混联式插电混合动力汽车

混联式插电混合动力汽车的驱动系统是串联式与并联式的综合,可同时兼顾串联式和并联式的优点,但系统较为复杂。在汽车低速行驶时,驱动系统主要以串联方式工作;汽车高速稳定行驶时,则以并联工作方式为主;停车时,可通过车载充电器进行外接充电。

混联式有两台电动机。一台电动机仅用于直接驱动车轮;另一台电动机具有双重角色:当需要极限性能的时候,充当电动机直接驱动车轮,整车功率就是发动机、两台电动机的功率之和;当电力不足的时候,就充当发电机,给电池充电。

混联式插电混合动力汽车的优点:混联式插电混合动力汽车同时具有增程式和并联式的优点。在纯电模式下具有电动车安静、使用成本低的优点;在增程模式下,没有“里程焦虑”,而且发动机可以一直控制在最佳转速、油耗低、噪声小、振动小的状态;在并联模式下,两台电动机、一台发动机可以一起工作,三者功率加起来具有非常好的起步和加速性能,是一种比较完美的组合。

混联式插电混合动力汽车的缺点:两台电动机、发动机、变速箱一个都不能少,配套的控制电路、电池、传动系统、油路也不能少,总体成本要高于其他类型的插电混合动力汽车,汽车的总重量也会大一些。而因为要控制两台电动机和一台发动机,还有不同的工作模式,控制系统也要相对复杂,这也会提高成本。

混联式插电混合动力还可以再细分为两类:一类是前置,代表车型是丰田全系插电式混合动力汽车和比亚迪F3DM。丰田普锐斯插电版的两台电动机和一台发动机都在汽车前部,通过动力分配和离合器,控制不同的工作状态。丰田采用的是ECVT行星齿轮进行动力分配,很好地兼顾了性能与节能。比亚迪F3DM采用了简单的共轴离合模式,没有变速箱,通过离合器控制不同工作状态,也可以达到不同状态切换的目的,但是共轴模式决定了比亚迪F3DM的发动机转速与车辆行驶速度直接相关。并联模式下,发动机噪声比较大,只是一种当时技术条件下的过渡,很快就被比亚迪公司自己淘汰。

混联式插电混合动力的另一类是前后置,简单说,就是把“兼职的”电动机与发动机放到一起,另外的纯电动机单独放置。这种模式的代表是保时捷918、宝马i8,规划中的比亚迪·唐也是这种模式。这种模式的优点除了混联式插电混合动力都有的几个优点以外,还有一个好处是可以在前轮驱动、后轮驱动、四轮驱动3种模式下切换。追求极限性能的时候,四轮驱动可以有极限的加速性能。高速行驶时,车辆重心后移,后轮驱动可以有更高的效率,达到省电(省油)的目的。在低速行驶时,前轮驱动有更高的效率,就可以切换前轮驱动。这种模式的纯电动机甚至可以是两个,分别驱动左右车轮,达到左右扭矩分配的目的,在过弯道时可以有更出色的性能。保时捷918能在纽柏林赛道跑进7min,傲视各路超级跑车,靠的就是这种前后置混联式插电混合动力带来的高性能。

通过上面的分析,可以看出,插电混合动力汽车在加速性、降噪、使用成本上有很多优点,影响其普及的原因主要在于生产成本。以比亚迪·秦为例,本来原型车只要7～8万元,加了一个电动机、动力电池和各种配套,价格就要到20万元左右。其中,仅仅动力电池就要4万元左右的成本。整车成本增加10万元左右,再加上各种税费、利润等,20万元的价格就出来了。这还是成本控制能力强、劳动力廉价的中国企业。国外劳动力更贵,加上研发成本,插电混合动力汽车的价格比原型车贵几十万元也就理所当然了。其实,从长远看,动力电池、电动机、电控系统的价格一直是在下降的。电控产品符合摩尔定律,下降的速度比较快。但是,电动机和动力电池受到材料的限制,下降的速度比较慢,动力电池大约每年降价5%。未来,随着动力电池、电动机、电控系统价格进一步下降,插电混合动力汽车的价格会越来越接近传统燃油车。当两者价格差距不大的时候,插电混合动力汽车的优势就会显现出来。这一过程会自上而下地进行。首先是保时捷918这样的超级跑车,然后是奔驰S、宝马i8这样的高档豪车,然后是中级车,最后到普及车型。当插电混合动力汽车在多个领域淘汰纯燃油车之后,就会带动充电设施的普及,也会带动电池技术的进一步发展。当充电基础设施和电池问题解决以后,插电混合动力汽车历史的使命就完成了,人类将迎来电动车时代。