＂混＂出個名堂 不同混合動力系統(tǒng)解析

在我們的日常生活當中，混合動力汽車已經算不上什么稀罕物了，它比常規(guī)能源汽車更節(jié)油，同時又比純電動汽車更“靠譜”，已經有越來越多的人在購車時開始考慮它們，但大多對其中的原理和特性知之甚少。下面我就結合一些車型帶您了解一下混合動力系統(tǒng)，希望對您日后購買此類車型提供一些幫助。

　　另外，根據混合動力系統(tǒng)中電機的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為微混合動力系統(tǒng)、輕混合動力系統(tǒng)、中混合動力系統(tǒng)、完全混合動力系統(tǒng)四類。

　　下面我們將通過你我認識的混動系統(tǒng)、容易被忽視的混動系統(tǒng)、混動大家庭的新生力量、混動系統(tǒng)的意外收獲這四部分來為您介紹不同的混動系統(tǒng)。

你我認識的混動系統(tǒng)：

　　之所以是你我認識的混動系統(tǒng)，是因為搭載它的車型以其市場保有量或者通過大力的宣傳，使人很容易在馬路上或媒體上認出它們來，而且很有代表性。針對這類車型，我們再結合混動系統(tǒng)的分類為您分析一下它們其中的原理。

串聯式混合動系統(tǒng)

代表車型：沃藍達

　　串聯式混合動力系統(tǒng)總成由發(fā)動機、發(fā)電機和驅動電機三大主要部件組成。發(fā)動機與發(fā)電機組合成輔助電力單元在需要時進行發(fā)電。輔助動力單元和蓄電池將電能供給發(fā)動機，電動機驅動汽車行駛。輔助動力單元發(fā)出的電能可向電池充電，以延長混合動力電動汽車的行駛里程。另外，蓄電池還可以單獨想電動機提供電能來驅動電動汽車，使混合動力汽車在零污染狀態(tài)下行駛。

　　串聯式混合動力汽車適用于在城市中低速運行及頻繁啟停的行駛工況。由于串聯式混合動力汽車不是通過發(fā)動機直接驅動汽車行駛，發(fā)動機與汽車驅動輪無鋼性連接，而是電連接，因此可以保證發(fā)動機保持在其最佳效率區(qū)域內穩(wěn)定運行，從而獲得最低的燃油消耗和最佳的排放。這一特點的優(yōu)越性主要表現在低速、急加速運行工況中。而在汽車高速行駛時，點傳動效率相對較低。

　　雪佛蘭沃藍達雖然在國內馬路上鮮有露面，可這一點也不影響其在世界范圍內知名度。該車采用了增程式混合動力系統(tǒng)，這也屬于串聯式混合動力系統(tǒng)，即發(fā)動機僅僅用于發(fā)電工作，并不會直接將輸出動力轉化為動力勢能，或者稱之為發(fā)電機更為貼切，而輸出的電能則會通過電動機所產生的電磁力矩來驅動車輛(或者可以直接理解為轉化為了動力勢能)。

　　沃藍達配備了兩個電力驅動馬達，主馬達的最高輸出功率為111kW，最大扭矩為370Nm，此外還有一個兼做發(fā)電機的輔助馬達為55kW，根據行駛工況的不同，它可以進行動力輸出或者反轉為電池充電。在兩者的配合驅動下，它0-100km/h的加速時間只需9秒，超過普通緊湊型家用車2.0L自然吸氣發(fā)動機的水平。該車最高時速可達到160km/h，完全可以滿足日常需求。

并聯式混合動力系統(tǒng)

代表車型：思域混動版

　　所謂的并聯式混合動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、電動機兩套獨立的驅動系統(tǒng)組成。這兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調工作，也可以各自單獨工作驅動汽車。兩大動力總成的功率可以相互疊加，同時可以采用功率較小的發(fā)動機與電動/發(fā)電機，使整個動力系統(tǒng)的裝配尺寸和質量都較小。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復雜的路況。該聯結方式結構簡單，成本低。

　　并聯式裝置的發(fā)動機和電動機共同驅動汽車，發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅動又可以單獨驅動。當汽車加速爬坡時，電動機和發(fā)動機能夠同時向傳動機構提供動力，一旦汽車車速達到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用，又稱為電動-發(fā)電機組。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以直接通過傳動機構驅動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅動系統(tǒng)，機械效率損耗與普通汽車差不多，得到比較廣泛的應用。

　　思域混動版采用本田IMA混合動力技術。雖然這套系統(tǒng)在一定程度上趕不上本田那套混聯式混合動力系統(tǒng)，且本田已經發(fā)布其最新混動技術，但是作為典型的并聯式混合動力系統(tǒng)，我們還是有必要介紹下。

　　相比采用混聯混合動力系統(tǒng)的豐田系列車型，本田IMA系統(tǒng)的結構簡單、緊湊，制造成本相對較低，對車內空間占用較少而且對整車重量影響不大。本田IMA混合動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、電動機、CVT變速箱以及IPU智能動力單元這四個部分組成。其中常規(guī)動力以1.3L或1.5L這兩款自然吸氣四缸發(fā)動機為主。電動機則是三相超薄型DC無刷電機，作為動力輔助裝置，安裝在發(fā)動機與CVT變速箱的中間。

　　不過本田IMA系統(tǒng)實現純電動行駛的前提是歇缸技術，而且發(fā)動機曲軸與電機是連在一起的，當車輛以純電動狀態(tài)行駛時，發(fā)動機雖然停止供油但氣缸與曲軸仍保持運轉，或多或少會消耗電能。而豐田、日產等品牌的混合動力系統(tǒng)以純電動行駛時，會通過行星齒輪或離合器將發(fā)動機與電動機的連接“中斷”。對電能的消耗更少，技術比本田通過VCM可變氣缸管理系統(tǒng)所實現的閉缸更為先進。

混聯式混合動力系統(tǒng)

代表車型：普銳斯

　　混聯式混合動力系統(tǒng)的特點在于內燃機系統(tǒng)和電機驅動系統(tǒng)各有一套機械變速機構，兩套機構或通過齒輪系，或采用行星輪式結構結合在一起，從而綜合調節(jié)內燃機與電動機之間的轉速關系。與并聯式混合動力系統(tǒng)相比，混聯式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據工況來調節(jié)內燃機的功率輸出和電機的運轉。此聯結方式系統(tǒng)復雜，成本高。

　　混聯式混合動力系統(tǒng)集合和串聯和并聯的優(yōu)點，具有最佳的綜合性能，但該結構系統(tǒng)結構更復雜，組成規(guī)模更大，布置更加困難。另外，實現串、并聯分支間合理的切換對控制策略的制定和控制系統(tǒng)的設計也提出了更高的要求。

　　豐田普銳斯一直都是混合動力車型中明星車型，在國內也一度成為人們口中混合動力的代名詞。目前在售的普銳斯已經是其第三代車型。該車采用混聯式混合動力系統(tǒng)，同時具備插電功能。

　　對于鋰電池的充電，家用100V的標準電源可以在3小時內將電池充滿，而200V的標準電源只需要1個半小時多就能夠將電池充滿。在未來充電樁逐漸普及后，這樣的充電效率還是可以令大家接受的，20公里的續(xù)航里程也基本屬于每天正常的活動范圍。

　　目前普銳斯搭載的是一款全新的直列四缸1.8L VVT-i汽油發(fā)動機，采用了阿特金森循環(huán)技術，最大功率73kW，最大扭矩為142Nm。本身相比老款的1.5L發(fā)動機在動力上已經有了一定幅度的提升。而配合具有60kW、207Nm動力輸出的全新永磁交流電機后，最大功率可以提升至100kW，最大扭矩可提升至207Nm。

以往我們潛意識中的混合動力車型一定是那種具備超低油耗、電力驅動為主燃料驅動為輔的車型，其實這只能算是混合動力系統(tǒng)的一部分，還有一些容易被我們忽視的混動，也可以算是不像混動的混合動力系統(tǒng)。

發(fā)動機啟停(Start-stop)技術

　　提起發(fā)動機啟停(Start-stop)技術，幾乎是無人不知無人不曉?？梢f它屬于混合動力的范疇，肯定會有人疑惑。其實發(fā)動機啟停(Start-stop)技術也屬于混合動力的一種， 它致力于最大限度減少發(fā)動機怠速時燃油的損耗，避免這部分能源的浪費，同時對節(jié)省能源與減低排放有著重要的意義。

　　啟停(Start-stop)技術對于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機前端輪系不進行改動，只是更改原有車輛的啟動機，提高啟動機的啟停次數并提高其功率，保證車輛能夠快速啟動及在理想的使用工況下的壽命。Stop-Start系統(tǒng)作為混合動力車的入門技術，由于成本低，其應用前景廣闊。

BSG(皮帶傳動啟動/發(fā)電一體化電機)技術

代表車型：北汽E150 BSG

　　所謂BSG(皮帶傳動啟動/發(fā)電一體化電機)技術就是發(fā)動機與電機之間采取皮帶傳動方式進行動力傳輸，以發(fā)動機為整車的驅動動力源，電機系統(tǒng)用于實現發(fā)動機的快速啟動，在正常行駛工況下BSG電機和常規(guī)車發(fā)電機一樣由發(fā)動機驅動電機發(fā)電，給蓄電池充電。當車輛停下時，發(fā)動機運轉停止，消除怠速狀態(tài)，再啟動時，BSG電機快速啟動發(fā)動機。在此結構中，發(fā)動機通過主傳動軸與變速器相聯，電機通過皮帶傳動與發(fā)動機曲軸相連，電機既可作為發(fā)動機，又可作為電動機。BSG系統(tǒng)結構簡單、重量輕，對整車原有結構改動很小，成本略高于發(fā)動機啟停(Start-stop)技術。

　　BSG混合動力系統(tǒng)在發(fā)動機前端用皮帶傳遞機構將一體化啟動/ 發(fā)電機與發(fā)動機相連接，取代了發(fā)動機原有的發(fā)電機，從而實現了混合動力系統(tǒng)的一體化。該混合動力系統(tǒng)一般保留了傳統(tǒng)轎車上的啟動電機，以保證環(huán)境溫度過低時發(fā)動機能正常啟動。在實際應用中，也可以考慮在皮帶驅動裝置中內置一套行星齒輪來支持發(fā)動機冷啟動。BSG混合動力系統(tǒng)能實現怠速停機(發(fā)動機)、車輛啟動時快速拖動發(fā)動機到怠速轉速、制動回收能量的作用。由于沒有配備耦合裝置，故無法為車輛加速提供輔助功率。

　　北汽E150 BSG加裝一臺起動/發(fā)電一體電機，在正常行駛時，BSG電機和常規(guī)發(fā)電機一樣由發(fā)動機驅動發(fā)電，給蓄電池充電。當車輛遇到紅燈或堵車時，發(fā)動機暫停工作，當車輛識別到駕駛員有起步意圖時，通過BSG電機快速起動發(fā)動機進入正常行車狀態(tài)。這套系統(tǒng)可以采用手動開起或關閉。

ISG(集成啟動/發(fā)電一體化電機)技術 能量回收

代表車型：大眾藍驅系列車型

　　所謂ISG(集成啟動/發(fā)電一體化電機)技術就是發(fā)動機和電機扭矩疊加方式進行動力混合，發(fā)動機與電機和變速器相并聯，按照不同的行駛工況要求，發(fā)動機的扭矩與電機的扭矩在變速器前進行多種形式的復合以實現最優(yōu)的驅動效率，以發(fā)動機為整車主動力源，電機系統(tǒng)起“補峰平谷”作用。在加速時，電機助力，彌補發(fā)動機低速扭矩低的不足，在減速和制動時實施剎車能量回收，使電機發(fā)電并儲存于動力電池中。在停車時發(fā)動機關閉，消除油耗高、排放差的怠速狀態(tài)；啟動時電機則瞬時啟動發(fā)動機進入工作狀態(tài)。ISG系統(tǒng)結構比BSG復雜，成本也比前兩個技術更高。

　　ISG混合動力系統(tǒng)將一體化啟動/ 發(fā)電機與發(fā)動機的轉子與發(fā)動機曲軸的輸出端連接在一起，同時取消了原有的飛輪。根據實際情況，ISG混合動力系統(tǒng)可在發(fā)動機與變速箱之間配備1-2個離合器。這種連接方式相比BSG混合動力系統(tǒng)而言，更為靈活，其功能也在BSG混合動力系統(tǒng)的基礎上有所增加。

　　大眾汽車“藍驅技術系列”以大眾汽車應用的動力總成技術為基礎，其中發(fā)動機啟停和再生制動能量回收都是ISG技術的體現。發(fā)動機啟停技術的工作過程是遇到紅燈時，駕駛員進行制動使車輛完全停下來，將檔位換入空檔并完全釋放離合踏板，控制系統(tǒng)自動將發(fā)動機熄火。綠燈放行時，駕駛員踩下離合器，發(fā)動機則自動重新啟動。駕駛員掛入檔位即可繼續(xù)前行。而自動檔車型的操作更為簡單，駕駛員只要施加完全制動使車輛停止，發(fā)動機則自動熄火。在釋放制動后，駕駛員加油，發(fā)動機將自動啟動。

　　再生制動能量回收技術是當駕駛員釋放油門踏板或施加制動，車輛減速，產生了多余的能量，再生制動能量回收系統(tǒng)將多余的能量回收，在發(fā)電機控制單元的調節(jié)和控制下，將發(fā)電機的電壓升高，給電池系統(tǒng)進行充電，將多余的能量以電能的形式回收儲存。該系統(tǒng)還控制在車輛加速或勻速行駛時降低發(fā)電機的電壓，甚至完全關閉發(fā)電機，以降低發(fā)動機負載，從而提高燃油經濟性。為實現再生制動能量回收，能量管理系統(tǒng)和發(fā)動機控制系統(tǒng)的軟件要專門進行開發(fā)和改進。

除了我們此前介紹的具有代表性的混合動力車型外，目前在混動大家庭中又涌現出不少新生力量。接下來我就帶您了解一下它們采用是何種混合動力技術。

本田i-DCD/i-MMD/Sport Hybird SH-AWD 并聯式混合動力系統(tǒng)

代表車型：飛度混動版 雅閣混動版 RLX

相比略顯落后的IMA混合動力系統(tǒng)，本田推出了全新的Sport Hybird混合動力系統(tǒng)。它根據集成電機數量的差異，從單電機到三電機分別是i-DCD(Intelligent Dual-Clutch Drive)、i-MMD(Intelligent Multi-Mode Drive)、Sport Hybird SH-AWD混動系統(tǒng)。從該混合動力的原理看，它依然屬于并聯混合動力系統(tǒng)，

　　i-DCD混動系統(tǒng)——適用于緊湊級別

i-DCD智能雙離合驅動系統(tǒng)是由1.5L阿特金森循環(huán)發(fā)動機和集成電動機的7擋雙離合變速箱組成的。阿特金森循環(huán)發(fā)動機與目前大量使用的發(fā)動機(奧托循環(huán)發(fā)動機)相比在燃油經濟性方面的表現具有一定優(yōu)勢，不過其在低轉速以及高轉速區(qū)域內的表現并不好，所以工程師還為其加入了VTEC和VTC技術來彌補這一瑕疵。

　　i-MMD混動系統(tǒng)——適合中型車

該系統(tǒng)依舊由直列四缸汽油發(fā)動機(采用阿特金森循環(huán)模式)和電動機構成驅動單元，但與之前的i-DCT所不同的是i-MMD采用了排量更大的2.0L發(fā)動機.然而如果讓電動機的功率變得更大，那么電動機的尺寸也會隨之變大，相應的還需要為車輛配置更大的電池組，也與輕量化和追求操控性能的研發(fā)理念相悖。為了解決這一問題，本田技研的工程師提出了雙電機混合動力系統(tǒng)方案。

　　Sport Hybird SH-AWD--適合大型車

本田針對大型車設計出了搭載3馬達的全時四驅混合動力系統(tǒng)SH-AWD。該系統(tǒng)是以V6發(fā)動機與3臺高功率電動馬達組合而成，兼具V8發(fā)動機的性能與L4發(fā)動機的低油耗。SH-AWD系統(tǒng)前置一臺3.5L V6汽油直噴發(fā)動機與1臺裝載于DCT7速變速器中的電動機相結合驅動前輪，另外兩臺電動馬達裝載于兩個后輪上并驅動后輪，實現全時四驅。

自主品牌 DMII雙?；靹酉到y(tǒng) 并聯式混合動力系統(tǒng)

代表車型：秦

作為國內主要自主品牌之一，比亞迪一直致力于混合動力系統(tǒng)的研發(fā)。隨著比亞迪高調推出了旗下全新混合動力車型“秦”后，也讓我們認識了這套DMII雙?；靹酉到y(tǒng)。

　　比亞迪的DMII雙?；靹酉到y(tǒng)，依舊采用并聯模式，即系統(tǒng)可以以純電動或汽油+電動模式進行驅動。與之前的DMI相比，DMII系統(tǒng)將發(fā)動機部分升級為1.5L TI發(fā)動機，同時采用了DCT雙離合變速箱，此外在電動機以及系統(tǒng)電路參數方面也都進行了改變。

　　該套混動系統(tǒng)可以通過外接電源來為電池組充電，即插電式混合動力，所以在混動的模式下，理論上系統(tǒng)90%使用純電動模式(EV模式)，10%的情況下才會令發(fā)動機工作進入燃油模式，這樣的控制邏輯可以最大程度的降低整車的燃油消耗，而目前官方公布的百公里油耗僅為2L。

　　比亞迪秦在純電動模式下，它可以驅動車輛行駛50km，最高可達150km/h的時速，它同時還作為一臺發(fā)電機，在車輛減速和制動時來回收能量給電池組充電。

混合動力系統(tǒng)在通過燃料驅動和電能驅動的相結合以達到最大限度降低油耗的同時，也給我們帶來了一些意外收獲和啟發(fā)。比如采用輪轂電機技術就可以大大簡化車輛的結構，實現多種復雜的驅動方式等。

輪轂電機技術

輪轂電機技術又稱車輪內裝電機技術，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。輪轂電機技術并非新生事物，早在1900年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀70年代，這一技術在礦山運輸車等領域得到應用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術研發(fā)開展較早，目前處于領先地位，包括通用、豐田在內的國際汽車巨頭也都對該技術有所涉足。目前國內也有自主品牌汽車廠商開始研發(fā)此項技術，在2011年上海車展展出的瑞麒X1增程電動車就采用了輪轂電機技術。

輪轂電機優(yōu)點：

　　1.應用輪轂電機可以大大簡化車輛的結構，傳統(tǒng)的離合器、變速箱、傳動軸將不復存在。這也意味著節(jié)省出更多的空間。

采用輪轂電機技術的福特F-150不再使用傳統(tǒng)的傳動部件

　　對于傳統(tǒng)車輛來說，離合器、變速器、傳動軸、差速器乃至分動器都是必不可少的，而這些部件不但重量不輕、讓車輛的結構更為復雜，同時也存在需要定期維護和故障率的問題。但是輪轂電機就很好地解決了這個問題。除開結構更為簡單之外，采用輪轂電機驅動的車輛可以獲得更好的空間利用率，同時傳動效率也要高出不少。

　　2.由于每個輪胎都是單獨驅動的，非常容易實現四驅形式。應用輪轂電機技術甚至可以實現兩側車輪反轉來達到原地轉向的目的。

AHED“先進混合電驅動”輪式裝甲車樣車可以輕松實現8輪電驅動

　　由于輪轂電機具備單個車輪獨立驅動的特性，因此無論是前驅、后驅還是四驅形式，它都可以比較輕松地實現，全時四驅在輪轂電機驅動的車輛上實現起來非常容易。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉實現類似履帶式車輛的差動轉向，大大減小車輛的轉彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現原地轉向(不過此時對車輛轉向機構和輪胎的磨損較大)，對于特種車輛很有價值。

　　3.輪轂電機可以與傳統(tǒng)動力配合，形成混合動力汽車，電機可以安裝在傳統(tǒng)輪圈內，再加裝一套供電系統(tǒng)就可以實現，便于采用多種新能源車技術。

輪轂電機技術可以匹配多種新能源車型

　　新能源車型不少都采用電驅動，因此輪轂電機驅動也就派上了大用場。無論是純電動還是燃料電池電動車或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅動力;即便是對于混合動力車型，也可以采用輪轂電機作為起步或者急加速時的助力，可謂是一機多用。同時，新能源車的很多技術，比如制動能量回收(即再生制動)也可以很輕松地在輪轂電機驅動車型上得以實現。

輪轂電機缺點：

　　1.輪轂電機要安裝在輪圈內，這使得車輛的簧下質量增加不利于操控。

對于普通民用車輛來說，常常用一些相對輕質的材料比如鋁合金來制作懸掛的部件，以減輕簧下質量，提升懸掛的響應速度?？墒禽嗇炿姍C恰好較大幅度地增大了簧下質量，同時也增加了輪轂的轉動慣量，這對于車輛的操控性能是不利的。不過考慮到電動車型大多限于代步而非追求動力性能，這一點尚不是最大缺陷。

　　2.電制動性能有限，維持制動系統(tǒng)運行需要消耗不少電能。

采用渦流制動原理的內置緩速器

　　現在的傳統(tǒng)動力商用車已經有不少裝備了利用渦流制動原理(也即電阻制動)的輔助減速設備，比如很多卡車所用的電動緩速器。而由于能源的關系，電動車采用電制動也是首選，不過對于輪轂電機驅動的車輛，由于輪轂電機系統(tǒng)的電制動容量較小，不能滿足整車制動性能的要求，都需要附加機械制動系統(tǒng)，但是對于普通電動乘用車，沒有了傳統(tǒng)內燃機帶動的真空泵，就需要電動真空泵來提供剎車助力，但也就意味了有著更大的能量消耗，即便是再生制動能回收一些能量，如果要確保制動系統(tǒng)的效能，制動系統(tǒng)消耗的能量也是影響電動車續(xù)航里程的重要因素之一。

　　此外，輪轂電機工作的環(huán)境惡劣，面臨水、灰塵等多方面影響，在密封方面也有較高要求，同時在設計上也需要為輪轂電機單獨考慮散熱問題。

總結：通過這篇文章，相信您已經了解了目前不同的混合動力系統(tǒng)，同時對它們的原理也有了初步認識。也許現有的混動汽車并不能一次性解決所有能源問題，但它的出現可以說是在純電能源時代來臨之前的一個完美過渡。盡管油電混合動力車型在燃油經濟性方面有著較大的優(yōu)勢，節(jié)油效果比較明顯，但在國內還是存在購車費用較高，可選車型較少等問題。如何解決這些問題，并不是一兩家企業(yè)能夠做到的，而是需要政府等多方面協(xié)同發(fā)展。