一、增程型插電混合動力
這一類插電混合動力,嚴格來說仍然是電動車。車內只有一套電力驅動系統,包括電機、控制電路、電池。增程型插電混合動力車的電動機直接驅動車輪,發動機則用來於驅動發電機給電池進行充電。因為發動機並不直接驅動車輪,因此也不需要變速箱。這相當於在普通的電動車上裝載了一臺汽油/柴油發電機。
這種模式的優點很明顯:
具有電動車的安靜、起步扭矩大的優點,可以當純電動車使用,在充電方便的條件下只充電、不加油,使用成本較低;
相比其他插電混合動力模式,增程型插電混合動力可以不用變速箱,成本略有降低。由於帶有發動機發電,只要有加油站就可以一直跑下去,在不方便充電的地方不會被迫拖車,解決基礎設施不足的問題;
因為發動機不直接驅動車輪,發動機轉速和車輪轉速、汽車速度沒有直接關係,通過控制系統優化,可以讓發動機一直工作在最佳轉速,即使在充電不便時,市內堵車路況下油耗也比較低,發動機噪音也可以控制的非常小。
當然,這種模式也有缺點:
由於發動機和發電機並不直接驅動車輪,造成了這部分功率的浪費,而發動機和發電機帶來的重量並不減少。譬如:一輛增程式插電混合動力汽車發動機功率50KW,發電機功率50KW,電動機功率100KW,整車攜帶了總功率200KW發動機和電機,但是能驅動車輪的功率只有100KW。
在高速路況下,油耗反而偏高。這是因為高速路況下,如果發動機直接驅動車輪,可以一直工作在最佳工作模式,而增程式插電混合動力多了一個轉換過程,轉換本身要消耗能量,造成油耗反而偏高。
這一類的代表車型有寶馬i3(可選裝增程模塊),雪佛蘭沃藍達(有隱藏的直接驅動模式),Fisker卡瑪和奧迪A1 e-tron。
二、並聯式插電混合動力汽車
這一類插電混合動力車內有兩套驅動系統,大多是在傳統燃油車的基礎上增加電動機、電池、電控而成,電動機與發動機共同驅動車輪。車內只有一臺電機,驅動車輪的時候充當電動機,不驅動車輪給電池充電的時候充當發電機。
並聯式插電混合動力結構
並聯式插電混合動力的優勢在於:
電動機、發動機共同驅動車輪,沒有功率浪費的問題,譬如電動機50KW,發動機100KW,只要傳動系統能承受,整車功率就是150KW;
在純電模式下,同樣有電動車安靜、使用成本低的優點。而在混合動力模式下,有非常好的起步扭矩,加速性能出色;
因為只是在變速箱上(分變速箱輸入端和輸出端兩種增加方法)增加了一臺電動機,在傳統燃油車基礎上改動較小,成本也比較低。
這種模式的缺點是:
在混合動力模式下,發動機不能保證一直在最佳轉速下工作,油耗比較高。只有在堵車時因為可以自帶發動機啟停功能油耗才會低;
因為只有一臺電機,不能同時發電和驅動車輪,所以發動機與電動機共同驅動車輪的工況不能持久。持續加速時,電池的能量會很快耗盡,轉成發動機單獨驅動模式。
這一類的代表車型包括:奔馳S500插電版、比亞迪秦。
三、混聯式插電混合動力
與並聯式插電混合動力一樣,這種模式也有兩套驅動系統,但不同的是,混聯式有兩個電機。一個電動機僅用於直接驅動車輪,還有一個電機具有雙重角色:當需要極限性能的時候,充當電動機直接驅動車輪,整車功率就是發動機、兩個電機的功率之和;當電力不足的時候,就充當發電機,給電池充電。
因此,混聯式同時具有增程式和並聯式的優點:在純電模式下具有電動車安靜、使用成本低的優點;在增程模式下,沒有“里程焦慮”,而且發動機可以一直控制在最佳轉速,油耗低,噪音小,振動小;在並聯模式下,兩臺電機,一臺發動機可以一起工作,三者功率加起來具有非常好的起步和加速性能,是一種比較完美的組合。
說缺點的話,就是兩臺電機、發動機、變速箱一個都不能少,配套的控制電路、電池、傳動系統、油路也不能少,總體成本要高於其他類型的插電混合動力,車的總重量也會大一些。而因為要控制兩個電機和一臺發動機,還有不同的工作模式,控制系統也要相對複雜,這也會提高成本。
混聯式插電混合動力,其實往下細分還可以再分兩類。
一類是前置,代表車型是豐田全系插電和比亞迪F3DM。
這類車的兩臺電機和一臺發動機都在汽車前部,通過動力分配,離合器,控制不同的工作狀態。豐田採用的是ECVT行星齒輪做動力分配,很好的兼顧了性能與節能。
比亞迪F3DM採用了簡單的共軸離合模式,沒有變速箱,通過離合器控制不同工作狀態,也可以達到不同狀態切換的目的,但是共軸模式決定了比亞迪F3DM的發動機轉速與車輛行駛速度直接相關,並聯模式下,發動機噪音比較大,只是一種當時技術條件下的過渡,很快就被比亞迪自己淘汰。
混聯式插電混合動力還有一種模式是前後置,簡單說,就是把兼職的電機與發動機放到一起,另外的純電動機單獨放置。這種模式的代表是保時捷918,寶馬i8,規劃中的比亞迪唐也是這種模式。
保時捷918 Spyder
這種模式的優點除了混聯式插電混合動力都有的幾個優點以外,還有一個好處是可以在前輪驅動,後輪驅動,四輪驅動三種模式下切換。
追求極限性能的時候,四輪驅動,可以有極限的加速性能。高速行駛時,車輛重心後移,後輪驅動可以有更高的效率,達到省電(省油)的目的。在低速行駛時,前輪驅動有更高的效率,就可以切換前輪驅動。
這種模式的純電動機甚至可以是兩個,分別驅動左右車輪,達到左右扭矩分配的目的,在過彎道時可以有更出色的性能。
保時捷918能在紐柏林跑進7分鐘,傲視各路超跑,靠的就是這種前後置混聯式插電混合動力帶來的高性能。
插電混合動力的未來
通過上面的分析,我們可以看出,插電混合動力汽車在加速性,降噪,使用成本上都有很多優點。但影響其普及的原因主要在於成本。
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