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混合動(dòng)力汽車(chē)自充自用的省油原理

混合動(dòng)力汽車(chē)「自充自用」的省油原理為轉(zhuǎn)化率差值內(nèi)容概述：混合動(dòng)力技術(shù)平臺(tái)的三大類(lèi)型，內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理，各類(lèi)平臺(tái)的節(jié)油與性能的標(biāo)準(zhǔn)。（內(nèi)容約3400字，閱讀需要15分鐘）

混合動(dòng)力汽車(chē)的主流類(lèi)型分為三類(lèi)，即混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)、增程式電驅(qū)動(dòng)(REEV)和插電式混合動(dòng)力(PHEV)。其中，插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)的不同可分為幾個(gè)層次。理論上，PHEV與BSG發(fā)電機(jī)-起動(dòng)機(jī)一體化是目前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的混合動(dòng)力平臺(tái)。本文將分為三個(gè)部分來(lái)分析各種平臺(tái)的特點(diǎn)。首先，我們需要了解為什么“混合動(dòng)力”可以節(jié)省燃料。

轉(zhuǎn)化效率·差異

燃油車(chē)領(lǐng)域總有一個(gè)話題:發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率是多少？【熱效率】是衡量一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)是否高性能、低油耗的重要因素之一。它的概念是指假設(shè)燃燒產(chǎn)生的熱能是100%，有百分之幾的熱能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(動(dòng)力)。

往復(fù)活塞式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)幾乎是燃油車(chē)唯一的發(fā)動(dòng)機(jī)選擇。它的工作原理很簡(jiǎn)單，但結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。其原理是通過(guò)在氣缸內(nèi)燃燒燃料產(chǎn)生熱能，帶動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。

(曲軸可以理解為發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸。驅(qū)動(dòng)飛輪意味著變矩器泵輪可以向變速箱輸出動(dòng)力，直至車(chē)輪)

圖1:內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)演示

圖2:內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)剖視圖

內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)真的很復(fù)雜。為了平穩(wěn)交替地工作，正時(shí)系統(tǒng)需要精確地控制每個(gè)氣缸的氣門(mén)，從而實(shí)現(xiàn)活塞、連桿、曲軸、軸瓦等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，還需要利用曲軸輸出的動(dòng)力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、水泵、增壓泵等系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有這些，什么都不能運(yùn)轉(zhuǎn)。

問(wèn)題來(lái)了:首先，燃燒產(chǎn)生的所有熱能都會(huì)被復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)(摩擦)所損失，其次，所有由曲軸驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)也會(huì)損失大量的曲軸扭矩(扭矩功率)；再次冷卻循環(huán)系統(tǒng)也會(huì)消耗大量的熱能，但如果不冷卻，會(huì)因高溫而損傷身體，那么會(huì)浪費(fèi)多少呢？

重要參數(shù)的比較:

活塞往復(fù)式·內(nèi)燃機(jī)熱效率約為35%（平均值）交流異步電機(jī)能量轉(zhuǎn)化率約為85%永磁同步電機(jī)能量轉(zhuǎn)化率約為95%

這組數(shù)據(jù)表明，這三種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)消耗100%的能量，可以有效地轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)力的比例。因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)機(jī)體系統(tǒng)本身需要消耗(浪費(fèi))太多的熱能，這樣一來(lái)，平均只有35%的熱能可以得到有效利用，但是電機(jī)為什么這么高呢？

原理:電機(jī)不通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化機(jī)械能，而是通過(guò)電流輸入電機(jī)的電磁線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)，并根據(jù)“磁極互斥”原理驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)器的結(jié)構(gòu)會(huì)很簡(jiǎn)單，因?yàn)檗D(zhuǎn)換過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生太多的熱能，能量轉(zhuǎn)換不需要熱能。同時(shí)，轉(zhuǎn)子和定子之間沒(méi)有物理接觸，轉(zhuǎn)子懸浮輸出動(dòng)力時(shí)幾乎不需要考慮損耗，所以電機(jī)本身不會(huì)像內(nèi)燃機(jī)那樣產(chǎn)生巨大的浪費(fèi)。

外界知識(shí):交流異步電機(jī)是兩組線圈的相互作用，運(yùn)行時(shí)定子和轉(zhuǎn)子不能同步運(yùn)動(dòng)。因此，即使有高效的轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)，這類(lèi)機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)因一定程度的損耗而幾乎被汽車(chē)行業(yè)淘汰。

永磁同步電機(jī)以“永磁體”為基礎(chǔ)，電磁線圈產(chǎn)生的刺激及其功能可以同步運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)不會(huì)在很大程度上被浪費(fèi)，而且可以高效地變成反向的“充電電機(jī)”，所以這種電機(jī)成為了主流選擇，但這和混合動(dòng)力汽車(chē)的節(jié)油有什么關(guān)系呢？

三類(lèi)系統(tǒng)「節(jié)油原理」

考慮一個(gè)問(wèn)題:為什么在城市道路上通勤的汽車(chē)油耗高于公路巡航駕駛？

這個(gè)問(wèn)題的答案可以解釋為什么混合動(dòng)力汽車(chē)可以省油！城市道路油耗高主要是因?yàn)轭l繁的啟停停和加速，這兩種狀態(tài)是汽車(chē)最大的行駛阻力，因?yàn)榇藭r(shí)沒(méi)有滑行慣性力的幫助。車(chē)輛的加速完全依靠?jī)?nèi)燃機(jī)的高功率輸出，增加功率的唯一方法就是“提速”。

任何發(fā)動(dòng)機(jī)在更高的速度下都會(huì)消耗更多的能量。速度的概念是一分鐘內(nèi)做功的次數(shù)。每次工作都會(huì)消耗燃料或電能。高頻率的做功(頻繁拉起和旋轉(zhuǎn))必然會(huì)消耗油。但在高速公路上巡航時(shí)，只需將車(chē)速穩(wěn)定在平均2500rpm左右，低于城市道路的車(chē)速，平均可能達(dá)到3500rpm，油耗自然更低。

要點(diǎn):HEV混合動(dòng)力汽車(chē)主要基于日系車(chē)的ECVT平臺(tái)，其中本田的ECVT是模擬“增程電動(dòng)車(chē)”。工作原理是內(nèi)燃機(jī)的串聯(lián)發(fā)電電機(jī)主要用于行駛時(shí)發(fā)電，產(chǎn)生的電流輸入動(dòng)力電池組充電，汽車(chē)由ECVT的驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

增程發(fā)電可讓內(nèi)燃機(jī)以相對(duì)恒定的中低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，狀態(tài)等于高速巡航。低效率的內(nèi)燃機(jī)以中低轉(zhuǎn)速發(fā)出的電能雖然不多，但足以滿(mǎn)足高效率電機(jī)的功耗。

我明白了。說(shuō)白了，本田的HEV就是為了“穩(wěn)定和降低內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速”來(lái)節(jié)省燃油，通過(guò)使用高效電機(jī)來(lái)充分有效地利用轉(zhuǎn)換后的能量。因此，即使內(nèi)燃機(jī)的效率很差，在轉(zhuǎn)換電能的過(guò)程中仍然存在損耗，對(duì)電機(jī)的要求也不高。至于豐田的ECVT，則是基于普通的油電混合動(dòng)力，其節(jié)油原理是在動(dòng)力消耗最大的車(chē)輛起步和加速階段使用電動(dòng)機(jī)作為主要驅(qū)動(dòng)力，從而降低內(nèi)燃機(jī)的消耗。

注:省油是田亮ECVT系統(tǒng)的先決條件，即駕駛風(fēng)格要相當(dāng)保守。原因是ECVT是兩臺(tái)電機(jī)集成的橫向變速箱，會(huì)嚴(yán)重限制電機(jī)功率。而且兩個(gè)電機(jī)中有一個(gè)是發(fā)電機(jī)電機(jī)，去掉它的動(dòng)力后驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能會(huì)很弱。

高速或高速運(yùn)行的低功率電機(jī)很容易達(dá)到“恒功率”轉(zhuǎn)矩快速下降的范圍，此時(shí)功耗會(huì)更高。但是內(nèi)燃機(jī)的主導(dǎo)動(dòng)力比較弱，比如自然吸氣米勒循環(huán)或者阿特金森循環(huán)。這兩臺(tái)機(jī)器的低速爆發(fā)力很弱，峰值扭矩其實(shí)很弱。所以，要感受到相對(duì)合理的性能，唯一的辦法就是同時(shí)提高電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，結(jié)果必然是“雙能耗”，這也是ECVT系統(tǒng)的缺點(diǎn)——節(jié)油時(shí)不應(yīng)該考慮駕駛樂(lè)趣。

「REEV&PHEV」技術(shù)特點(diǎn)解析

本田的“REEV ECVT”實(shí)際上是一款簡(jiǎn)單的增程式電動(dòng)車(chē)。說(shuō)白了就是電池組容量更小，不增加插電式充電模塊，降低制造成本。相反，如果你給這款車(chē)加上大容量的電池組和充電系統(tǒng)，那么這款車(chē)將會(huì)是一款混合動(dòng)力汽車(chē)，可以通過(guò)給電網(wǎng)充電實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)動(dòng)，日常通勤不用加油。只有偶爾的長(zhǎng)途通勤需要長(zhǎng)時(shí)間駕駛。這樣會(huì)更節(jié)能嗎？

標(biāo)準(zhǔn)答案:插電式增程式車(chē)一定要更節(jié)能，因?yàn)樵谄?chē)上使用燃料發(fā)電，還是會(huì)有更大的損失和排放。最起碼電網(wǎng)充電中超過(guò)30%的電能來(lái)自清潔能源，所有電動(dòng)車(chē)加起來(lái)也只能消耗十分之幾。因此，以夜間充電為主的REEV汽車(chē)，將通過(guò)峰谷電耗的調(diào)控，加快節(jié)油減排的進(jìn)程。

不過(guò)這個(gè)話題似乎有些不接地氣，那就說(shuō)說(shuō)接地氣吧！晚上給專(zhuān)用充電樁充電的費(fèi)用只有0.3元/1千瓦時(shí)，一次3毛錢(qián)。電動(dòng)汽車(chē)的平均能耗在15kw wh/100km左右，也就是說(shuō)晚上充電的時(shí)候，你只需要花一百公里[4.5元]，平均每公里成本不到5分錢(qián)...

這就是ECVT增程系統(tǒng)幾乎毫無(wú)意義的原因。隨著動(dòng)力電池類(lèi)型的多樣化，高成本的NCM(鎳鈷錳)將不再是未來(lái)的主流。制造成本更低、安全性和體積能量密度更高的LFP磷酸鐵鋰電池決定了插電式增程車(chē)將是未來(lái)主要快銷(xiāo)車(chē)(普通代步車(chē))的理想選擇。曾經(jīng)價(jià)格不菲的寶馬I系列、別克沃蘭達(dá)、李ONE等將逐漸降低產(chǎn)品定位，增程式車(chē)將成為替代普通燃油滑板車(chē)的“潛力股”。

【PHEV·并聯(lián)式插電混動(dòng)】將會(huì)是主攻性能汽車(chē)的選項(xiàng)。

REEV增程系統(tǒng)可以降低產(chǎn)品定位，因?yàn)橹圃斐杀緯?huì)很低:不需要傳統(tǒng)變速箱，內(nèi)燃機(jī)不需要高標(biāo)準(zhǔn)多缸中大排量選項(xiàng)，動(dòng)力電池成本有所下降。這種車(chē)不應(yīng)該便宜一點(diǎn)嗎？至于ECVT平臺(tái)上的混合動(dòng)力汽車(chē)，應(yīng)該沒(méi)那么科學(xué)。畢竟這些車(chē)輛的性能會(huì)比較弱。

然而，PHEV可以達(dá)到“1+1 > 2”的性能標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)的兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)都可以驅(qū)動(dòng)。電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率幾乎是內(nèi)燃機(jī)的三倍，那么兩臺(tái)機(jī)器同時(shí)輸出動(dòng)力時(shí)，配備多少臺(tái)內(nèi)燃機(jī)呢？

要點(diǎn):并聯(lián)插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的性能會(huì)一直很強(qiáng)。可以參考比亞迪王朝系列混動(dòng)車(chē)，整備質(zhì)量2.4噸的SUV可以打破4.3秒跑車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)。很明顯，這是中高端車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)，所以這類(lèi)車(chē)的價(jià)格定位會(huì)更高，但不單純是因?yàn)樾阅芨摺?p>并聯(lián)系統(tǒng)=(內(nèi)燃機(jī)+變速箱)+(電動(dòng)機(jī)+動(dòng)力電池+電動(dòng)系統(tǒng))，說(shuō)白了就是集燃油車(chē)和電動(dòng)車(chē)于一體。制造成本會(huì)相當(dāng)高，R&D的投資也相當(dāng)夸張，這樣的車(chē)價(jià)格很難很低。不過(guò)，參考秦和宋Pro等車(chē)，起步不到14萬(wàn)的價(jià)格，其實(shí)很有誠(chéng)意。

畢竟這些車(chē)都加入了BSG電機(jī)系統(tǒng)，25kw的額定功率可以滿(mǎn)足中低速增程行駛，也就是說(shuō)集成了“ECVT+Reev/高性能模式切換”。

總結(jié):PHEV系統(tǒng)是目前綜合實(shí)力最強(qiáng)的混動(dòng)系統(tǒng)，在兩種車(chē)型都預(yù)留插電式充電模塊的前提下，REEV將是主流踏板車(chē)的節(jié)能選擇。否則會(huì)成為ECVT的低標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)，技術(shù)排名大致相同，如此而已。

火爆的奔馳GLB這款車(chē)怎么樣

說(shuō)實(shí)話三十多萬(wàn)買(mǎi)奔馳GLB真的性?xún)r(jià)比還蠻低的，我一直覺(jué)得奔馳這個(gè)車(chē)的賣(mài)點(diǎn)其實(shí)有點(diǎn)尷尬，當(dāng)然了每個(gè)人買(mǎi)車(chē)的目的和喜好是不一樣的，但是既然你提問(wèn)了，那我就說(shuō)說(shuō)我的看法。

首先，從SUV的角度來(lái)看，SUV的溢價(jià)能力其實(shí)要高于轎車(chē)，因?yàn)樗墓δ苄院軓?qiáng)。這個(gè)功能應(yīng)該是SUV在空和底盤(pán)方面的優(yōu)勢(shì)。奔馳GLB的這個(gè)優(yōu)勢(shì)并不明顯。雖然提供了7座版本，但與同價(jià)位普通合資品牌中型SUV相比，其第三排更加雞肋，意味著在緊急情況下不會(huì)超載。另外動(dòng)力方面，只有大功率163馬力版本，這款車(chē)使用的奔馳1.3T發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)完全可以滿(mǎn)足家庭的需求，油耗也不錯(cuò)，換擋平順，值得肯定。不過(guò)我覺(jué)得這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)噪音有點(diǎn)大，用在城市里代替走路。因?yàn)橛烷T(mén)比較靈敏，主觀上我不認(rèn)為動(dòng)力不足，但高速時(shí)的動(dòng)力儲(chǔ)備和再加速能力相對(duì)一般。在乘坐方面，首先值得肯定的是，這款車(chē)的懸掛和減震還是很舒適的，沒(méi)有那種硬邦邦的感覺(jué)。奔馳對(duì)這款車(chē)的底盤(pán)和懸架的調(diào)整感還是很高的。車(chē)身的支撐懸架和減震都很到位，對(duì)路面一些顛簸的過(guò)濾也很好。不過(guò)第二排的座椅舒適度一般，我個(gè)人覺(jué)得還是有點(diǎn)硬。其實(shí)這款車(chē)不能用性?xún)r(jià)比高來(lái)評(píng)價(jià)。這輛車(chē)本身的價(jià)格不是性?xún)r(jià)比。個(gè)人覺(jué)得這款車(chē)的駕駛品質(zhì)不錯(cuò)，配置也比較合理。作為城市家庭的代步車(chē)，還是有一定實(shí)用性的。不過(guò)，如果你覺(jué)得這款車(chē)的價(jià)格你可以接受，還是可以考慮的。