毫无疑问。在当今社会环境的大趋势下。汽车必然是朝着电动化方向发展的。可是电池能量密度和充电速度等诸多问题都制约了电动汽车的进步。使得无法快速又全面的进行普及。而由于排放标准和各方面政策的限制。内燃机未来的道路也越发艰难坎坷。那么如何寻找一种合适的动力驱动形式来与现在的情况相匹配呢？于是混合动力横空出世了。
混合动力运用最早的还要属日系厂商了。尤其以丰田为代表。早在1997年就量产了混合动力车型普锐斯。丰田的混动系统到现在也已经发展到了第三代。在世界范围内都具有极其领先的技术水平。业界甚至流传着这么一句话：世界上有两种混合动力。一种是丰田的混动系统。一种是其它混动系统。可见丰田的地位是多么显赫。
当然了。混合动力需要的技术是极为先进的。想成为一台高效的混合动力车基本需要具备如下四个要素：
一。一台排量合适的宽域高燃效引擎
二。至少两台不同功率等级且与内燃机的运转效率区高度互补的非同位电机
三。由这两台电机所组成的直联（或非直联）的可以使内燃机持续保持一个高效运转区的传动系统
四。一套高效的能量管理逻辑（PCU）
只有以上四点同时具备。才可能成为一台真正高效的混合动力车。缺一不可。
可以看出。在整个混合动力系统中。最重要的一环当属发动机。因为毕竟作为混合动力系统。电动机只是在起步或者加速的过程中起到一个辅助的作用。主要的动力来源还是内燃机。因此。选择一台合适的发动机也就成了一个很关键的步骤。就拿丰田来说吧。他们的做法则是选择一台阿特金森循环发动机作为动力基础。
想必很多人听说过“阿特金森循环”这个名词。这也是近几年慢慢进入大众视线的一个技术。要知道。现在的发动机大多数采用的是奥托循环的工作原理。而阿特金森则是另一种不同的内燃机工作形式。它做到了延长做功行程。缩短压缩行程。使得膨胀比大于压缩比。更有效的利用燃烧后废气残存的高压。所以在燃烧效率方面比传统的奥托循环发动机要高上不少。
当然凡事都有利弊。阿特金森循环的工作特性导致低扭欠佳。车辆起步时明显的动力不足。而且由于较长的活塞行程对转速产生了限制。也使得加速能力有所下降。
而在混合动力系统中。因为有电动机的存在。阿特金森发动机的缺陷可以通过动力瞬间输出的电动机完美的弥补。两者相得益彰。再搭配E-CVT电子变速箱和独创的行星齿轮组结构。造就了独步天下的丰田THS混合动力系统。以全新凯美瑞为例。混动版的凯美瑞双擎车型搭载2.5L阿特金森循环发动机+永磁同步电机。综合功率达到了160kW。在中级车属于最顶级的水平。再依靠电动机起步和加速的优势将百公里做到了8.4s以内。可以说是十分优秀了。
不只是动力方面遥遥领先。在效率方面同样极其出色。这款发动机凭借着41%的热效率一举成为了当今世界热效率最高的机型。同时油耗控制的也很好。在2.5L排量的级别拥有着顶级的燃油经济性。当然缺点也是有的。像丰田这种只采用一组行星齿轮进行动力分配的系统在传动比范围方面就受到了限制。使得车辆只能在日常使用比例较高的车速范围内实现燃油经济性的最优化。而在一些像是超过120km/h以上不常见的车速范围做了妥协。这也是为何THS系统在更新换代的过程中对行星齿轮组不断升级和改造的原因。
当然不仅是丰田这样做。后来跟进研究混合动力系统的厂家普遍都是采用阿特金森循环发动机这样的做法。像是本田的i-MMD系统。它是由2.0L阿特金森循环发动机。动力控制单元。高功率电机以及大容量锂电子电池组成。而且同样是双电机的方式。不过因为取消了行星齿轮组。所以结构上要比丰田的THS系统简单一些。
简单并不意味着技术就差劲。反而本田的这套系统甚至比丰田的还要高效。因为它是由电动机持续提供动力。所以能量的损耗会更低。当车辆进入高速巡航模式下行驶时。发动机将直接驱动车辆。这个时候恰好位于发动机的最高效率区。阿特金森循环发动机能效高。油耗低的优势就完全发挥出来了。
大洋彼岸的通用集团表示不服。也推出了自己的Voltec混动系统。通用的这套系统采用了跟丰田同样的阿特金森循环发动机和行星齿轮组结构。但是具体工作原理却大不相同。以别克君越混动版为例。它采用了两组行星齿轮进行发动机和双电机的动力分配。从而可以得到更大的传动比范围和更多的工作模式来应对不同的工况。最终实现动力性能和燃油经济性的提升。从机械上来看。通用这套混合动力系统相当于一个三挡的自动变速箱。根据不同的车速和负载实现了不同传动比的三个挡位。也解决了丰田上对于变速范围限制的问题。
同样来自美利坚的福特在混动方面同样对阿特金森循环情有独钟。在自家的插电式混合动力系统上也搭载了阿特金森循环发动机。像是在蒙迪欧插电混动版车型上搭载的是一台2.0L阿特金森循环发动机以及一个9kW·h的锂电池。传动系统则是E-CVT电控无级变速箱。当然。由于插电式的特性。蒙迪欧混动版并没有办法让发动机和电动机无法同时进行工作为车辆提供驱动动力。在动力性上可能会稍差一些。
正是因为阿特金森循环独特的魅力。广汽集团也研发出了自己的阿特金森循环发动机。通过进排气两侧的VVT调节器控制气门的开闭时刻。实现阿特金森循环的工况。同时达到了13.1的超高压缩比。相信在未来搭载于广汽的混动车型上一定会有一个不错的表现。
所以就目前来看。在混合动力系统中。与电动机能够形成完美搭配的还要属阿特金森循环发动机。可以恰巧和电动机进行优势互补。相比当前许多以涡轮增压发动机为基础的混动系统。这类自吸+电动的组合更能达成省油的目的。在养护方面也有优势。正所谓强强联手。才能打造出拥有最高能效的技术。而直接沿用传统发动机的混动车。可以说是差了点火候。
