如果你和我一样,还没有把你的初中电学知识还给你的体育老师,那么你会记得,电学中有一个专门的章节叫做“电流和电路”,它通过一个由“电池”、“小灯泡”组成的简单“电路”来研究和分析“电流”和“电压”等电知识, “开关”和“电线”。
串联电路例如,如果我们通过“电线”将“
电池”、“小灯泡”和“开关”连接到“电路”上,这种连接方式称为“串联”。
并联电路
如果我们把两个“小灯泡”并排连接起来,然后把它们连接到“电路”上,这种连接方式就叫做“并联”。
混合(串并联)电路当我们将一个“小灯泡”
和两个“小灯泡”并联到“电路”上,以形成一个更复杂的“电路”时,就可以形成一个相对复杂的“混合电路”。
在串联和并联电路中,电流、电压和电阻之间的关系
不知道大家是否还记得两种“电路”中“电流”、“电压”和“电阻”(这里是“小灯泡”)之间的关系,比如:串联
电路:到处都是“电流”的大小,是“电压”分布均匀,“小灯泡”串联的越多,“电阻”越大,等等;并联电路:到处都是“电压”的大小,“电流”分布均匀,“小灯泡”并联越多,“电阻”越小,等等。如果你
还记得,它将有助于我们稍后解释“功率分流”,但不要害怕,如果你忘记了,它不会有什么区别。
串联混合结构:华融路的力量
顾名思义,“串联混合结构”(以下简称“串联式”)是指“发动机”、“发电机”和“(驱动)电机”三大部件
(后来统称为“电机”)被“串”在电力传输路径上,即数千名士兵穿过传输的“单板桥”。
串联混合结构示意图“
串联”式的基本工作原理是“发动机”带动“发电机”(通常为“P1电机”)发电,其电能通过“控制器”(或“变频器”)直接传递给“电机”,由“电机”产生驱动扭矩来驱动汽车。因此,“串联”型最重要的特点是“发动机”在任何情况下都不参与汽车的驱动工作,“电机”的功率一般大于“发动机”的功率。
日产第2代e-POWER混合动力系统示意图
此外,“电池”起着平衡整个系统中“发电机”和“输出功率”以及“电机输入”的作用。我们以日产e-POWER混合动力系统为例
当“发电机”的“输出功率”
大于“电机”所需的功率(例如车辆减速、低速行驶或短时间停车等),“控制器”控制“发电机”为“电池”充电。当“发电机”的输出功率低于“电机”所需的功率时(例如,当汽车启动、加速、高速行驶、爬坡等时),“电池”为“电机”提供额外的动力。
奥迪A1 e-tron(2010年)[1]。
从“串联”的工作原理来看,不难发现这种结构有很多优点:
“发动机”不受汽车行驶条件的影响,始终在其最佳工作区域内稳定运行,因此可以降低油耗;在拥堵的路段,汽车只在起步和低速时使用“电池”进行动力输出什么叫做并联电路,纯电动驾驶非常环保。
然而,“串联式”也有一些缺点,例如需要配备强大的“电机”,这会增加车身的重量。但。。。。。。与结构或技术上的缺陷相比,“串联”之所以值得商榷,是哲学范畴的“终极问题”:用石油发电,然后用电力驱动汽车,那为什么不直接用石油呢?稍后将更详细地讨论这个问题。
并联混合结构:1+1=2
这所谓“并联混合动力结构”(以下简称“并联式”
)就是两个“小灯泡”并联排列在一个“并联电路”中,而“并联式”则将燃料和电力驱动的动力系统集成在一起,使汽车可以由“发动机”和“电机”一起或单独驱动。
并联混合动力结构示意图(以P2电机架构为例)。
“并行”的优点是:“
电机”和“发动机”可以
一起驱动,理论上可以达到“1+1=2”的效果,在理想状态下,一台75kW的“电机”和一台118kW的“发动机”是193kW的动力总成;在纯电动模式下,它还具有电动汽车安静、使用成本低等优点。在混合动力模式下,它具有非常好的起动扭矩和出色的加速性能;通常,“并联”车型只在“变速器”的前面或后面增加一个“电机”(通常是“P2电机”和一个小的“P3电机”),这是在传统燃油车的基础上变化不大,成本相对较低。
梅赛德斯-奔驰 S500 PHEV
说完优点和缺点:
油耗为
相对难以控制:在混合动力模式下,“发动机”不能保证始终以最佳速度工作,油耗相对较高。只有在交通拥堵时,油耗才能低,因为它可以有自己的发动机启停功能;供料能力弱:通常只有一个“电机”(通常是“P2电机”和少量的“P3电机”),但从上一章的介绍中我们知道,这两个“电机”不能同时发电和驱动“车轮”。因此,“发动机”和“电机”一起驱动“车轮”的工作状态是无法维持的。加速时,“电池”会很快耗尽能量,因此会切换到“直驱发动机”模式,油耗问题会回到上一点。混合(串并联)混合结构:取长补短简单来说,“混合(串并联)混合
结构”(以下简称“混合型”)是“串联”和“并联”的综合互补。
混合
(串并联)混合结构示意图
通过上图,不知道是不是让人想起了“Px电机架构”一章中的“PxP2电机架构”,是的,大多数混合动力汽车其实都会选择“混合动力”,其结构的控制策略是:
汽车低速行驶时,以“串联”模式工作,采用“电机”纯电动驱动;高速稳定行驶时,它以“并联”模式工作,“发动机”直接驱动或两者混合驱动。
上汽集团EDU混合动力系统的工作原理
现在我们再从另一个角度看一下“上汽EDU混合动力系统”的工作原理,我们会发现,“P1P2电机架构”(或“P2.5电机架构”)将“发动机”、“发电机”(“P1电机”)和“电机”(“P2电机”)连接在一起,实现了“串联”和“并联”两种驱动方式,这与上述两种策略完全一致。
上汽EDU混合动力系统示意图
使“上汽EDU混合动力系统”实现“混合”的关键部件实际上是两套“离合器”,通过“离合器”的遮挡和分离,在“串联”和“并联”之间进行模式切换。不过,俗话说,“成功也是萧何败”什么叫做并联电路,而“混血儿”也并非没有缺点:
上汽集团EDU混合动力系统核心部件示意图
总结
按混合动力系统结构形式分类
从目前混合动力汽车的销量来看,“混合动力”的比较多
模型,但更多的是由于一些众所周知的非技术客观原因,我认为“串联”、“并联”和“混合”有其应用场景和政策背景,正如我在所有售后文章中强调的那样:世界上,没有最好,只有最合适的。
增程混合结构(下一期将详细介绍)[2]。
这是
本章开头,简单聊聊“混合动力系统结构形态”的三种,如果有什么不合适的地方,欢迎大家留言更正,如果只想探索更多混合动力汽车,不妨关注我的专栏。在接下来的两篇文章中,我们来谈谈一个比较有争议的概念——“增程式”汽车,看看这种混合动力汽车到底是纯电动汽车还是“串联”汽车。有兴趣的请用“扩展范围”二字炸评论区~~
图片来源:
图片来源:《电动车》不用充电就知道了? /news/.html
