汽車動(dòng)力技術(shù)手冊:三種主流混合動(dòng)力技術(shù)淺析

汽車給我們帶來了舒適便捷，但同時(shí)也對環(huán)境造成了明顯傷害。如何能夠解決汽車存在所帶來的矛盾呢？廠家想到了開發(fā)新能源車型，而以電能作為能源驅(qū)動(dòng)車輛成為了發(fā)展趨勢。不過，純電動(dòng)車的商業(yè)化之路還很遙遠(yuǎn)，高昂的成本和不夠穩(wěn)定的電池組成了阻礙電動(dòng)車發(fā)展的兩大瓶頸。為了不讓新能源技術(shù)的研發(fā)停滯，采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛的混合動(dòng)力系統(tǒng)成為了廠商競相關(guān)注的新課題。

　　我們通常所指的混合動(dòng)力車型就是采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)加電動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力來源的車型，比較常見的就是豐田普銳斯?；旌蟿?dòng)力車型使用的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與普通車型沒有任何區(qū)別，不過其安裝的一到兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)卻具有高扭矩輸出的特點(diǎn)。位于車輛底部或后部的電池組向電動(dòng)馬達(dá)輸送能力，帶動(dòng)其驅(qū)動(dòng)車輛行進(jìn)；當(dāng)電池電量不足時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)又能以發(fā)電機(jī)的模式工作，為電池組充電。以下我們將為您介紹三種主流的混合動(dòng)力系統(tǒng)。

　　IMA

　　IMA - integrated motor assist系統(tǒng)是由本田汽車公司研發(fā)，工程人員將電動(dòng)馬達(dá)和發(fā)電機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)鏈接在一起，并且置于變速箱前部。電動(dòng)馬達(dá)起到輔助發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的作用。這樣可以使得車輛搭載體積更小，排量更低的發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)也能獲得足夠的驅(qū)動(dòng)力。以思域混合動(dòng)力車型為例，普通車型最小排量為1.8升，混合動(dòng)力車型排量則僅為1.3升。由于與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行直接連接，因此電動(dòng)馬達(dá)無法在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉狀態(tài)下進(jìn)行工作。

　第一代IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)功率太低，所以車輛無法依靠純電力模式行駛。目前，性能提升后的電動(dòng)馬達(dá)可在車輛關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，且處于巡航狀態(tài)下獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛以保持車速。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的發(fā)電機(jī)就會(huì)將車輛減速時(shí)的動(dòng)能進(jìn)行回收并用于發(fā)電。同時(shí)，發(fā)電機(jī)還承擔(dān)著發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電機(jī)的作用。當(dāng)?shù)燃t燈時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)再次啟動(dòng)就需要發(fā)電機(jī)的輔助。當(dāng)然，為保證車輛的可靠性，還有一套常規(guī)的啟動(dòng)電機(jī)作為備份。IMA系統(tǒng)是目前原理最簡單，同時(shí)維修保養(yǎng)成本最低的混合動(dòng)力解決方案。

　　Hybrid Synergy Drive

　　豐田汽車推出了Hybrid Synergy Drive（HSD），這套系統(tǒng)也是由一臺(tái)電動(dòng)馬達(dá)和一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)組成，不過在安放位置上與本田的IMA系統(tǒng)存在區(qū)別。其中的一臺(tái)電動(dòng)馬達(dá)與發(fā)動(dòng)機(jī)直接相連，另外一臺(tái)則沒有直接連接發(fā)動(dòng)機(jī)。豐田這套系統(tǒng)最為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)就是復(fù)合式行星齒輪變速箱。發(fā)動(dòng)機(jī)和與其相連的電動(dòng)馬達(dá)組合在一起形成一套驅(qū)動(dòng)單元，另外一臺(tái)電動(dòng)馬達(dá)形成第二個(gè)驅(qū)動(dòng)單元。這兩套單元可由車載電腦靈活調(diào)配，通過變速箱對驅(qū)動(dòng)輪傳遞動(dòng)力。

　　加速時(shí)，第一套動(dòng)力單元通過變速箱向車輪傳遞動(dòng)力；在純電力模式下，第二套動(dòng)力單元取代發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)，單獨(dú)為車輪提供動(dòng)力，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和與其相連的電動(dòng)馬達(dá)均處于關(guān)閉狀態(tài)。車輛減速時(shí)，HSD混合動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)也會(huì)與IMA系統(tǒng)一樣，轉(zhuǎn)變?yōu)橄螂姵亟M充電的發(fā)電機(jī)。兩套系統(tǒng)的不同點(diǎn)在電池組滿電情況下才會(huì)體現(xiàn)出來。當(dāng)電池組充滿電后，發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電能將會(huì)輸往與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的電動(dòng)馬達(dá)，馬達(dá)通過對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的干預(yù)來達(dá)到輔助車輛減速的目的。所以，當(dāng)你駕駛一輛豐田品牌的混合動(dòng)力車時(shí)，并不需要對剎車踏板過分敏感，電動(dòng)馬達(dá)提供的減速度已經(jīng)基本夠用。只有在停車或遇上緊急情況時(shí)車輛原本的剎車系統(tǒng)才能派上用場。這套系統(tǒng)的誕生為由車載電腦控制的線控剎車及油門系統(tǒng)提供了前提條件。