取长补短,混联式混动动力结构是否更加可靠?

文/土木

在目前的三种混合动力结构中,串联模式和并联模式都有自己的优缺点,串联模式在低速行驶时的纯电驱动更高效,但在发动机直驱以及混合驱动时的能量效率欠佳;在高速行驶时并联模式的发动机直驱以及混合驱动的动力更澎湃,但发动机不能持续运行在高效区间,燃油经济性大打折扣。

那么同时拥有串并联结构优势的混联式混合动力结构就应运而生,在汽车低速行驶时,以串联的方式工作,利用电机纯电驱动;当高速稳定行驶时,则以并联的方式工作,发动机直接驱动或两者混合驱动。

我们以这个比亚迪F3DM的混联结构为例,虽然老但容易理解。想要实现串并联的切换,只需要通过图中这个离合器即可实现,离合器如果断开,那么整个动力线路就会变成串联的模式;如果离合器接合,将M1位置断开,那么就是一个并联的模式。

同时也有像类似上汽EDU混动系统结构这种通过两个离合器的方式来实现串并联的,但基本原理都是一样的。

还是以比亚迪F3DM来看,混联式混动系统的工作模式有以下几种:

1、如果当前驱动车辆的动力需求正好能够通过发动机的高效区间提供,那么离合器接合,进行发动机直驱模式。

2、当车辆目前的行驶速度正好在发动机的高效转速区间,但车辆所需动力并不大时(比如下坡等情况),离合器接合,保证发动机运行在高效区间,盈余的动力则给到M1的电机给电池充电。M2电机不工作。

3、当发动机保持在最高效区间时,但车辆的动力需求仍然不足时(比如加速以及上坡等情况),离合器接合,发动机依然在最高效区间运行,如果动力需求较大,则由M1来提供,需求较小,则由M2提供。

4、如果车辆目前的速度对应的发动机运行区间不在最高效区间,那么离合器就会断开转为串联模式,然后将发动机保持在高效区间,然后带动M1发电,由M2驱动车辆。如果驱动车辆所需动力小于发动机提供的动力,那么将会同时为电池进行充电;如果发动机提供的动力不足,那么电池会加入一同为电机提供动力。

5、如果车辆目前的行驶速度较高,所需要的动力单单由电动机无法满足时(如高速、超车等情况),离合器接合进入并联模式,由发动机以及两个电机同时为车辆提供动力。

6、低速行驶时,由电池提供电能让M2电机单独驱动车辆;车辆静止时,发动机进行发电为电池充电。

混联式混动结构的优点就是结合了串并联的优点不必多说,那么主要缺点也很明显:

相比串联以及并联,混联明显驱动方式更加复杂,增加了组件的同时对车企的优化控制也提出了更高的要求。同时对电动机的要求、离合器要求、发动机的工作区间要求都会更高,所以成本是一个大问题。

混联式混动结构的代表车型有:丰田普锐斯、混动凯美瑞(配置|询价)、雷克萨斯CT(配置|询价)200、本田i-MMD,除去典型的混联式混动结构以外,例如双电机的混合动力系统基本上也算混联式系统,目前大多数混动系统都在这一范围。

总结:

混联式混动结构确实做到了取长补短,将串联和并联式的优点结合的很好,但同时也因为更加复杂的系统,对车企的优化调控技术以及成本控制方面的要求也就更大了,但优点是很明显的,所以也是许多车企进行混动技术开发的主要方向。

2022-04-13

2022-04-13