摆脱单一

工作原理:发动机和电动机共同驱动汽车行驶,主要动力源是发动机,电动机只作为辅助动力起作用,不能单独驱动车辆。最大特点就是发动机能够在车辆停止时自动停止运转,并能在减速、制动时进行能量再生和回收,可用最低成本实现混合动力的高效率。

确实,在纯电动汽车尚未大规模量产的时候,一个折中的法子显得非常合时宜。可以预见,在未来的5~10年间,“混动”这一词汇的出现机率将达到历史的顶峰。

不过即使同样是面对混合动力,不同的汽车制造商也有各自不同的态度。事实上本田的混合动力思路要更简单而有效——通过轻度的混合,达到能量的回收和再生,用最低的成本实现“混动”的高效率。

思域HYBRID虽然在国内的销售成绩并没有大红大紫,但其全球销量却已悄然达到10万辆。思域HYBRID的核心是IMA系统,即综合电动机辅助系统,这套系统由高效率的3级i-VTEC发动机和辅助电动机(IPM)机构组成。IPM内部是永磁铁的高性能电动机,由于可以正反转动,因此能额外提供给发动机15 kW的动力,而1.3 L汽油发动机本身具有70 kW的最大功率。在初始加速、加速行驶和急加速时,发动机工作,同时电动机加以辅助驱动;在缓加速和低速巡航时,则只有电动机工作;高速巡航时则仅为发动机在工作。而在收油减速或制动时,IMA系统可以自动回收能量储存到蓄电池里。在踩下制动踏板时,思域HYBRID的踏板回馈力度比汽油版思域更沉——这是能量回收系统在通过制动油压控制来吸收能量。

基于这款1.3 L发动机改造而衍生的另一个新技术是“3级i-VTEC”气缸休止系统,所谓3级是指可以在“低转速、高转速、气缸停止”三个阶段控制气门,新机构可以在同一根凸轮轴上对进气系统凸轮和顶杆等进行调节,以减少泵气损失,控制低高转速时的气缸工作。事实上,思域HYBRID的驾驶感受与汽油版思域的差别并不十分明显,只是前者更加宁静,起步更加温柔。

在加速方面,思域HYBRID扭矩充沛,汽油发动机本身具有123 N•m(4 600 r/min)的最大扭矩,电动机则拥有103 N•m(0~1 160 r/min)。尽管发动机与电动机的最大功率和最大扭矩并不是同时出现,但在提速方面却并没有显现出不足。虽然为1.3 L排量,但其动力输出却与1.8 L发动机相差无几。在思域HYBRID仪表盘的左侧,增加了电池及电机辅助功能的时时显示,其中“CHRG”为充电状态,“ASST”为电池输出能量状态。通过这个显示功能,驾驶者能够时刻关注电池的工作状态,甚至可以养成经济驾驶的良好习惯。此外,由于其座椅背面就是昂贵的IPU蓄电池机构,占用了一定空间,所以其行李厢空间比汽油版的思域小了一些。

中度混合动力

代表车型:奔驰S400 HYBRID等

工作原理:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够与驱动车轮一起工作,从而补充发动机本身动力的输出不足,更好地提高整车性能。这种系统的混合程度较高,能够减少燃油消耗约30%左右。

不久前德国政府正式公布了他们的国家电动车计划,或许这表明未来德国的汽车工程师们会将更多的精力投入到纯电动汽车的研发上,但在混合动力方面,他们也绝不会放松半步,而在这一道路上,他们又不约而同地选择了中度混合动力这一技术。

在日本的研发人员将混合动力玩得有声有色时,固执的德国工程师也开始掂量起在传统发动机的身后增加一个电动机了。尽管宝马同样拥有X6 HYBRID车型,但奔驰却率先在中国市场发力。不久前刚刚上市的奔驰S400 HYBRID是目前国内的唯一一款“三叉星”混动车型。

相比丰田和雷克萨斯的深度混合动力,奔驰的S400 HYBRID还只是中度混合动力级别。位于发动机舱的一块锂离子电池可以驱动位于发动机和7G-TRONIC自动变速器之间的圆盘型电动机。而这一电动机实际上是一款三相交流电动机,其最大功率为15 kW,起动扭矩可达160 N•m,工作电压为120 V。虽然由于电动机的功率太小,不足以独自推动车辆前进。但在急加速时,电动机额外的动力补偿还是能够获得性能的提升。S400 HYBRID从静止加速到100 km/h仅需7.2 s。而在制动过程中,电动机会充当发电机的角色,能够回收制动过程中损失的动能,回收的能量储存在锂离子电池之中,在需要时可以重新利用。由此带来的节能效果非常明显,其油耗仅为8.0 L/100 km,而二氧化碳排放量也仅为188 g/km。

特别需要说明的是,与传统镍氢电池相比,锂离子电池的主要优势包括更高的能量密度、更大的电力效率、更小的尺寸和更轻的质量。由于在发动机舱中节约空间的安装方式,宽大的内部空间和行李厢容量能够保持不变。以奔驰S400 HYBRID为例,在发动机舱中,大容量的锂离子电池取代了常规的起动机电池。锂离子电池不仅为电动机和电动制冷压缩机储存能量,而且通过直流变压器连接到12伏车载电路上,为其他标准用电设备(例如大灯和舒适性装备)提供电力。全新设计的电池系统包括电池单元及其锂离子电池组、电池组电子监测系统、电池管理功能、高强度外壳、冷却胶、冷却板、冷却剂供给以及高压接线。

此外,S400 HYBRID还运用了自动起停系统,当车辆以不超过15 km/h的速度滑行停车时,例如在遇到交通信号灯停车之前,自动起停系统会自动关闭发动机直到车辆再次起步。不同于SMART的设置,尽管S400 HYBRID的汽油机会在车辆低速行驶的时候自动关闭,但是转向助力和恒温自动空调依然会处于打开状态,因为这两个系统都是通过电力驱动控制的。当然,自动起停系统并不是在所有低速行驶情况下都会自动开启。如果驾驶员正在进行转向或泊车操作,S400 HYBRID智能化的控制系统会临时解除自动起停功能,使驾驶员能够顺利地完成操作。混合动力的另一个好处是怠速下的平静,如果不是刻意的用心去听,你很难发现S400 HYBRID电动机在工作时的声音。所以,当它轻轻从你身边滑过时,你千万不要以为这辆“大奔”溜车了。

而在S400 HYBRID仪表盘和中控面板的8英寸液晶显示屏上,都能够显示出回收能量和电池充电的状态。而在中控台上,HYBRID的字样显得异常耀眼。

奔驰的混合动力虽然刚刚起步,却有着结构紧凑的特点。这意味着占用更小的空间,因此S400 HYBRID在车内空间和行李厢空间上也并没有缩水。整套混合动力系统总重只有75 kg,而且只要对原先的对动力系统做小幅度的改造就可以广泛运用到其他奔驰车型中。

比起日系车型在混合动力方面的研发投入和量产时间,奔驰的“混动”似乎显得有些“迫于形势”。不过,能够迈出第一步已经值得肯定,毕竟,奔驰的技术实力不容小觑,后来居上亦未尝不可。

强混合动力

代表车型:广汽丰田凯美瑞混合动力、雷克萨斯GS450h等

工作原理:该系统采用了高压起动电机。与中度混合动力系统相比,其混合程度更高。强混合动力系统的电机可以单独工作、驱动车辆行驶。一般在低速、停驶及制动时发动机都不参与动力输出的工作。随着技术的发展,强混合动力系统将越发壮大。

在“混动”的领域,丰田有着绝对的领先地位,GS450h即是雷克萨斯在混合动力方面的全新作品。外观上,GS450h除了车身前后的车标LOGO很明确地标出了它与众不同的身份。另外,遍布在车身各处的“Hybrid”字样也是区分混动力版和汽油版车型的依据。

很难想象一辆将近90万元的豪华轿车,可以在提供舒适乘坐享受的同时在市区行驶时的油耗只相当于一辆排量2.0 L的普通B级车。至少在享受14个扬声器的Mark Levinson®高级音响的时候,我知道所使用的电能是车辆在减速和制动时回收的能量。而这仅仅是混合动力带给我的第一个惊喜,事实上,与排气管另一端相连的那台3.5 L发动机也并非泛泛之辈,双VVT-i系统和D-4S的燃油系统的应用让燃油燃烧更为充分,所提供的368 N•m的最大扭矩和218 kW的最大功率已经让人欣喜。再加上147 kW和275 N•m的电动机的贡献,GS450h的动力已经达到奢侈的程度,甚至在一般市区道路上,你很难为其寻觅一位合适的对手,0~100 km/h达到5.9 s就是最好的佐证。不过最终输出的实际功率并不是将两者的数值简单的相加,由于电动机和发动机采用类似混连的方式,因此GS450h最终的输出功率为256 kW,这样的输出已经超过了搭载V8发动机的GS460。电动机方面,搭载于GS450h上的电动系统与LS600h上的基本相同,而并不像RX400h那样单独使用电动机驱动后轮。

GS450h绝对可以用惊喜连连来形容,除了上述的澎湃动力和混合动力,后驱也是个值得炫耀的资本。由于电池组被安置在了车辆后部,前部的V6发动机又比GS460上的V8更轻,因此在GS450h上,车辆的前后质量分布达到了50∶50的极佳状态。不过,同样是由于混合动力系统的电池组被安排在了车辆的后部,占用了部分行李厢空间,其容积也由430 L 降为320 L。

只要你对能量守恒定律稍有了解,7英寸触摸液晶屏上时时显示的能量转换图就绝对是个吸引你眼球的配备。那个高中物理课上最简单也最深奥的能量守恒定律再一次在眼前不停的运算着。由于使用了电动机系统,GS450h的仪表盘并没有设置发动机转速表,取而代之的一个功率表,随时显示电动机的瞬时输出功率。

动力混搭潮——我们身边的混合动力

如果说当今汽车设计领域喜欢Cross主题的话,那么在动力界,混合动力也正在将Cross发扬光大。除了上述的各款混合动力车型,我们身边尚有一些可以亲密接触的“混动”一族。这里不妨按照混合动力的联结方式对它们进行划分,以方便读者朋友进一步了解“混动”的现况和未来。

混联式

工作原理:该技术的发动机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星齿轮结构结合在一起,从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系,可以灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。但此联结方式相对复杂,成本较高。

并联式

工作原理:该技术有两套驱动系统,即传统的发动机系统和电机驱动系统,既可以同时协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单、成本较低。

串联式

工作原理:由发动机直接带动发电机发电,产生的电能通过控制单元传到电池,再由电池传输给电机转化为动能,最后通过变速机构来驱动汽车行驶。此种联结方式目前已不被广泛应用。

目前市场上其他混合动力车型

丰田普锐斯

提起混合动力就不能不提到丰田,而普锐斯无疑是第一个吃螃蟹的量产车型。它是丰田在混合动力方面的杰出作品,事实上,正是普锐斯的出现让混合动力车型实现了真正意义上的量产。目前国内的普锐斯搭载1.5 L汽油发动机,采用同步交流电动机,匹配无级变速器。新一代普锐斯已经在2010年北京车展上亮相,预计将在今年引入国内市场,虽然目前它在中国市场的表现恐怕很难超越年均4位数的销量,但它在全球市场上却能够有累计百万的拥趸。

凯迪拉克凯雷德混合动力

日益稀缺的石油资源导致了不断飙升的原油价格,这似乎开始触动到美国人的神经,改变了其固有的消费观,虽然混合动力就如同它的名字一样表现得不温不火,但通用并没有无视这一市场的存在。凯迪拉克的全尺寸SUV就适时推出了混合动力版。2010款凯雷德混合动力所搭载的双模油电混合动力系统主要由6.0 L V8 VORTEC全铝发动机、300 V镍氢大容量电池和EVT电子无级变速器构成。其中6.0 L发动机配备ETC电子节气阀控制、VVT可变气门正时系统以及可智能选择发动机4缸或8缸工作的AFM智能燃油管理系统,最大输出功率可达248 kW,峰值扭矩达到498 N•m。

广汽丰田凯美瑞混合动力

丰田的混合动力绝不仅仅应用于高端品牌雷克萨斯身上,随着凯美瑞在国内市场的热销,其混合动力版本车型也渐露峥嵘。

在“碳排放”逐渐成为一个热门词汇后,越来越多的环保人士呼吁使用低排放车辆。凯美瑞混合动力无疑是低碳时代的明星车型。从数据看,凯美瑞混合动力最大功率140 kW,0~100 km/h加速时间为9.5 s,但90 km/h等速油耗仅为5.4 L/100km,包括都市路面行驶状况在内的综合油耗仅为6.0 L/100 km,比同排量车型可省油达40%。而与2.4 L汽油车相比,凯美瑞混合动力废气排放降低75%以上。其中CO(一氧化碳)、NOX(氮氧化物)、HC(碳氢化合物)的排放量分别降低了94%、90%、76%以上,远远高于欧Ⅳ排放标准;尤其值得一提的是,其CO2排放量降低近40%。此外,与传统的CVT无级变速器相比,凯美瑞混合动力采用了更豪华的e-CVT无级变速系统,整个加速过程更为舒适。

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