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并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅
2020-07-08 阅读:752
因各家车厂的专注技术不同,油电车发展至今,已分出许多不同的技术与架构,若要进行区分,目前车坛多数採用的分类法,是以引擎与马达系统相互搭配的方式差别,分成「并联」、「串联」与「混联」等三大种类,笔者就依此为大家介绍各系统间的特性为何。并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅这张图是用来说明各Hybrid系统中,引擎与马达各自负责的工作项目,并联系统中马达只是辅助动力角色,串联系统中马达则负责主要的动力输出,混联系统则是间配两者优点。

首先我们现来看看何谓「并联式Parallel Hybrid」系统,这套系统最大的特徵在于引擎与电动马达,是直接连接于同一套传动系统上,因此油电两套系统的动力输出会是在同一个轴上,最容易接触到的车款例子就是Honda Insight/CR-Z。并联的Hybrid系统,都是以引擎为主要驱动车辆的动力系统,电动马达只是辅助动力之用。例如Honda Insight/CR-Z车型在引擎与变速箱中间,增加一具薄型马达,在全油门加速或起步/爬坡重负载时,电脑控制系统才会启动马达提供额外的辅助动力,或是利用马达进行煞车,执行动能回收电力为电池组充电。

并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅Honda Insight/CR-Z车型上所使用的油电混合动力系统,就是最标準的并联系统,车辆动力主要还是以引擎为主,马达只是辅助动力之用,且无法以纯电力行驶,因此可以採用薄型马达,机械结构更动不大,较容易实现。

由于电动马达仅属辅助地位,因此多为小功率、小型化马达,且可兼具发电机,其优点是仅在引擎与变速箱中间加上薄型马达,机械结构更动不大,也较容易实现,因此科技层面较其他Hybrid系统低,透过电动马达的加入,可提升小排气量引擎的瞬间动力输出,或协助车重较重的旗舰房车获得较佳的起步油耗表现,但是缺点则是无法以纯电动马达动力行驶,对油耗的减轻效果比较小,属于轻度Hybrid的设计。

并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅 并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅薄型马达就安装在引擎与变速箱之间,可提升小排气量引擎的瞬间动力输出,或协助车重较重的旗舰房车,获得较佳的起步油耗表现,但是缺点则是无法以纯电动马达动力行驶,对油耗的减轻效果比较小,属于轻度Hybrid的设计。

串联Series hybrid系统

马达为主、引擎发电

至于「串联式Series Hybrid」系统的作动方式又如何呢?该系统最主要的特徵就是车辆动力来源都是以电动马达负责,引擎只是用来带动发电机发电,一边供应马达运转所需电力,一边为电池组充电,这样的设计其实比较接近纯电动车的概念,只是比纯电动车多了一个发电用的引擎,也因为如此,搭载的引擎通常都採用排气量很小的类型,有些还使用双缸引擎而已。

并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅BMW i3 Rex增程版车款就是串联Hybrid系统的最佳代表,其上虽然搭载一颗双缸引擎只用来发电,动力输出还是只靠电动马达负责,因此开起来的感觉跟纯电动车没有两样,且不用担心开到没电,加汽油就可继续发电行驶。

由于动力来源是以马达负责,因此需採用动力输出功率较高、较大型的电动马达,驾驶体感与纯电动车无异,都很直接与暴力。此外,由于小引擎仅负责稳定运转发电,因此排污不大有助环保,且可最大行驶里程会比相同规格但没有引擎的纯电动车还要远,更能省却安装大容量锂电池的成本,是另外一种Hybrid发展主力。目前最容易接触的串联式Hybrid系统车款,除了Hybrid公车外,BMW i3增程车款也是最佳例子之一。

并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅 并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅 

混联Series Parallel Hybrid

Toyota技术独步全球

既然并联与串联两套系统都有其各自优点,如果把两套系统合而为一的话,那不是更好吗?没错,因此Toyota集团旗下Hybrid车款就是採用此设计,我们称之为「混联Series Parallel Hybrid」系统。

并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅丰田混合动力系统就是混联Hybrid系统,整套系统複杂度极高,兼容串并联系统优势,使其低速时能以纯电力行驶,高速时则切换为引擎动力,需要强大动力时引擎与马达又可同时出力,使综效马力大于相同排气量的车款,且节能效果相当明显。

1997年丰田推出的第三代Prius开始,车上使用的THS(Toyota Hybrid System)丰田混合动力系统就是混联系统,其最大特点在于低速时可以纯电力马达行驶,高速时则切换为引擎动力,需要强大动力时引擎与马达又可同时出力,使综效马力大于相同排气量的车款,要达成此目的,背后所隐藏的科技层面比上述两套系统更加複杂且高深。

并联Parallel Hybrid系统引擎为主、马达为辅 

从Toyota原厂提供的资料来看,THS主要是由一颗汽油引擎、一颗MG1发电机、一颗MG2电动马达、镍氢电池组与精密的PCU控制系统所组成,发电机与电动马达就位于引擎与变速箱间,例用行星齿轮机构将全部系统连接起来。MG1发电机除了负责提供替镍氢电池充电外,也负责平顺的启动引擎;MG1电动马达则提供纯电动行驶模式的驱动力、加速时的辅助动力、煞车时作为动能回收的发电机等。混联Hybrid设计同时具备串联式和并联式两者的优点,可兼顾节能表现与性能表现,但是由于系统较为複杂,因此技术门槛也高。

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