并非所有混合动力汽车的构造都相同。“混合动力”一词通常会让人联想到丰田普锐斯,但这款著名的节油车型仅仅代表了混合动力技术的其中一种应用——而且远非当今道路上唯一的混合动力技术。
大多数人都熟悉传统混合动力和插电式混合动力,但还有一种叫做轻度混合动力的车型。深入了解之后,你会发现情况更加有趣,因为传统混合动力本身也有两种不同的配置,这使得混合动力系统的种类达到了四种。
混合动力技术已经问世二十多年了,像本田Insight这样的早期先驱车型证明了这一概念的可行性。如今,这项技术不仅仅关乎节油——一些汽车制造商甚至利用混合动力系统来提升性能,例如最新的保时捷911 GTS T-Hybrid。
三种主要的混合动力系统类型
它们各自以不同的方式混合天然气和电力。
混合动力汽车的目标都一样——减少燃料消耗——但它们实现这一目标的方式却不尽相同。大多数混合动力汽车都将汽油发动机与电动机相结合,电动机可以辅助车辆行驶,而无需完全依赖汽油。
额外的电力辅助意味着发动机无需那么费力运转,从而有助于降低油耗。早期混合动力汽车在2000年代开始流行,当时汽油价格飙升,司机们开始寻找节省每一加仑汽油的方法。
随着SUV和皮卡的再次流行,人们对混合动力汽车的兴趣一度降温,但如今混合动力汽车正在强势回归。如今,这项技术不仅仅关乎效率,它还被用于与传统发动机配合,以提升车辆性能。
轻度混合动力车的优点和缺点
它们能提高效率,但收益相对有限。
什么是轻度杂交?
轻度混合动力车使用小型电动机辅助汽油发动机,但它本身无法驱动车辆。在大多数情况下,这台电动机位于发动机和变速箱之间,或者作为启动发电机,帮助车辆起步并在需要时提供额外的动力。
这些系统还使用小型电池来存储再生制动过程中回收的能量。大多数轻度混合动力车采用 48 伏系统,为传统的 12 伏电气系统供电,在车辆加速时提供少量动力辅助。
轻度混合动力车的优点
与传统汽油或柴油发动机相比,排放量更少。
无需连接外部电源或为电池充电。
电力辅助有助于发动机实现更快的加速。
轻度混合动力车的缺点
由于无法仅依靠电力驱动,因此产生的排放量比全混合动力汽车更多。
由于发动机大部分时间都在运转,因此效率不如插电式混合动力汽车。
与其他混合动力系统相比,其燃油节省量较为有限。
传统杂交品种的优点和缺点
它们无需插电即可提供强大的效率。
什么是传统杂交品种?
传统混合动力汽车除了汽油发动机外,还配备小型电池和电动机。根据不同的配置,汽油发动机甚至可以充当发电机,为电动机供电,进而驱动车轮。
与插电式混合动力车不同,普通混合动力车不需要从外部电源充电。它们的紧凑型电池通过再生制动进行充电,再生制动会在减速过程中回收能量并储存起来以备后用。
传统混合型专业人士
低速行驶时可仅靠电力驱动,这有助于应对走走停停的城市交通。
通过在电力驱动和汽油发动机之间切换来减少燃料消耗。
行驶过程中即可为电池充电,无需插电使用。
传统混合型缺点
长途高速公路行驶中,效率提升幅度较小。
通常比普通汽车或轻度混合动力汽车的前期投入成本更高。
如果需要更换电池,费用可能会很高。
传统混合系统一般分为两大类:并联混合系统和串联混合系统。
并联与串联混合电路详解
燃气发动机和电动机分担工作的方式有两种。
什么是并联式混合动力系统?
在并联式混合动力系统中,汽油发动机和电动机都可以向车轮输出动力。目前大多数混合动力汽车都采用这种配置,包括丰田旗下的许多车型,例如1997年推出的早期丰田普锐斯。
低速行驶时,电动机可以独立驱动车辆。当需要更多动力时——例如加速或爬坡时——汽油发动机就会启动辅助。
该系统的关键部分是再生制动。制动过程中通常会损失的能量会被捕获并送回电池,以便之后为电动机供电。
什么是串联式混合动力?
串联式混合动力系统的工作原理与并联式混合动力系统略有不同。在串联式混合动力系统中,汽油发动机并不直接驱动车轮,而是像发电机一样为电池发电,而实际的驱动力则由电动机负责。
这种理念并不新鲜;柴油电力机车几十年来一直使用类似的系统。在汽车领域,当发动机以最高效转速运行时,这种设计效果最佳,因此串联式混合动力车的电池容量通常比并联式混合动力车更大,但仍然小于插电式混合动力车的电池容量。
插电式混合动力车的优点和缺点
它们提供电动驾驶体验,但拥有电动驾驶体验也伴随着一些权衡取舍。
什么是插电式混合动力汽车?
插电式混合动力汽车融合了传统燃油车和纯电动汽车的特点。这类车型通常被称为PHEV(插电式混合动力电动汽车),它们可以在一定距离内仅依靠电力驱动,之后汽油发动机才会介入。正因如此,它们的电池容量比普通混合动力汽车要大得多。
雪佛兰Volt凭借约53英里的纯电续航里程,帮助插电式混合动力汽车的概念走向主流。插电式混合动力汽车最大的优势之一在于,无论车辆是纯电动行驶还是在电池耗尽后像传统混合动力汽车一样运行,驾驶体验基本保持一致。
此后,越来越多的汽车制造商开始采用这项技术。例如,丰田目前在其不断扩大的电动车型阵容中,推出了多款热门车型的插电式混合动力版本。
插电式混合动力车的优点
短途出行使用电力驱动,长途行驶则依靠汽油发动机。
在日常通勤中实现零排放驾驶。
汽油发动机的备用动力有助于消除里程焦虑。
插电式混合动力车的缺点
电池需要经常充电,如果没有家用充电器,这会很不方便。
更大的电池会增加重量,这可能会降低整体效率。
当电动机不辅助发动机运转时,性能可能会感觉减弱。
额外内容:氢燃料电池动力系统的工作原理
它们利用氢气而非电池在船上发电。
什么是氢燃料电池动力系统?
混合动力系统为传统的汽油和柴油发动机提供了一种替代方案,但它们仍然在一定程度上依赖内燃机。氢燃料电池汽车则采用了不同的方法,利用氢气在车内发电,而不是将其储存在大型电池中。
在这些车辆中,氢气在燃料电池内与氧气发生反应,产生电力驱动电动机。尾气排放物只有水蒸气。
从技术角度来看,氢燃料电池汽车的运行原理与串联式混合动力汽车非常相似,因为最终都是电力驱动车轮。即便如此,尽管它们的排放非常清洁,但这项技术仍然存在自身的优缺点。
氢燃料电池动力系统优势
实现尾气零排放。
加油速度很快,就像传统的汽油车一样。
日常维护需求相对较低。
氢燃料电池动力系统的缺点
氢气加注站数量极其有限。
氢气的运输和储存比汽油或柴油更复杂。
更换燃料电池系统成本可能非常高昂。
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