各种各样的混动

Posted on April 21, 2022

混动怎么个混法?

混动混动, 就是发动机和电动机一起干活.

一起干活, 配合的姿势就有很多种. 具体的搭配方法, 有2大方向: 机械分流, 电子分流.

电子分流

先说电子分流. 因为这个概念上好理解. 就是一个电机发电, 另一个电机驱动. 发动机的动力全部输出给发电机, 发电机的出力, 分流一部分给电池. 所以叫电子分流.

电子分流利用的就是电池巨大的缓冲能力, 以及电子控制器迅速的调节能力.

整车实际上是实现了一个微电网. 负荷是驱动电机. 电池为一次调峰电厂, 发动机为二次调峰电厂.

驱动电机负荷变化后, 首先由电池承担一次调峰任务, 立即改变充电(or 放电)功率, 以平衡发电. 然后再缓慢调节发动机的功率.

那么, 电池越大, 调节能力越强, 就越能长期保持发动机运行在高效工况上.

电子分流要玩的转, 首先需要强大的电力电子技术. 要能玩的转微电网.

然后, 这个微电网, 其实还分 直流电网/交流电网 两种.

只不过, 目前市面上并不存在使用交流电网的混动车.

但实际上是可行的. 尤其是驱动电机使用三相交流异步电机的话, 是可以使用交流电网的. 那么电池作为一次调峰电厂, 就需要并网逆变器. 并且在车速变化的时候, 采取整体改变电网频率的方式变频.

交流电网适合驱动功率和发电功率相当的情况. 发电机的电力直接输出给驱动电机, 中间不经过整流逆变环节, 能大大提高效率. 但是如果驱动功率和发电功率差异较大, 则需要并网储能逆变器 多多工作, 这里的整流逆变将损失较多能量.

电子分流的缺点是发电再用电的环节存在效率损失. 但是只要这个损失小于发动机和车轮解耦后带来的效率提升,就是值得的.

但是, 在高速上, 传统油车的发动机也进入了高效工况, 于是这个中间的转换损失就会大于效率提升.

因此纯粹的电子分流, 在高速上效率可能会低于传统的油车. 具体低多少, 取决于电力电子技术的优秀程度. 当然这个比较是基于发动机的热效率差不多的情况. 实际上专门为混动开发的发动机最高热效率是会高于普通发动机的. 因此系统整体热效率在高速上可能依然是混动占优. 比如理想one在高速上开120码油耗也低于发动机直驱的纳智捷.

机械分流

机械分流的核心是行星齿轮.

行星齿轮, 其实可以看成一个差速器. 有三个动力输入输出轴. 只不过这3个之间都不是 1:1:1 的关系. 他们之间的比例, 看齿轮的大小比值. 这三个轴的转速关系就是 齿比1*轴1 + 齿比2*轴2 + 齿比3*轴3 = 0, 和差速器是一模一样的工作. 差速器只是比较特殊, 三者其中的2个轴的比值是 1:1 的关系.

那么, 机械分流的混动, 就是 发动机, M1, M2 三个电机各连接在行星齿轮的一个轴上.

其中 M2 电机所在的行星齿轮轴承最终和前轴差速器相连, 也就是这个M2 电机可以看成和车轮相连.

M2 电机在纯电模式下, 直接驱动车轮.

因此可以看成 M2 电机转速和车速是耦合的.

混动模式下, 三者共同驱动车轮, 遵循 齿比1*轴1 + 齿比2*轴2 + 齿比3*轴3 = 0 公式, 一般会让发动机运行在固定转速上, 于是通过 M1 电机来平衡发动机的转速, 使得行星齿轮的输出转速和 M2 匹配. 也就是通过调节 M1 电机的转速实现发动机转速和车速解偶.

由于在机械分流模式下, 系统总功率是三者的叠加, 因此机械分流模式特别适合电力电子技术比较差的年代堆出勉强能用的功率.

在发动机功率和行驶需求功率相近的情况下, 通过 M1 M2 电机吸收/释放 的功率较小, 因此损耗较低.

目前市面上的混动

尽管名称天花乱坠, 其实都逃不开这2个基础分流机制.

比亚迪, 长城, 本田, 走的是电子分流路线. 但是在高速巡航状态下, 都有发动机直接驱动车轮的另一条捷径. 而理想, 赛力斯和日产则舍弃这个捷径.

长城更进一步, 把直驱的离合器升成双离合, 于是等于有2个直驱档位. 其实在我看来是脱裤子放屁. 因为低速下直驱效率就是不行, 才要低速增程, 高速直驱. 把低速直驱给加回来了, 那和油车有什么区别? 要说直驱档位多就先进, 那老款的唐DM是不是更先进? 6个直驱档.

走机械分流模式的, 就是通用,丰田和奇瑞了.

其实这个机械分流模式最初是通用发明的, 但是丰田在普锐斯上将他发扬光大了.

机械分流模式其实有个缺陷, 这也是主流厂家抛弃机械分流的原因: 功率虽然能三擎叠加, 扭矩却不能. 这导致了机械分流模式的车, 一旦发动机启动, 油门还是油车的响应, 而不是电车的响应.

要解决油门响应问题, 就得在发动机端再加一个 BSG 电机进行扭矩补偿. 这样系统就需要3台电机, 大大增加了动力总成的体积重量和成本.

这对丰田来说, 油门响应慢不是问题, 因为大家都接受丰田车是移动路障.

但是, 对奇瑞来说, 这就是问题了.

而且丰田使用的是大排量自吸发动机, 油门响应本身就比奇瑞用的涡轮增压发动机快.

这让奇瑞的混动车油门响应体验就非常差了.

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