上一期我們談到,「混動技術」不只為汽車帶來節能減排的效果,同時也能其更加運動。不過介於目前全球的政策所限,短時間混動汽車必然朝著能源轉型的方向發展,所以,我們暫時將『運動』按下不表,首先走『省油』這條技術線。
兩大省油的關鍵
既然我們的目標是『省油』,那麼,我認為基本的解決思路很簡單:
1. 多用電,少用油;
2. 榨乾每一滴油的價值。
是不是十分的簡單?但是為了做到看似簡單的2點,各大主機廠可沒少花功夫,並開創了各種玩法,比如以「豐田THS混動系統」為首的『雙電機動力分流系統』以及以大眾為首的『單電機雙離合派』等。所以,如何解決這兩個問題將貫穿我們整個系列。
上期提到的電機,如何安排更合理
首先,為了達到『多用電,少用油』的目的,實現途徑會有很多,比如:
1. 將混動的份額向著純電傾斜;
2. 增加「電池」的容量;
3. 增強「電機」的作用等。
顯然奧托迴圈並不適合混動車型
而為了達到『榨乾每一滴油的價值』這一目標,實現途徑會有也有不少,比如:
1. 提升「發動機」(內燃機)的工作效率;
2. 減少混動元件之間的內耗;
3. 對每個混動元件進行不斷的最佳化等。
接下來本篇僅從宏觀的角度展開分析一下以上提到的一些實現途徑。
多用電,少用油
按油電混合度劃分(以上資料僅供參考)
我們先從『將混動的份額向著純電傾斜』談起,從上面的表格中可以看出,不同的油電混合架構所能實現的功能不同,依靠電實現的功能越多,燃油消耗就會越低,比如搭載「強混」系統的車型版本相比純燃油版,油耗降低25~35%(資料僅供參考)。
「自動啟停」實現架構
以被大部分人視為『雞肋』的「自動啟停」功能為例,雖然升級了一下普通汽車搭載的「鉛酸蓄電池」(更換隔板材質,比如AGM使用「超細玻璃纖維隔板」)為「起(啟)動機」,但卻達到了省油的目的。
溯源P0電機的作用便是自動啟停
比如德國BOSCH的實驗的結論是:平均節油率為8%~15%左右,越擁堵、排量越大效果越明顯。而中國汽車技術研究中心也做過類似的測試,結論更是誇張:節油率甚至達到7%~27%。看到這裡,相信你慢慢開始理解『為什麼啟動電機的功率越做越大』的原因了。
顯然鉛酸蓄電池無法滿足混動汽車
隨著『混動的份額向著純電傾斜』的發展,「電機」的功率越來越大,故此,『增加「電池」的容量』就成為了下個要解決的問題,從「儲能密度」較低的「鉛酸電池」到日企引以為傲的「鎳氫電池」到為了滿足長距離純電行駛的「鋰離子電池」,「電池」模組越來越大,功率更高,容量更大。關於混動汽車的「電池」,我們會在後文中陸續詳解。
途觀L PHEV動力系統
接著便是『增強「電機」的作用』,要麼增加「電機」數量,要麼就是提高單個「電機」的質量,此前我們也提到了以大眾為首的『單電機離合器派』,即是將混動系統中的「驅動電機」整合在了「雙離合變速箱」中,配合上「高壓電池」模組,增強了「電機」在整個混動系統的作用。至於為什麼大眾會成為『單電機離合器派』,又是一個long story。
榨乾每一滴油的價值
與燃油汽車一樣,『榨乾每一滴油的價值』一直是發動機工程師所追求的『人生目標』,同時也是體現人生價值的關鍵。故此,『提升「發動機」(內燃機)的工作效率』這一點,不在本篇文章中展開,在後面的文章中,我們會詳細討論「阿特金森內燃機」的章節展開。這裡只提一句:混動汽車的發動機,總體朝著高效率的方向發展,而不是高效能。
E-CVT基本機構,行星齒輪+電機(手繪)
而『減少混動元件之間的內耗』則是一個系統性的工程,比如使用『E-CVT』進行變速與使用『雙離合』進行變速,兩種不同的「變速器」架構,考慮元件降耗的邏輯就大相徑庭,還是要到後續的文章中具體問題具體分析。
飛輪動能回收系統
看似與第二點雷同的第三點『對每個混動元件進行不斷的最佳化』,指的是對動力總成之外的部件最佳化,比如「電池」的最佳化只是表象,更重要的是對整個「電能系統」的最佳化,包括提升整個「動能回收」系統等。
混動系統的最佳化是一項整體的最佳化工程
當然啦,以上提到的這些點並非實現省油的全部解決途徑,混動技術不可能靠一篇文章就能完全看懂,常言道『人心不足蛇吞象』,我們還是要將知識掰開了,揉碎了,一篇篇看,所以,記得關注本系列哦!
混動的基礎知識
本文的最後,我為大家彙總了一些最基礎的混動技術的詞彙,在後文中會經常出現,所以,希望大家動動手指,將圖表儲存下來,首先便是「混動汽車的分類」的名詞:
混動汽車的分類
在以上三種分類中,第三種分類『按照外接充電能力劃分』比較好理解,一句話:能不能插電。而『按動力系統結構形式劃分』則需要透過另一張表來解釋:
這是一種根據「發動機」與「電機」連線形式去劃分。上表格只是描述了一個大概,三種模式單拿「串聯」就會延伸出好幾條技術樹,比如我們此前解釋過的保時捷「Lohner-Porsche Semper Vivus」,即是將「發動機」-「發電機」-「輪轂(驅動)電機」動力總成『串』在一起。發展至今現其中一條技術樹發展成了「增程式」汽車,比如「寶馬i3」,「奧迪A1 e-tron」,以及國產的「理想ONE」和「嵐圖FREE增程版」等。
混聯技術衍生出新的技術樹
「混聯」就更為複雜一些,比如「雪佛蘭Voltec1」,看似是一套「串聯」的「增程式」解決方案,然則,卻『暗地裡』偷偷地進行了功率的分流,也就是讓「發動機」參與到動力輸出上,而不是像常規的「串聯」結構,只能透過「電機」輸出動力,此後的章節會詳解。
常見混動汽車安裝電機的位置(手繪)
不同位置電機的簡介
最後,就是上篇提到的在混動系統中,不同位置的「電機」,當你簡單地瞭解這些專業名詞的大概意思後,我們就可以真正開始聊混動汽車了。如果你覺得我們的圖表做的還不錯,對你學習和理解混動技術有那麼一點點的幫助,請一定記得關注我哦,答應我,這次一定。