混動(dòng)汽車工作原理_豐田雙擎混動(dòng)汽車工作原理
ABOUT FUTURE
每個(gè)時(shí)代的主題都不一樣,我們熱愛的汽車領(lǐng)域也不例外。曾經(jīng)所有汽車廠商都以造出大排量多氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)為傲。特別是一線的品牌,就算是賠本賺吆喝,也憋一個(gè)W12或者V12啥的,畢竟是個(gè)賣家,不能慫,會(huì)掉。而隨著環(huán)境的惡化,能源的枯竭,政策的改變等一系列連鎖反應(yīng),如今的汽車行業(yè)來(lái)了一個(gè)180度的大反轉(zhuǎn),以低能耗環(huán)保為榮,連6缸發(fā)動(dòng)機(jī)都“淪為”情懷。而相對(duì)的,高新的新能源技術(shù)永遠(yuǎn)都掌握在少數(shù)人手中,今天正經(jīng)要和大家聊的就是現(xiàn)行最完善的新能源技術(shù)之一,通用旗下的HEV全混動(dòng)系統(tǒng)。
大家先別緊張,聽起來(lái)是有點(diǎn)復(fù)雜,但我們可以由淺至深慢慢解讀。首先理清概念,所謂的HEV就是Hybrid Electric Vehicle的縮寫,即混合動(dòng)力汽車。
你們要記住的關(guān)鍵點(diǎn)就只有一個(gè),HEV是不用充電的,和傳統(tǒng)燃油車型完全一樣,加油,開車,再加油...就是這么簡(jiǎn)單,不同的就是在于混合動(dòng)力車型可以用同樣的燃油走更遠(yuǎn)的路,也就是續(xù)航里程更長(zhǎng)。這也是目前我最推薦的一種新能源車型,無(wú)條件的達(dá)到更長(zhǎng)的續(xù)航里程。
有了基礎(chǔ)概念墊底,我們可以開始進(jìn)階的內(nèi)容了。通用這套混動(dòng)系統(tǒng),也就是別克君越30H搭載的這一套,是由一臺(tái)1.8L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)、兩組永磁同步電機(jī)、雙排行星齒輪和兩個(gè)離合器構(gòu)成。最大綜合輸出功率182Ps(134kW)最大綜合輸出扭矩380N·m。
堆完數(shù)據(jù)之后大家是不是覺得有點(diǎn)熟悉,對(duì)的,這套系統(tǒng)與豐田的混動(dòng)系統(tǒng)的原理是一樣的,不同的在于君越30H上面這套動(dòng)力總成更完善,更先進(jìn)。
關(guān)鍵在兩套行星齒輪組
通用這套傳動(dòng)系統(tǒng)的核心是由兩組行星齒輪組和兩個(gè)離合器組成的,行星齒輪組的運(yùn)作原理大家可以百度了解一下,這里就不展開了,這里面的關(guān)鍵在于通過離合鎖死行星齒輪中的太陽(yáng)輪、行星架或外齒圈,從而改變動(dòng)力輸出的組合與路徑,懂行的已經(jīng)明白了,這就是自動(dòng)變速箱的原理。
因此我們可以簡(jiǎn)單的理解為,如果豐田采用的單行星齒輪組就如一個(gè)擋位,那么通用這套方案通過兩套行星齒輪實(shí)現(xiàn)了三個(gè)擋位的傳動(dòng)效果。眾所周知,擋位越多,傳動(dòng)效率相對(duì)也會(huì)更高。
三種工作模式
發(fā)動(dòng)機(jī)連接一號(hào)行星齒輪組的外齒圈,電機(jī)A連接一號(hào)行星齒輪組的太陽(yáng)輪,電機(jī)B則連接二號(hào)行星齒輪組的太陽(yáng)輪,這樣就構(gòu)成了這套系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),接下來(lái)就來(lái)看看是如何實(shí)現(xiàn)三個(gè)傳動(dòng)模式的。
第一種模式是低負(fù)荷情況下,離合器不工作,由電機(jī)B獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛,減速或滑行時(shí)也由電機(jī)B負(fù)責(zé)回收動(dòng)能。
第二種模式是固定齒比模式,在車輛勻速行駛的時(shí)候,兩套離合器同時(shí)鎖止,形成一種新的動(dòng)力輸出路徑,電機(jī)A不工作,發(fā)動(dòng)機(jī)介入,在最經(jīng)濟(jì)的工作區(qū)間內(nèi)固定的給車輪輸出動(dòng)力,當(dāng)需要急加速時(shí)電機(jī)B會(huì)輔助加速,當(dāng)減速和滑行時(shí),也由電機(jī)B負(fù)責(zé)能力回收。
第三種模式則是復(fù)合模式,這種模式是在車輛需要更大動(dòng)力時(shí)啟用,一個(gè)號(hào)離合鎖死,發(fā)動(dòng)機(jī)與兩臺(tái)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輪,而電機(jī)B同步為電機(jī)充電和進(jìn)行動(dòng)能回收,保證電機(jī)的工作。
后兩個(gè)模式就是與單行星齒輪組的差距所在,而這個(gè)兩個(gè)模式可以更好的保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳工作區(qū)間,從而提高燃效和降低能耗。
話說回來(lái),豐田的混動(dòng)專利2017年就到期了,那以后是不是所有廠商都可以這么做。顯然事情沒有那么簡(jiǎn)單,和自動(dòng)變速箱同理,國(guó)產(chǎn)也可以做出8AT,實(shí)際效則往往不盡人意,大部分廠商在變速箱這塊還是依靠供應(yīng)商,除了硬件,這其中的關(guān)鍵在于標(biāo)定和調(diào)校。
我們的汽車在行駛過程中要面臨各種各樣的工況,控制系統(tǒng)需要根據(jù)需要判斷用什么擋位行駛,何時(shí)升降擋。而這套混動(dòng)系統(tǒng),在行駛過程中需要在固定齒比模式和復(fù)合模式之間快速切換,根據(jù)實(shí)際工況選擇合適的驅(qū)動(dòng)模式。
而相比一套行星齒輪組的結(jié)構(gòu),雙行星齒輪的變化更多,需要更強(qiáng)大的控制系統(tǒng),更快的計(jì)算速度,假設(shè)原來(lái)是每秒計(jì)算10次,現(xiàn)在不是簡(jiǎn)單的×2,計(jì)算的次數(shù)要達(dá)到10的平方甚至更多。當(dāng)然這只是一種比喻,再說下去又要暴露我體育老師教的數(shù)學(xué)了...
談到技術(shù),最近幾年馬自達(dá)一直很紅,創(chuàng)馳藍(lán)天可謂是盡人皆知,但很少人知道究竟是個(gè)什么技術(shù),其實(shí)創(chuàng)馳藍(lán)天不是特指一個(gè)技術(shù),而是一整套的優(yōu)化方案,包括動(dòng)力總成和底盤,其中有進(jìn)排氣系統(tǒng)和變速箱等等細(xì)節(jié)的調(diào)校方案。誠(chéng)然,現(xiàn)在動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)的原理基本都是一樣,一線廠商的發(fā)動(dòng)機(jī)基本不存在代差,都只是不斷的在優(yōu)化細(xì)節(jié)。而通用這套混合動(dòng)力技術(shù)也是如此。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化
小體積、輕量化是汽車工業(yè)永恒主題,需要更復(fù)雜控制單元的混動(dòng)系統(tǒng)更是如此,別克30H上這套系統(tǒng)重量?jī)H為125kg,可以和傳統(tǒng)變速箱實(shí)現(xiàn)模塊化替換。
以往獨(dú)立安置的TPIM電控模塊此次也集成在箱體中,電池直流電轉(zhuǎn)換為電機(jī)使用交流電的工作得以在箱體內(nèi)完成,直接避免在發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置內(nèi)高壓電線,大幅度提高耐久性能和安全性能。
電機(jī)采用條形繞組構(gòu)造,使用長(zhǎng)方形的繞線結(jié)構(gòu)來(lái)取代傳統(tǒng)的圓形繞線結(jié)構(gòu),具有更好的散熱與靜音性能。
材質(zhì)優(yōu)化
電機(jī)內(nèi)置式釹鐵硼永磁材料確保了電機(jī)運(yùn)行的高效,在高扭矩下仍然能夠保持平順的動(dòng)力輸出。
電機(jī)的轉(zhuǎn)子的稀土使用量相比上一代電機(jī)降最高低了40%,稀土材料主要用于對(duì)高溫退磁敏感的邊界部分。要知道稀土作為稀缺資源,用更少的稀土達(dá)到同樣的效果,除了控制成本以外,無(wú)疑也是一種對(duì)資源的保護(hù)。
采用了鋰離子電池組,有著容量更大,電流量更大,更環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。
枯燥的技術(shù)講了這么多,主要是為了讓大家對(duì)混動(dòng)車型更有信心,另一方面也可以供“進(jìn)階”的汽車愛好者們參考。那么話說回來(lái),對(duì)消費(fèi)者有什么實(shí)際意義?
實(shí)際意義
就市場(chǎng)定位而言,君越30H大概處于一個(gè)“輕奢”的位置,定位略高于凱美瑞混動(dòng)、雅閣混動(dòng)等輩。而對(duì)于君越家族本身,原有的6AT雖然沒有什么毛病,但性能在同級(jí)也確實(shí)算不上亮眼,而這套混動(dòng)系統(tǒng)不僅沒有過多的影響空間,還帶來(lái)更低的油耗和更好的駕駛體驗(yàn),關(guān)鍵在于與汽油版相差無(wú)幾的定價(jià),因此這也是我最推薦購(gòu)買的君越車型。
其實(shí)別克也好,豐田也罷,都吃了政策的虧,全混車型在國(guó)內(nèi)除了少數(shù)城市之外,都沒能享受政策補(bǔ)貼。但在能源角度,現(xiàn)階段電能還算不上是環(huán)保能源,特別是中國(guó),火電占全國(guó)發(fā)電量的比重超過70%,北京人民長(zhǎng)期霾里來(lái)霧里去真的不容易。
而相對(duì)成熟的石油能源,現(xiàn)行的內(nèi)燃機(jī)的燃燒效率不到40%,還有很多的能量被浪費(fèi),完全還有優(yōu)化的空間,另一個(gè)角度去看混動(dòng)其實(shí)就是提高了燃燒效率。而這種強(qiáng)混動(dòng)系統(tǒng)就是一種提高能源利用效率的方案,相比插電式的新能源技術(shù),無(wú)附加條件的實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航里程,對(duì)消費(fèi)者也是有最直觀的實(shí)際意義,所以這類全混動(dòng)技術(shù)也是我目前最為推薦的新能源技術(shù)。
根據(jù)“別克藍(lán)”新能源戰(zhàn)略,在未來(lái)幾年將陸續(xù)會(huì)推出EREV插電式增程混合動(dòng)力車,PHEV插電式混合動(dòng)力車,EV純電動(dòng)車等新能源車型。由此也可看出,雖然在國(guó)內(nèi)才剛剛嶄露頭角,但作為全球一線廠商通用有著非常充足的技術(shù)儲(chǔ)備,在燃料電池,增程式混動(dòng)等領(lǐng)域都有著不俗的成績(jī),對(duì)未來(lái)的出行方式有著自己的理解與探索。