看懂新能源汽车 | 增程式插电混合动力汽车是如何工作的?

虽然增程式插电混合动力汽车只用电机驱动,不使用内燃发动机进行驱动,也属于串联式插电混合动力汽车的一种,但是,对于某些较为先进的增程式插电混合动力汽车而言,在不同的工作模式之下,内部各个模块之间充当的角色并不一样。

以雪佛兰Volt为例,其主要有以下几种工作模式:

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增程式混合动力汽车雪佛兰Volt

1、EV低速模式

处于EV低速模式时,离合器C1吸合,离合器C2、C3松开,增程器停转,行星齿轮机构内的齿圈被固定,主电机MG1推动太阳轮转动,行星架因太阳轮的转动而转动,把动力传输到动力分配机构并推动车轮转动,此时发电机MG2不工作。其实,这个模式就是现在的单电机纯电动汽车的驱动方式。

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 EV 低速模式示意图(增程器不工作)

2、EV高速模式

处于EV高速模式时,离合器C2吸合,离合器C1、C3松开,增程器停转。发电机MG2此时充当电动机工作,推动行星齿轮机构内的齿圈转动。同时,功率较大的另一个主电机MG1推动太阳轮转动。齿圈和太阳轮同时转动,带动行星架转动,从而把动力传输到动力分配机构并推动车轮转动。这个模式就好像是运动会中的混双项目,男运动员和女运动员都可以协同发力以达目标。

 

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EV 高速模式示意图(增程器不工作)

3、EREV混合低速模式

处于EREV混合低速模式时,离合器C1、C3吸合,离合器C2松开,增程器运转。此时,增程器带动发电机MG2发电,此时发电机MG2输出的电能一部分进入电池组为电池充电,另一部分为主电机MG1供电并推动行星齿轮机构内的太阳轮转动,由于齿圈固定,行星架跟随太阳轮转动,从而把动力传输到动力分配机构并推动车轮转动。

 

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EREV 混合低速模式示意图(增程器工作)

4、EREV混合高速模式

处于EREV混合高速模式时,离合器C2、C3吸合,离合器C1松开,增程器运转。此时,增程器与发电机MG2转子连接后推动行星齿轮机构内的齿圈转动同时发电,主电机MG1推动太阳轮转动。齿圈和太阳轮同时转动,带动行星架转动,从而把动力传输到动力分配机构并推动车轮转动。

 

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EREV 混合高速模式示意图(增程器工作)

5、能量回收模式

处于能量回收模式时,离合器C1吸合,离合器C2、C3松开,增程器停转,发电机MG2不工作。车轮带动行星齿轮机构内的行星架和行星轮转动,由于齿圈固定,太阳轮随着行星架转动。此时,功率较大的主电机MG1作为发电机对电池充电。

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能量回收模式(增程器不工作)

 

值得一提的是,并非每一款增程式混合动力汽车都会和上述的五种模式一模一样,但是原理上都差不多。例如理想ONE,除了新能源汽车大都具备的能量回收模式之外,设置有纯电优先、燃油优先和油电混合三种模式。

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理想 ONE 三种能源模式

在“纯电优先”模式下,理想ONE确实会优先使用动力电池里的余电,但不会一直用到电量干涸,当电量下降到20%(2020款理想ONE设置为17%)后,它的增程器便会起动,以保持电量不再降低。此时如果继续行驶,虽然是“纯电优先”模式,但增程器会持续工作,直到油箱里的汽油烧完才会允许电量继续降低。

之所以为纯电优先模式设置“电量下限”,一方面,在低电量状态下电池放电功率有衰减,会导致车辆的动力性能降低;另一方面,过低的电量会对电池寿命产生影响,尽可能避免超低电量状态有助于延长动力电池的使用寿命。因此,在家里、单位有充电条件,日常通勤使用纯电优先模式是最经济的选择。

和纯电模式不会一直用电一样,在燃油优先模式下,增程器也不是随时处于起动状态的,而是在电量处于70%或以下时才会起动。之所以有这个条件限制,是因为动力电池在电量较高时无法大功率充电(处于涓流充电状态),增程器的补能、动能回收的效率都会有所下降。在燃油优先的模式下,满电状态的理想ONE都会先跑40~50km才会起动增程器。

油电混合模式和燃油优先模式的差异主要体现在如下两点:首先,在油电混合模式下,增程器只会在电量处于80%或以下时才会起动;其次,在油电混合模式下,增程器在油电混合模式下会比燃油优先模式更“懒”一些,低速时不起动,在中高速工况下才会起动(这也是发电效率相对更高的工况)。

综合来看,对于理想ONE而言,纯电优先模式不会一直傻乎乎地把电耗尽,燃油优先和油电混合模式也会“视情况”用油,从而在保障驾驶体验、优化能耗的同时,保护电池。

——以上内容摘自《一本书看懂新能源汽车》

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