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【導(dǎo)讀】新能源汽車作為汽車行業(yè)未來發(fā)展方向，全球各家車企都投入了巨資開發(fā)新能源汽車。而作為向純電動(dòng)汽車過渡的混合動(dòng)力汽車經(jīng)過十多年的成長(zhǎng)，其混合動(dòng)力技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，本期就以比亞迪唐DM、本田雅閣、豐田普銳斯、日產(chǎn)Note為例，簡(jiǎn)單介紹一下比亞迪、本田、豐田和日產(chǎn)的混合動(dòng)力技術(shù)路線。 1 混合動(dòng)力的幾種類別抖音刷贊平臺(tái)大家在了解混合動(dòng)力汽車的時(shí)候，應(yīng)該都聽過HEV、PHEV、REEV、FCV等專業(yè)詞匯，可能有的人對(duì)這些詞匯還不太了解，那么我就先從這里開始和大家聊一下混合動(dòng)力的幾種類別。 1.1 混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車（Hybrid Electric Vehicle，縮寫為HEV），顧名思義就是在傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)上增加了一套電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)進(jìn)行混合驅(qū)動(dòng)，減小燃油消耗，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放。  混合動(dòng)力汽車（HEV）能源動(dòng)力示意圖 HEV車型的電池容量很小，沒有車載充電機(jī)不支持外接充電，電池的能量主要通過行駛過程中的能量回收和發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電來進(jìn)行充電，車輛的動(dòng)力還是以發(fā)動(dòng)機(jī)為主，不存在里程焦慮，不用改變現(xiàn)有的汽車使用習(xí)慣。 HEV車型的電機(jī)功率不大，主要在起步和加速等場(chǎng)景提供額外動(dòng)力，充分發(fā)揮電機(jī)的扭矩優(yōu)勢(shì)，使得整體效率得到很大提升，顯著降低油耗。 目前，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要以豐田系和本田系的HEV車型為主，例如豐田凱美瑞雙擎、本田雅閣混動(dòng)等。 1.2 插電式混合動(dòng)力汽車插電式混合動(dòng)力汽車（Plug-in Hybrid Electric vehicle，縮寫為PHEV）集成了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)兩套完整的動(dòng)力系統(tǒng)，既能夠獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)車輛行駛，也能夠共同驅(qū)動(dòng)車輛行駛。  插電式混合動(dòng)力（PHEV）能源動(dòng)力示意圖 和HEV相比，PHEV車型的動(dòng)力電池容量更大，具備較長(zhǎng)距離的純電行駛能力，通常純電續(xù)航里程在50km以上。并且，提供了外接充電接口和車載充電機(jī)，支持交流充電和直流充電兩種充電方式，電池的能量主要通過外接充電的方式進(jìn)行充電。 PHEV車型提供了多種驅(qū)動(dòng)模式，比如純電模式、燃油模式、混動(dòng)模式，用戶可以根據(jù)用車場(chǎng)景合理選擇。系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)電池電量的使用情況，控制發(fā)動(dòng)機(jī)及時(shí)介入。電量充足時(shí)，可以純電行駛，電量不足或充電不便時(shí)可以混動(dòng)行駛。 但是PHEV車型由于具有兩套完整的動(dòng)力系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，車重大，成本高。 目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的PHEV車型主要以國(guó)產(chǎn)車為主，日系、德系和美系也有車型引進(jìn)，例如：比亞迪唐DM、長(zhǎng)安CS75PHEV、豐田卡羅拉雙擎E+、寶馬X1新能源等。 1.3 增程式混合動(dòng)力汽車增程式混合動(dòng)力汽車（Range-Extended Electric Vehicles，縮寫為REEV）集成了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，車輛僅由電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)不直接參與驅(qū)動(dòng)。當(dāng)電池電量不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)提供能量。  增程式混合動(dòng)力（REEV）能源動(dòng)力示意圖 由于發(fā)動(dòng)機(jī)僅帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，因此增程式混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，發(fā)動(dòng)機(jī)的排量可以設(shè)計(jì)得比較小，并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)在最佳工況下運(yùn)行，進(jìn)一步降低油耗。 REEV車型全程都由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繼承了純電動(dòng)汽車優(yōu)秀的動(dòng)力性能，并且可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，同樣沒有里程焦慮。 另外，REEV車型的電池既可以設(shè)計(jì)得比較小，減輕重量，降低成本；也可以設(shè)計(jì)得比較大，提供長(zhǎng)距離的純電續(xù)航里程，支持外接充電。 但是，REEV車型的缺點(diǎn)也比較明顯。由于發(fā)動(dòng)機(jī)不直接參與驅(qū)動(dòng)，電機(jī)在高轉(zhuǎn)速區(qū)間的性能下降，導(dǎo)致高速行駛時(shí)整體效率低，油耗高。 目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的REEV車型主要有寶馬i3、理想ONE等。 1.4 燃料電池汽車燃料電池汽車（Fuel cell vehicle，縮寫為FCV）也屬于電動(dòng)汽車，通過車載燃料電池裝置將氫氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，帶動(dòng)電機(jī)工作從而驅(qū)動(dòng)車輛行駛。  燃料電池汽車（FCV）能源動(dòng)力示意圖 燃料電池汽車不需要等上幾個(gè)小時(shí)充電，在加氫站幾分鐘就能給車輛加滿氫氣。并且，燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物主要是水，真正實(shí)現(xiàn)零排放。另外，燃料電池汽車還具有高效率、低噪音、低工作溫度、起動(dòng)快等優(yōu)點(diǎn)。 但是，加氫站的建設(shè)難度和危險(xiǎn)性，以及車載燃料電池裝置高昂的成本限制了燃料電池汽車的發(fā)展，目前僅處于技術(shù)研究階段。 2 主流混動(dòng)技術(shù)路線2.1 比亞迪混動(dòng)技術(shù)路線比亞迪在發(fā)展混合動(dòng)力汽車初期，為了規(guī)避豐田等企業(yè)的專利，選擇了一條相對(duì)比較獨(dú)特的技術(shù)路線。而比亞迪唐源自比亞迪“542”技術(shù)平臺(tái)，即百公里加速5秒內(nèi)，電動(dòng)4驅(qū)，百公里綜合油耗低于2L，我就以唐二代DM車型為例對(duì)比亞迪的混動(dòng)路線進(jìn)行解析。 唐二代DM車型采用了比亞迪第三代DM技術(shù)，該混合動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、6擋DCT變速箱、BSG電機(jī)、前驅(qū)電機(jī)、后驅(qū)電機(jī)和電池組成，能夠?qū)崿F(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式。而BSG電機(jī)的加入使得發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)更快、更平順，同時(shí)還承擔(dān)起了發(fā)電的功能。  比亞迪唐二代DM動(dòng)力系統(tǒng)框圖 唐二代DM有如下幾種工作模式： （1） 純電模式 在純電模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)和BSG電機(jī)都不工作，電池放電給驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，可以滿足起步、倒車、加速、勻速等各種工況行駛。 （2） 混動(dòng)模式 駕駛員從純電模式切換到混動(dòng)模式后，車輛由發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)最佳動(dòng)力性。 （3） 燃油模式 當(dāng)電池電量不足或檢測(cè)到電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，車輛進(jìn)入純?nèi)加湍Ｊ剑藭r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。 （4） 原地發(fā)電模式 當(dāng)電池電量過低（SOC低于10%）時(shí)，若車輛停下來并保持在READY狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)馬上停機(jī)，而是帶動(dòng)BSG電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，直到電池SOC達(dá)到15%才會(huì)停機(jī)。 （5） 行車發(fā)電模式 當(dāng)電池電量不足且車輛低速行駛時(shí)，直接讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)，帶動(dòng)BSG電機(jī)發(fā)電，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。此時(shí)類似于增程模式，多余的電能會(huì)充進(jìn)電池包。 （6） 能量回收模式 車輛減速或剎車時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)發(fā)電，回收車輛動(dòng)能。 2.2 本田i-MMD混動(dòng)技術(shù)路線本田i-MMD混合動(dòng)力系統(tǒng)大約在2010年左右亮相，目前已經(jīng)發(fā)展到了第三代，我以本田雅閣混動(dòng)版車型為例對(duì)本田第三代i-MMD混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行解析。 本田第三代i-MMD混合動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池和ECVT構(gòu)成，其中ECVT是指通過齒軸結(jié)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接起來的結(jié)構(gòu)，不是指CVT變速器。 本田i-MMD系統(tǒng)的本質(zhì)是從串聯(lián)混動(dòng)演變而來，通過ECVT在輸出軸進(jìn)行扭矩耦合，實(shí)現(xiàn)高速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)介入。在本田i-MMD系統(tǒng)中，電機(jī)占據(jù)的比重更高作用也更大，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)間運(yùn)行，獲得良好的油耗表現(xiàn)。曾經(jīng)，豐田也發(fā)文稱贊i-MMD系統(tǒng)的高效率和低油耗。  本田雅閣i-MMD動(dòng)力系統(tǒng)框圖 本田i-MMD混合動(dòng)力系統(tǒng)有以下幾種工作模式： （1） 純電驅(qū)動(dòng)模式 在起步和低速行駛，且電量充足時(shí)，進(jìn)入純電驅(qū)動(dòng)模式，車輛僅依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，離合器斷開，能量全部來源于動(dòng)力電池。 （2） 混合驅(qū)動(dòng)模式 在加速或電量不足時(shí)，進(jìn)入混合驅(qū)動(dòng)模式，車輛根據(jù)行駛狀況合理控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟停，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后并不直接參與驅(qū)動(dòng)，而是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電給電機(jī)供電，使車輛獲得更好的加速性能。該模式下，始終維持發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)間下運(yùn)行，多余的電量也會(huì)充進(jìn)電池以維持電量平衡。 本田i-MMD系統(tǒng)的混合驅(qū)動(dòng)模式是標(biāo)準(zhǔn)的串聯(lián)模式，和增程式混合動(dòng)力汽車一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)不直接參與驅(qū)動(dòng)。 （3） 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式 在高速巡航時(shí)，由于電機(jī)在高速時(shí)效率下降，此時(shí)控制離合器結(jié)合，發(fā)動(dòng)機(jī)直接介接入驅(qū)動(dòng)車輛。需要急加速時(shí)，電機(jī)也會(huì)輸出額外動(dòng)力輔助車輛加速。 在所有模式下，車輛減速或剎車時(shí)，電機(jī)都會(huì)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)回收動(dòng)能為電池充電。 2.3 豐田THS混動(dòng)技術(shù)路線1997年12月，第一代普銳斯下線。隨著普銳斯的推出，豐田油電混合動(dòng)力系統(tǒng)THS首次出現(xiàn)在世人面前，到目前為止THS系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了第四代。 THS系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、MG1發(fā)電機(jī)、MG2電機(jī)和行星齒輪組構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活。MG1連接太陽(yáng)輪，主要作用是發(fā)電、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和協(xié)調(diào)MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。MG2連接齒圈和車輪，主要作用是驅(qū)動(dòng)車輛行駛和回收能量，正轉(zhuǎn)車輛前進(jìn)，反轉(zhuǎn)車輛倒車。發(fā)動(dòng)機(jī)連接行星架，只能正轉(zhuǎn)。THS系統(tǒng)的動(dòng)力通過齒圈上的齒輪傳遞到減速器，再傳遞到車輪上。 THS系統(tǒng)從設(shè)計(jì)之初就是考慮以發(fā)動(dòng)機(jī)為主，電機(jī)為輔，因此THS系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)占據(jù)的比重更大，而電機(jī)主要是輔助加速、輔助起步、輔助發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)區(qū)從而降低油耗。  豐田THS動(dòng)力系統(tǒng)框圖 豐田THS系統(tǒng)的幾種工況如下： （1） 啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) 車輛靜止時(shí)，與車輪相連的齒圈不動(dòng)，系統(tǒng)控制發(fā)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，與發(fā)電機(jī)相連的太陽(yáng)輪也正向轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，與行星架相連的發(fā)動(dòng)機(jī)也開始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。 （2） 駐車時(shí)為電池充電 車輛靜止時(shí)，電池電量低，則與車輪相連的齒圈不動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后驅(qū)動(dòng)行星架，帶動(dòng)太陽(yáng)輪使發(fā)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出負(fù)扭矩進(jìn)行發(fā)電為電池充電。 （3） 起步或低速行駛 起步或低速行駛時(shí)，系統(tǒng)控制電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過減速齒輪驅(qū)動(dòng)車輛行駛，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)的低效率問題。此時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)齒圈旋轉(zhuǎn)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)行星架固定不動(dòng)，于是太陽(yáng)輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)反向空轉(zhuǎn)。 （4） 高速行駛 高速行駛時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，發(fā)電機(jī)不動(dòng)。如果出現(xiàn)電池電量低，發(fā)電機(jī)也可以介入發(fā)電，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力分為兩部分，一部分用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛，一部分用于帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 （5） 加速或上坡行駛 加速或上坡行駛時(shí)，車輛需求動(dòng)力較大，此時(shí)發(fā)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入最大扭矩轉(zhuǎn)速推動(dòng)車輛加速，并且電機(jī)以最大功率推動(dòng)車輛加速。整個(gè)加速過程，發(fā)電機(jī)、電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)共同輸出扭矩。 （6） 制動(dòng)回收 車輛減速或剎車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，電機(jī)進(jìn)入進(jìn)行制動(dòng)能量回收。 （7） 倒車 倒車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)車輛倒車，此時(shí)發(fā)電機(jī)正向空轉(zhuǎn)。 需要注意的是，為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)速過高，對(duì)發(fā)電機(jī)和電機(jī)都設(shè)置有最高轉(zhuǎn)速保護(hù)，造成THS系統(tǒng)的最高車速受到限制。 2.4 日產(chǎn)e-Power混動(dòng)技術(shù)路線搭載e-Power動(dòng)力總成的日產(chǎn)Note上市后僅用四個(gè)月時(shí)間就把普銳斯拉下神壇，奪得日本汽車銷量No.1。在日本JC08測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)下的油耗水平更是達(dá)到了2.67L/100km，堪稱超級(jí)省油。 日產(chǎn)e-Power動(dòng)力總成屬于典型的增程式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)，整合了發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池。其中，動(dòng)力電池電量?jī)H1.47kWh，不需要外接充電；發(fā)動(dòng)機(jī)在所有工況下都不參與驅(qū)動(dòng)車輛行駛，僅帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，因此可以始終維持發(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)行，獲得非常好的燃油經(jīng)濟(jì)性和更低排放。 并且，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更好的熱效率，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了如下技術(shù)升級(jí)：
日產(chǎn)e-Power系統(tǒng)所有工況都由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，受發(fā)動(dòng)機(jī)限制較小，在起步和超車過程中都能獲得線性平穩(wěn)的加速感。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)完全獨(dú)立，發(fā)動(dòng)機(jī)始終維持經(jīng)濟(jì)區(qū)運(yùn)行，能夠兼顧駕駛性和燃油經(jīng)濟(jì)性，并且減速時(shí)還可以利用電機(jī)回收能量。  日產(chǎn)e-Power動(dòng)力系統(tǒng)框圖 日產(chǎn)e-Power系統(tǒng)有如下幾種工作模式： （1） 起步 起步時(shí)，僅由電池為驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。 （2） 巡航 系統(tǒng)根據(jù)電池電量控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電力，多余的電量也會(huì)充進(jìn)電池以維持電量平衡。 （3） 加速或爬坡 加速或爬坡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電池共同為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電力，以獲得更好的動(dòng)力和加速感受。 （4） 減速 松開油門或踩下剎車時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行能量回收為電池充電。 結(jié)語(yǔ)本期對(duì)HEV、PHEV、REEV和FCV這些專業(yè)名詞簡(jiǎn)單介紹了一番，也對(duì)比亞迪、豐田、本田和日產(chǎn)的混合動(dòng)力技術(shù)路線進(jìn)行了簡(jiǎn)單的解析，我希望通過我這篇文章能夠讓大家對(duì)混合動(dòng)力汽車有一定了解，在購(gòu)買混合動(dòng)力汽車后能夠更好的使用它。 目前，我們正處在汽車能源變革的時(shí)代，通過技術(shù)迭代和更新，新能源汽車的成本在逐漸降低，安全性在逐漸提高，而沒有充電焦慮和里程焦慮的混合動(dòng)力汽車在未來一段時(shí)間內(nèi)將會(huì)是最好的選擇。
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