驱动车辆行驶。因此,在串联式结构中,电动机功率一般要大于发动机功率,才能满足车辆的行驶需求。可以把串联式结构简单的理解为:电动机+发动机=串联。
串联式结构优点
1.串联是混动汽车中结构最简单的,相当于纯电动汽车加个燃油发动机,因为取消了普通汽车的变速箱,结构布置也更加灵活。
2.发动机工作在高效转区,在一般的中低速城市路况,相对普通汽车可节油30%左右。
3.采用串联式结构驾驶模式单一,只有电动模式,用户根本无需考虑切换混动模式还是纯油模式。
串联式结构缺点
1.发动机的动能需经过二次转换才能为电动机供电,会造成较大的能量损失,使得串联汽车在跑高速时油耗飙升。
2.目前可选的串联式混动车型较少,普遍售价不菲,纯粹是壕玩具。
并联式结构
并联式结构,实际上就是在普通汽车的基础上加装一套电能驱动系统(即电动机和动力电池),发动机和电动机都能单独驱动车辆行驶,也可以同时工作,共同驱动汽车。当动力电池电量不足时,发动机还能带动电动机反转为电池充电。
工作方式
并联式结构可以单靠发动机或电动机工作,也可以二者共同驱动工作,由于保留了变速器,因此可简单理解为:普通汽车+电动机=并联。并联式结构车型有三种工作模式:
1.纯电模式:发动机关闭,电池为电动机供电,驱动车辆行驶。该模式多用于中低车速,也有部分车型可实现高速巡航。
2.纯油模式:发动机开启,驱动车辆行驶,此时电动机能够反转发电,为动力电池充电。
3.混合模式:发动机和电动机同时开启,驱动车辆行驶。该模式多用于爬坡、急加速及其他高负荷工况下。
并联式结构优点:
1.与串联式结构不同的是,并联式结构中发动机和电动机可以同时驱动汽车,因此动力性能更加优越。
2.采用并联式结构的车型有多种驱动模式,可以适应不同工况,因此综合油耗也会更低。
并联式结构缺点:
1.由于只有一台电动机,没有独立的发电机,在混合模式下,电动机无法为电池充电,当电池电量耗尽时,汽车就只能依靠发动机驱动了。
2.驱动模式多造成用户学习成本较高,一般人很容易放弃使用这些模式。
3.不同厂家对不同的驱动模式命名标识都不尽相同,消费者容易混淆。
混联式结构
在并联式结构的基础上再加入一个发电机,就是混联式结构了,即普通汽车+电动机+发电机=混联。混联式结构车型通常采用称为“ECVT”的行星齿轮结构耦合单元替代变速箱,起到连接、切换两种动力及减速增扭的作用。也有一些厂家在混联式结构中使用普通的变速箱,如双离合变速器、CVT无级变速器等,但效果远不及ECVT变速结构。
工作方式
混联式结构在发动机和电动机共同驱动行驶时,发动机还能带动发电机发电,为动力电池充电。当然,发动机和电动机两个动力单元也能单独驱动车辆,因此它能实现四种模式:
1.纯电模式:发动机关闭,电池为电动机供电,驱动车辆行驶。该模式多用于中低车速,也有部分车型可以实现高速巡航。
2.纯油模式:发动机开启,驱动车辆行驶,并带动发电机发电,为动力电池充电。
3.混合模式:发动机、电动机和发电机同时开启,一边驱动车辆一边充电。该模式多用于爬坡、急加速及其他高负荷工况下。
4.充电模式:发动机不驱动车辆行驶,仅带动发电机发电,此时依靠电动机驱动行驶;加速时,发动机开始介入驱动,转换为混合模式。
混联式结构优点
1.相比并联式结构车型,混联的驱动模式更加丰富,充电模式使得发动机和电动机全力驱动车辆时,不用担心电量消耗的问题。
2.得益于ECVT变速结构的加入,电动机和发动机的配合更加默契,能适应的工况更多,节油效果更佳。
混联式结构缺点
1.采用混联式结构的车型构造更加复杂,相比普通汽车制造成本更高,购买价格也相应提高。
2.由于ECVT存在技术垄断,能买到的基本是丰田系的普通混动车型,且因为丰田对插电式混动兴趣极低,以至于混联的插电式混动车型极少,完全和消费者的需求背道而驰。
总结
就目前来看,串联式结构是最少厂家采用的,混联式结构虽然最好,但由于丰田的技术垄断,其他大部分厂家都选择了并联式结构实现混动汽车的布局,这也是混动汽车中并联式结构车型占比最大的原因。不过随着丰田专利逐渐到期,更多的厂商会把研发资源投入到混联式结构的车型当中,相信未来将会有更多相关车型推出,大家在选购混合动力汽车时,也能够根据各种结构的特点,选择性能更佳,使用更方便的车型。