油电混合动力是什么

小嘿 QA 2020-06-19 13:41:47 阅读(...)

混合动力汽车的燃油经济性能高,而且行驶性能优越,混合动力汽车的发动机要使用燃油,而且在起步、加速时,由于有电动马达的辅助,所以可以降低油耗,简单地说,就是与同样大小的汽车相比,燃油费用更低。

混合动力汽车的燃油经济性能高,而且行驶性能优越,混合动力汽车的发动机要使用燃油,而且在起步、加速时,由于有电动马达的辅助,所以可以降低油耗,简单地说,就是与同样大小的汽车相比,燃油费用更低。

油电混合动力是什么

混合动力

通常所说的混合动力一般是指油电混合动力,即燃料(汽油,柴油)和电能的混合。

混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。

而且,辅助发动机的电动马达可以在正常行驶中产生强大而平稳的动力,因此,车主可以享受更强劲的起步、加速。同时,还能实现较高水平的燃油经济性

优缺点

优点:

1、和汽油车一样到加油站加油,不用改变汽车的使用习惯;政府和企业推广这种产品也无须投资新建充电装置或加气站。

2、燃油经济性能高,而且行驶性能优越,混合动力汽车的发动机要使用燃油,而且在起步、加速时,由于有电动马达的辅助,所以可以降低油耗,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现”零”排放。

3、动力性优于同排量的单纯内燃机汽车,特别是在起步加速时,电动机可以有效地弥补内燃机低转速扭矩力不足的弱点

4、减少车内的机械噪音、低速或怠速时采用电动机工作。

缺点:

1、技术不成熟,相关产品定价过高,电动机和内燃机两套动力系统的造价远比一套动力系统的成本高。

2、长时间高速或匀速行驶不省油。因为混合动力车燃油消耗上的优势主要依靠势能积蓄电力节能,换句话说,混合动力车在行驶中越是频繁制动减速、或频繁地起步停车就会相对更为节能。而如果处于长时间匀速行驶,其节能效果就会相应降低。

种类

并联方式

一种是以发动机为主动力,电动马达作为辅助动力的“并联方式”。

这种方式主要以发动机驱动行驶,利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征,在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时,用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。这种方式的结构比较简单,只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。

分类

从对电能的依赖程度,混合动力可分为弱混合动力 MILD HYBRID(也称轻度混合动力,软混合动力,微混合动力等),中度混合动力,重度混合动力 FULL HYBRID(也称全混合动力,强混合动力等),插电混合动力 PLUG IN HYBRID

弱混合动力

弱混常用 BSG 皮带传送启动/发电技术,例如奇瑞 A5 的 BSG 款(电机 10KW),通常节油 10%以下,电机不直接参与驱动,主要用于启动和回收制动能量。

中混合动力

中混常用 ISG 内置安装曲轴启动/发电技术,例如别克君越 EcoHybrid(电机 15KW),通常节油 20%左右。

强混合动力

强混合动力代表产品为 TOYOTA PRIUS(电机 50KW),可节油 40%。

插电混合动力

插电混合动力,将提供更好的节油比例,但将消耗一定的电能,例如大众高尔夫 TwinDrive(电机 130KW)的测试数据,每百公里 8 度电和 2.5 的油耗。

以上几种形式的混合动力,强混合动力可以说是真正意义的创新,它结合了发动机和电动机,既发挥了汽油发动机在高速行驶下提供动力和从根本上优化燃油提供的能量这两大优势,也发挥了电动机在低速状态下输出强劲扭矩、降低燃油消耗、净化排放、静音以及将原先都被转化成热能而浪费掉的刹车能量加以回收,循环利用等优势。

下面以雷克萨斯 LS600hL 这款强油电混合动力车型为例,具体剖析强油电混合动力的优势。当发动机消耗的大部分汽油都花在开始启动时的加速上, LS600hL 提供了一次没有尾气产生的“零排放启动”,这不仅仅是无害于环境,而且没有发动机噪声,创造了一种全新的驾驶体验: LS600hL 加速时的声音小于 10 分贝,比树叶摆动的瑟瑟声(20 分贝)还要小。除了极致的静谧体验, LS600hL 拥有超低的 CO2 排放,对地球和人类表现出深厚的关爱。如果将 LS600hL 与奔驰 S420CDI 做比较,会发现 S420CDI 比 LS600hL 的 CO2 排放量多出 140,000 升(数据来源:日本汽车联盟)。除了超低的排放和超低的噪音,LS600hL 还拥有出众的加速性能,时速 80 到 120 公里的加速 4.4 秒即能实现,同时在时速 120 公里的情况下,噪音小于 65 分贝。强油电混合动力赋予车辆以超强的燃油经济性,同样再拿奔驰 S420CDI 与 LS600hL 做对比,前者在综合路况下,百公里油耗为 10.68 升,而同样路况下,LS600hL 百公里油耗为 9.98 升。

工作原理

混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。

以串联混合动力电动汽车为例,介绍一下混合动力电动汽车的工作原理。

在车辆行驶之初,蓄电池处于电量饱满状态,其能量输出可以满足车辆要求,辅助动力系统不需要工作;

电池电量低于 60%时,辅助动力系统启动;

当车辆能量需求较大时,辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量;

当车辆能量需求较小时,辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时,还给蓄电池组进行充电。

由于蓄电池组的存在,使发动机工作在一个相对稳定的工况,使其排放得到改善。

不是所有的混合动力车辆都要依靠电动发动机、电池和电线。有些车辆是靠液压发动机、铃线和蓄能器的联合作用来驱动的。

解决方案

最近的汽油价格达到了创纪录的历史新高,让站在加油泵面前的消费者胆颤心惊。但是,与重型卡车运输车队的经营者相比,这些消费者的痛苦只能算是小痛小痒了。

从燃料经济性的角度来看,为我们配送包裹和运送垃圾的卡车需要承受几方面的不利冲击。重量就是其中一个重大因素。满载重型运输车辆一般在 14000 到 33000 磅的重量范围之间。除重量因素外,很多这类的运输工具还具有燃料燃烧的工作负载循环,它们需要不断地启动和停车。

在过去的一年中,UPS 公司一直在密歇根州测试运行一辆使用液压混合动力

系统的 6 类配送卡车。该公司还投入使用了 50 辆电动混合动力卡车。

所以,几个最大的卡车车队运营商已经开始追逐混合动力运输工具的潮流,这对任何人来说都不会感到奇怪。联邦快递(Federal Express) 公司和 UPS 公司的运输车队在过去两年增加了几十辆混合动力卡车,两个公司采用的都是 Eaton Corp 公司提供的混合动力传动系。据美国最大的垃圾运送公司 Waste Management 的发言人 Lynn Brown 说,该公司也在评估一系列的渣土运输车的混合动力解决方案。

液压

但是,可能让人感到意外的是,FedEx 公司、UPS 公司和 Waste Management 公司正在考虑选用在一些最重型车辆上的混合动力系统的种类。这些混合动力系统不像丰田公司的 Prius 车型一样,使用的是电动发动机、电池和电线,而是利用液压泵发动机、高压铃线和蓄能器的联合作用来驱动车辆。

这类液压混合动力中最激进的型号完全摆脱了传统的机械动力传动系统。在这些车辆上,柴油引擎驱动液压泵发动机,而液压泵发动机再为高压蓄能器蓄能。蓄能器驱动后轮上的斜轴式液压泵发动机从而驱动车辆。一个低压储备器用于收集液体,然后把液体再送回到第一个液压泵发动机中,这样就形成了一个完整的液压循环系统。

与电动混合动力发动机一样,液压混合动力发动机也有提供再生制动的能力。货物运送车辆和渣土运输车经常要制动刹车,当车辆制动时,液压泵发动机会为高压蓄能器蓄能。当卡车再次启动前行时,储存在蓄能器中的能量可以用来减少柴油引擎的负载。这些能量也可以限制引擎关闭时推进力的迸发,比如说,在室内操作车辆时。

对一般消费者或某些工程师来说,在这样一个电气化程度不断提高的世界里,液压发动机技术看上去有些落伍。但是,液压泵发动机和蓄能器可以提供一种应用扭矩和存储能量可靠的、低成本途径,这也正是混合动力车辆所需要的。并且液压发动机与电动系统相比具有明显的功率密度优势,至少现在是这样。“液压发动机好像非常有效,至少对大多数重型卡车系列来说是这样的,”环境保护基金会(Environmental Defense)高级汽车策略会成员、机械工程师 John DeCicco 博士这样评价。

驱动方式

当今的液压混合动力系统主要有三种方式,并且都处在发展之中。美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency,英文缩写 EPA)交通与空气质量办公室(Office of Transportation and Air Quality,英文缩写 OTAQ)的研究者们与 Eaton Corp 公司、美国西南研究院(Southwest Research Institute,英文缩写 SwRI)和其他合作伙伴联合开发了一种混合动力系统。从 2006 年 6 月开始,这套系统开始由 UPS 公司的配送卡车在底特律市进行测试运行。美国环境保护署也与 Parker Hannifin 公司签订了一个单独合作研发协议,着手液压混合动力方面的设计。

在某些方面,液压混合动力系统与其同伴电动混合动力系统相似。但是,液压系

统是使用液压泵发动机、铃线和蓄能器产生扭矩并存储能量,而不是使用电动发动机、电线和电池。

Eaton Corp 和 Parker Hannifin 两家公司也都各自进行了自主知识产权的液压混合动力系统的开发。Eaton 公司开发的是一个液压启动辅助的并行系统,但是其主要的推进力仍然是来自于机械动力传动系。Parker Hannifin 公司在过去的一年半的时间里研发出一种新型的液压混合动力设计,其中一些负载循环数据来自于 Waste Management 公司。Parker Hannifin 公司负责液压动力事业部创新设计的副总裁、机械工程师 Joe Kovach 博士报告说,他们公司将在今年晚些时候结合新型液压混合动力系统建造一个渣土运送卡车模型。

发展

谈到节能环保的汽车新能源的发展,在中国还往往停留在电动汽车的探索上。的确,全球汽车界在电动车上没有少下工夫,但是到头来都是走进死胡同。在新世纪,汽车发展的技术路线趋于理智而统一:近期从油电混合动力下手大幅度降低油耗和排放;长远靠资源极为丰富,且完全没有污染的氢动力燃料电池重新定义汽车。

一枝独秀

在全球汽车市场,丰田堪称是混合动力的鼻祖。2003 年丰田的纯利润 101 亿美元,远远高过美国三大汽车公司的利润总和。丰田成功的因素很多,其中之一就是混合动力技术的开发和应用。混合动力技术是丰田的核心技术。丰田的混合动力系统是全混合系统。它拥有一台汽油发动机和一个电机。这种系统能够实现电机的单独驱动。在汽油发动机效率较低,比如低速的时候,汽油发动机被停止,车辆仅靠电机驱动行驶,这样可以提高燃油经济性,减少二氧化碳的排放。目前丰田的油电混合动力技术已经发展到第二代。

丰田于 1997 年 8 月在日本发布了柯斯达 Hybrid EV。同年 12 月发布了世界上第一款量产混合动力车普锐斯。自 2000 年开始在北美及欧洲等海外地区开展普及混合动力车的工作。

2003 年丰田发布了第二代普锐斯,在此之后又将混合动力车型扩大到 MPV、SUV、后驱轿车、小型两厢车等车型。

2009 年 5 月上市的第 3 代普锐斯受了世界各地顾客的厚爱。

2011 年 2 月底,丰田混合动力车型累计销量突破 300 万辆。在此之后丰田又发布了普锐斯α和 AQUA 等新车型,使其混合动力车销量经过短短一年的时间就突破了 400 万辆。另外,从 2012 年 1 月起,外插充电式混合动力车“普锐斯 PHEV”也开始在日本销售。并且计划 2012 年年内在中国进行试销。

目前,丰田在大约 80 个国家及地区销售共计 18 款混合动力乘用车。今年在丰田销售的车辆中,混合动力车已经占到其全球销量的 15%。今后丰田还计划投入雅力士 HEV 等多款车型,不断扩充混合动力车型的商品阵容以及销售区域。

在中国,丰田在 2006 年将普锐斯作为第一款在日本以外生产的混合动力车型率先投入中国,此后,又投入了凯美瑞混合动力车型。

今年 3 月 1 日丰田中国发布了 “云动计划”。其中一项重要内容就是“环保技术”,同时丰田还将其混合动力技术形象地命名为油电混合“双擎”动力。该技术拥有可以单独使用电动机驱动车辆的“纯电模式”,且在车辆使用过程中完全不用担心电池寿命。另外,根据丰田测算,通常情况下丰田油电混合双擎动力,与传统技术相比,油耗最高可减少 40%左右,同时动力性能相当于把发动机的排量提升了 30%左右。而且该技术既可以节约石油,又为最终摆脱石油打了下基础。在 4 月的北京车展上丰田发布了全球首发的“云动双擎”概念车。该车搭载了丰田汽车研发中心(中国)有限公司研发的混合动力总成,充分展现了丰田油电混合双擎时代已经到来,同时也以实际行动表示了丰田将进一步为中国汽车市场的混动时代增添无限光彩的决心。丰田决心要成为真正国产、普及节能新能源车,且产品阵容最丰富的汽车厂商。

作为丰田旗下的高端豪华车品牌,LEXUS 雷克萨斯也是油电混合动力技术的先驱开拓者,是第一个将完全油电混合动力技术应用于量产车型的豪华汽车品牌,在油电混合动力技术领域已有 20 年的经验。目前,雷克萨斯拥有豪华车领域最丰富的油电混合动力量产车型,在中国市场销售的完全油电混合动力车型有 CT 200h、LS 600hL、RX 450h 和全新一代 GS450h,并将在下半年引入全新一代 ES300h。其中入门级豪华车 CT 200h 上市后得到广泛认可,月销 1,000 台以上,对混合动力概念的推广起到了积极作用。目前雷克萨斯油电混合动力车型在全球的累计销量已经超过 40 万辆。

1993 年, LEXUS 雷克萨斯前瞻性看到了高性能汽车伴随而来的高燃油消耗及对环境造成的污染和负担,率先投入大量资源深入研发有别于传统动力系统的新能源利用方式。自 1993 年以来,LEXUS 雷克萨斯在油电混合动力道路上始终引领前行,先后推出多款极富创造性的油电混合动力豪华车型。

2007 年 1 月, LEXUS 雷克萨斯全球首创油电混合动力豪华 SUV 车型 RX 400h 引入中国市场。作为第一台通过美国 SULEV(Super Ultra Low Emission Vehicle)超低废气排放标准的豪华 SUV 车型,RX 400h 在中国市场的亮相为中国豪华车消费者带来了消费观念的革新。

2007 年 8 月,LEXUS 雷克萨斯顶级旗舰型豪华轿车 LS 600hL 同步进入中国市场。

2009 年 1 月,LEXUS 雷克萨斯油电混合动力运动型豪华轿车 GS 450h 正式登陆中国市场。

2009 年 4 月上海车展上,RX 系列新一代混合动力车型 RX450h 在中国市场上市。

2011 年 10 月,LEXUS 雷克萨斯油电混合动力新生代轿车 CT200h 正式进入中国市场。

2012 年 3 月,LEXUS 雷克萨斯新款豪华 SUV RX450h 正式登陆中国市场。

2012 年 6 月,LEXUS 雷克萨斯全新一代油电混合动力豪华运动型轿车 GS 450h 正式登陆中国市场。

2012 年 7 月,LEXUS 雷克萨斯全新一代豪华轿车 ES300h 正式登陆中国市场。

除了不断引入新的混合动力车型以外, LEXUS 雷克萨斯还是中国市场上第一家、也是唯一一家为旗下所有油电混合动力车型提供六年/十五万公里免费保修和免费保养服务的豪华品牌,为豪华汽车领域设立了全新高度。

雷克萨斯油电混合动力核心卓越性体现在:

1.动力性能:全新的驾乘体验

保持了反应迅捷的加速性能,使用户体验到前所未有的全新的加速感。

2.静音性能:静音效果新境界

在由电动机驱动车辆时,其噪音仅相当于发动机运转噪音的一半。使用高效隔音和吸音物料亦有助于降低噪音水平。

3.节油性能:实现了极低的油耗量(低二氧化碳排放量)

在发动机和电动机之间高效分配运用并由此产生协同效应,令节油性能远超过汽油发动机汽车。

4. 清洁性能:实现了低废气排放量(NOX、HC)

实现了全球最低的废气排放量,全面符合世界上最严格的标准,如美国的 SULEV 标准和欧洲的 STEP IV 标准等。

LEXUS 雷克萨斯将 2012 年定义为 LEXUS 雷克萨斯的“混合动力元年”。根据中国市场的需求,LEXUS 雷克萨斯将会进一步丰富小排量车型,同时也会继续推广在业界领先的完全油电混合动力车型。

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