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【太平洋汽車網 廣州車展】“混合動力要充電,很麻煩!”國內用戶對混合動力的認識很多還在這個層面上,以至于廣豐的廣告不得不帶上“混動不用充電”這樣令人啼笑皆非的掃盲語。這在美國,那個普銳斯早已銷量過百萬的國家是不可想象的。普銳斯在美國受歡迎并非我們所臆斷地那樣有錢人拿來顯擺,人家是真為了省錢:我有一個同學在紐約工作,美國的屌絲階層吧,他的第一臺車是普銳斯,刮大風被砸壞了,然后要換車,還是普銳斯。
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這次廣州車展比較出乎意料的是榮威550 plug-in搶先于比亞迪秦上市了,在扣除了節能補貼后豪華版只需要18萬元,這對于一臺原來只使用汽油機就要10多萬的車型來講,是有一定競爭力的。
我們不討論不預測混合動力車在中國的普及速度,不過都是技術控,喜歡看熱鬧。現在就給各位技術控談談關于插電式混合動力的種種基本問題,然后我們會以車展上3款具有代表性的插電混合動力進行解讀(技術太先進,資料還不夠多,說不上詳解)。如果是你技術控,相信我,認真看完,你會大呼過癮;如果你從小物理就沒啥興趣學習,相信我,趕緊把鼠標移到右上角的叉叉點擊一下,不然你會很痛苦地浪費了本該享受一杯好咖啡的時間。
● 插電混合動力與普通混合動力有何不同?
說到插電混合動力與普通混合動力的區別,我想很多人都不清楚。如果用一句話來概括的話,那就是:插電式混合動力汽車可以當純電動車來使用,必要時發動機又可以介入工作,避免了純電動車沒電而導致拋錨的尷尬。
● 插電混合動力的油耗數據是真的嗎?
你心里可能會有一個疑問,秦百公里油耗1.6L,榮威550 plug-in油耗2.3L,這不是吹牛吹到天上去了嗎?如果你怎么厲害, 那其他車都不用玩了。事實上,對于插電混合動力的油耗,其實是有獨特的算法的。算法如下:
這是一個很枯燥的公式,對于高中數學和物理都已經忘了的一般網友們,也不用追究它有多深刻的物理意義。我們只要知道以下結論就對了:
● 插電混合動力是不是在普通混合動力基礎上加一個插頭?
遠遠沒那么簡單,核心區別在于純電行駛的里程。對于普通的混合動力,如果發動機不能給電池充電,電池驅動的里程一般在3公里以下(這個數據并沒有嚴謹地公布,因為這并非混合動力正常工況)。而插電式混合動力一般是在幾十公里以上,例如榮威550 plug-in 純電力驅動的里程達到58公里,比亞迪秦則達到70公里,第三代插電式普銳斯20公里。
● 接上面那一問,那就是再多了電池而已?
不要以為僅僅是多增加了電池而已,大容量電池帶來了非常難以解決的整車安全結構、冷卻和管理問題。如果不考慮電池冷卻問題,電池在升溫后的放電能力會急劇下降,而升溫則會引發更為嚴重的失效甚至起火問題。因此,插電混合動力就必須引入電池管理系統乃至冷卻系統。
什么是電池管理系統?簡單來說,管理系統就是監測數千數百個電池的溫度、電壓、充放電電流等狀態信息,進而調配每塊電芯的工作。這樣就能充分調配電力資源,減少消耗提高效率,從而也自然減少了發熱。這在所有涉及到大功率驅動的電動車上都是必須的。例如我們熟悉的特斯拉。
即使有了管理系統還不一定可以,這時候就要引入復雜的電池冷卻系統。對于冷卻系統,各大廠商的看法不一,例如純電動車日產聆風只有電池管理而沒有冷卻系統,而榮威550 plug-in則使用非常復雜的水冷技術。
● 車身和普通汽車一樣?
目前很多混合動力車都是在普通車型基礎上小改而成,車身結構變化不大。不過當電氣化提至插電式混合動力的時候,由于動力系統和電池系統過于龐大和復雜,車身就有很多不一樣了。
而最明顯的就是側面碰撞變成了它們最危險的碰撞形式。因為側面碰撞會直接撞擊到電池板。而之前有一起特斯拉的起火事故就是由于被側碰后留下了內傷,最終導致數日后才起火燃燒。因此,插電式混合動力車型的車身要求高很多,例如需要非常高的扭轉剛度和抗側碰能力。
● 動力系統到底是怎么樣的?
首先是發動機部分有提升。看目前的插電式混合動力車型情況,發動機功率普遍更大了。例如第二代平普銳斯采用1.5L發動機,而第三代插電式混合動力則采用1.8L。比亞迪秦也采用1.5T發動機,比之前的F3DM采用1.0L的發動機強勁多了。這基本是為了保證動力性的基礎上搭載更多的電池。
而由于需要把發動機,電動機(1-2個,各廠商不一樣)的動力無縫整合再一起,變速系統又會非常復雜。豐田的THS系統采用的是行星齒輪組對1個發動機、2個電機的動力進行混合;榮威550plug-in則使用2個離合器結合發動機和2個電機之間的動力傳遞;比亞迪秦的結構則最為簡潔,1個發動機,1個變速器和1個電機。但為了管理這些復雜的動力源,繼而需要一套和傳統單一發動機完全不同的動力管理系統。這個需要具體情況具體分析。
● 電池安全了,插電混合動力就安全了嗎?
我們一般都非常關注這些車的電池安全。其實插電式混合動力最起碼有三大安全問題。一個就是保護電池物理構件的安全問題,同時也包括電池管理系統。第二個就是高壓安全,動力電機都是采用高電壓工作的,一般都有幾百伏,如果漏電會造成嚴重后果。因此各大廠商都必須解決這些問題。
最后一個是扭矩安全,就是確保你想車子向前的時候不要向后。這個聽上去很滑稽,但其實對于電動車來說非常重要。因為電機在啟動一霎那扭矩最大,而電機本身跟內燃機不一樣,后者發動之后是同一方向旋轉,不會搞錯。而電機如果弄錯了則會高速反轉,非常危險。
有了以上這些概念,我們就能進一步地了解一下這次廣州車展插電式混合動力的代表車型,看看他們是如何實現功能的。不過由于資料的不全,這次我們主要針對電池和動力系統方面進行介紹。
● 比亞迪第二代DM雙模混動系統解析
即將在12月份上市的比亞迪秦亮相了本屆的廣州車展,其上搭載了第二代DM雙模動力系統,整體性能提升明顯。據說,比亞迪秦未上市訂單已達2000臺。下面筆者將通過現場展車向大家解析一下比亞迪秦所采用的第二代DM雙模動力系統的技術細節。
● 動力總成
第二代DM雙模動力系統,帶有一個1.5T渦輪增壓發動機(113kW/240N·m)和一個永磁同步電動(110kW/250N·m)。發動機和電動機共同輸出能夠實現217kW最大功率及479N·m最大扭矩的輸出,純電動續航里程達到70km(使用工況法測得)。
永磁同步電機:
比亞迪秦上的永磁同步電機(點擊查看永磁同步電機解讀)最高轉速可達12000轉/分鐘,最大功率110kW,最大扭矩250N·m,采用冷卻液進行冷卻。電機是直接驅動變速箱輸出軸的,因而在結構上相當簡潔,而且無需增大變速箱扭矩承受能力。值得一提的是DM II模塊上的電機控制器與DM I上的相比,體積更小,重量更輕,防護等級更高,在性能上全面提升。
1.5T渦輪增壓發動機
比亞迪這款1.5T渦輪增壓發動機采用全鋁合金缸體,帶有進氣門可變氣門正時、缸內直噴等主流先進技術。最大功率為113kW/5200rpm,峰值扭矩為240N·m/1750-3500rpm。
專為混合動力研制的6HDT35雙離合變速箱:
比亞迪秦上采用的雙離合變速箱(點擊查看大眾雙離合變速器解讀)屬于比亞迪6DT25變速箱的變種,代號為6HDT35,其變速箱主體與6DT25相同,輸入軸最大承受扭矩為250N·m。
● 動力電池及電池管理:
用于儲能的電池位于車輛尾箱位置。該電池組容量達到13kWh,標稱電壓為506V,類型為磷酸鐵鋰電池(點擊查看磷酸鐵鋰電池解讀)。由于比DM I模塊的電池電壓更高因而系統效率也隨之提升。DM II模塊的電池組的防護等級達到IP67,擁有極好的防塵防水性能及安全性。除此以外,對于電池組極為關鍵的電池管理器在DM II模塊上也得到升級,體積重量更小,管理更為細致,有效防止電池過熱過充過放,延長電池壽命及保證乘客安全。
● 充電模塊:
秦作為一款插電式混合動力汽車,能夠采用220V市電對車輛充電。其充電接口符合大部分汽車充電接口的國際標準,能使用多種充電方式進行充電。電源轉換模塊位于尾箱內,主要作用是把充電線接入的電源轉換為合適的電池組充電電源。
點評:與F3DM上采用的DM I系統相比,秦上面采用的DM II系統可以說是有了全面的提升。更高的系統電壓使得電驅系統的能效隨之提升;同時整個DM II系統的電子系統的集成度更高,防護性能更好;結構更為簡化的DM II系統采用了更強勁的電機和發動機,再搭配上6速雙離合變速箱,整車性能不容小覷。我們期待比亞迪秦上市后,能第一時間拿到試駕車為大家呈上更深入的技術解析和試用體驗。
● 榮威550插電式混動系統解析
本屆廣州車展榮威展臺550 Plug-in可是吊足了觀眾的胃口,就是這款即將在年底上市的車在配置上可謂守口如瓶,想在現場找到一張介紹該車型的宣傳冊子都難,秉承編輯的自我修養精神,小編攻克萬難為廣大車迷朋友謀福利了!下面請看!
首先給大家奉上榮威550 Plug-in的配置參數:
| 榮威550 Hybrid動力參數一覽 | ||||||
| 發動機參數 | 1.5L 汽油發動機 | |||||
| 電機參數 | 主電機 最大功率 50kw | |||||
| 變速箱參數 | 雙離合變速器 | |||||
| 電池組參數 | 電壓參數 294V 電流參數 40Ah 實際輸出功率 10.4kwh | |||||
| 電池信息 | 上汽集團與A123 Systems公司合作研發 | |||||
| 純電力續航里程 | 58 公里 | |||||
| 百公里油耗 | 2.3L | |||||
| ||||||
榮威550 PLug-in搭載的1.5L自然進氣汽油發動機也就是榮威350上面搭載的那款,其最大功率為78kw/6000r/min,其最大扭矩為135Nm/4000r/min。這套混動系統有設置三種工作模式,即發動機驅動、電機驅動、發動機與電機協同驅動。
榮威550 Plug-in的動力控制單元以及電機都放置在發動機艙內,整個結構十分緊湊,空間利用率高,不過這個對系統的散熱也提出了一定的要求。
主體電機和ISG輔助電機均為三相交流電機,電機旁邊有變壓器,它的作用是提升來自動力控制單元的電壓,以保證電機順利驅動。主體電機最大功率為50kw,最大扭矩為317Nm;ISG輔助電機最大功率為25kw,最大扭矩為147Nm。
榮威550 Plug-in電池為磷酸鐵鋰電池,該電池能夠實現3000次的充電循環,能夠發294V電壓,40Ah電流,輸出功率為11.8kwh。
動力控制單元由三部分組成,分別連接至電池組、主電機和輔助電機。該動力控制單元的散熱形式為水冷式。其作用是通過改變來自電池組電流的相位從而實現向電機分配電流的功能。
電池組布置在車輛的后方,這有利于車輛前后重量分配更加均勻。同時,由于電池放置在后方,車輛在側面發生碰撞或者追尾的時候會增加車內乘員的安全隱患。這個就需要保證車輛后部車身的剛度足夠大并且能夠起到緩沖吸能作用。
榮威550 Hybird的混合動力系統有三種工作模式,駕駛員通過儀表盤的顯示,可以清楚車輛當前處于哪種工作模式下行駛。
Charge模式下只有發動機提供動力,這時候主電機和輔助電機給電池組充電。適應該模式的工況有怠速、低速行駛以低速超車等。
在車輛啟動的時候,輔助電機能夠給發動機傳遞巨大的扭矩,保證車輛啟動輕松運行。
ECO模式下發動機不工作,這時候車輛動力由主體電機提供。
Power模式下主體電機和發動機同時給車輛提供動力,功率和扭矩在這個時候最大化。
點評:與前面介紹的比亞迪DM二代雙擎雙模混動系統相比,榮威550的混動系統則更為復雜,使用2個離合器結合發動機和2個電機之間的動力傳遞,對于動力管理系統提出了更高的要求,不過車輛驅動模式基本一致,即純EV模式、發動機驅動模式以及兩者協同驅動模式。在這個混合動力車不受待見的時期,上汽集團對這一領域的涉水可謂勇氣可嘉。
● 大眾XL1混合動力系統解析
廣州車展大眾展臺最惹人眼球的必定是這臺大眾XL1了,剪刀門的設計,獨特前衛的造型,引來不少人圍觀。當你了解到它的百公里油耗都不用1L的時候,相信你會對眼前這臺另類的XL1更是多了幾分贊嘆。
到底它肚子里裝了什么貨,可以擁有這么低的油耗?極低風阻系數的車身設計以及輕量化的車身結構就是其中的原因之一。(如果你想詳細了解它的前世今生,可以通過點擊鏈接進入:大眾XL1的前世今生)這里我們再看看另一個原因——插電式混合動力技術。
大眾XL1采用的是一套插電式的混合動力系統,由一臺柴油發動機、7速DSG雙離合變速箱、驅動電機、鋰電子電池以及動力控制單元組成。
動力系統采用的是一臺0.8L雙缸渦輪增壓發動機,最大功率為35kW(48PS),峰值扭矩為120N.m。與之搭配的是一臺7速DSG雙離合變速箱,與動力控制單元布置在車前部位置。
驅動電機的最大功率為20kW,最大扭矩為140N.m。動力電池則采用鋰電池,最大容量為5.5kW/h,布置在后軸區域,以平衡車輛的前后比重,有碳纖維護板包裹。
在混合動力模式下(即發動機與電動機協同工作),總扭矩輸出140N.m,0-100km加速時間為12.7s,最高行駛時速達160km,而二氧化碳的排放量僅為21g。由于XL1擁有較輕的車重,在100km/h定速巡航時,只需要8.4PS的馬力,我想這是大部分環保能源車努力的方向。在純電動的模式下,可行駛的最大里程為50公里,短途里程不成問題。如果加滿10L的柴油,加上5.5kW/h的電池,那么XL1可行駛超過500公里。
資料顯示,在10安培插座充電的話,在3小時內就可以充滿。在純電動的模式下,行駛一公里只消耗不到0.1kWh的電量,可行駛的最大里程為50公里,所以作為短途交通工具的話,XL1只需使用純電動的模式行駛即可,節能更環保。
文章開頭提到,無論是純電動車還是混合動力車,電池的安全也是消費者最為關心的問題。由于目前獲得的資料有限,對于XL1的鋰電池組采用的是風冷還是水冷方式,是否設置電池溫度控制管理系統還無從得知。不過這套混動系統的布置與我們常見的不太一樣,它的動力總成(發動機電機、電機、變速箱)布置在車輛后軸區域,相當于后置后驅車的布置。而為了平衡車輛前后比重,鋰電池組則被安放在前軸區域。
動力電池容易在激烈碰撞中起火,所以很多混合動力車對車身的要求也會更高,尤其是安放動力電池的部位。XL1的動力電池位于車頭前部,正面碰撞反而是它最危險的碰撞形式。不過相對于動力電池布置在車身底部的側面碰撞而已,XL1的正面碰撞則擁有更多的緩沖空間。此外XL1采用輕量化的理念設計,駕駛艙使用的是碳纖維材料,重量更輕強度更高,而車的前部以及后部車架結構則采用鋁合金材料,也具有很強的抗沖擊能力。
點評:大眾XL1插電式混合動力系統的結構形式相對于前面介紹的榮威550插電混動系統要簡單,使用的是一臺僅有0.8L的柴油發動機,外加一個20kw的驅動電機,相對于前面介紹的兩種混動系統動力明顯不是一個級別的,這也反映出XL1強調的并不是駕駛樂趣,節能環保才是它的設計初衷,百公里油耗不到1L已經說明了這一點。
全文總結:以上三臺車型的介紹或許不能滿足你對插電式混合動力的好奇心。不過不要緊,隨后我們會有更多對插電混合動力更深入的報道和分析。但就目前國家的政策而言,對這類車的補貼力度還是不錯的,環保省油而且動力非常強勁,值得考慮 。普銳斯已經在美國大獲成功,而我們自己的自主品牌也已經開發出來并上市。不能說混合動力時代已經到來,但最起碼,插電混合技術已經開啟了一個全新的混合動力時代。
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