混合动力车辆
贡献者:不爱吃窝瓜 浏览:687次 创建时间:2015-11-17
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1 简介
2 原理
3 历史
4 种类
5 全面混合
6 辅助混合
7 轻度混合
8 液压混合
简介
混合动力车多数以电动机推动,能源则来自电池及内燃机。混合动力车多数无需从电网上充电,但是消耗汽油较少,而加速表现却较佳。被视为比普通由内燃引擎发动车辆较为环保的选择。
混合动力车辆每加仑可行驶的英里数(miles per gallon)
(数值愈大,耗油量愈少) Real Hybrid Mileage Database
原理
混合动力车辆使用超过一种能源。现时生产的通常由电动机及内燃机发动,由一个或多个电动机推动车辆,内燃机则负责为电池充电,或者在需要大量推力(例如上斜坡或加速时)直接提供动力。而纯电力推动的车辆则要定时接上外部的电源充电。混合动力车辆的优点有:
跟纯电动车比,多了内燃机提供动力,因此电池较少,比纯电力车辆较轻及宽敞、也没有充电时间过长、地点过少问题;更可以让充放电的方法最佳化,因此电池寿命大幅延长,当作出租车使用都能提供令人满意的电池寿命。
一般车辆在各种行驶状况需要的能量差异很大,内燃机很少在最高效率状态运转。混合动力车的内燃机在运转时可以更常维持在高效率状态:若有多余能量可以用来充电、能量不足时可以以电动马达补齐、有时可以关闭内燃机更省能源;因此所需的内燃机比纯内燃机汽车轻及小,也可以使用高效率、低扭力的内燃机。
刹车及下坡时可以使用电动机,将动能转成电能为电池充电,进行再生制动。一般车辆刹车时的动能只能转化成无用的废热,而下坡时也必须使用消耗燃料的引擎煞车以避免煞车系统过热失效。
在内燃机及电动马达同时使用的情况下,可以提供跑车级的加速度。
未来可能的优点:当电池科技及成本更进步时,纯电池模式就可以提供通勤距离所需的所有能量,届时可以让车辆在通勤时等同纯电动车(夜间回车库充电)、假日游玩等长途使用才会开启内燃机、车辆甚至可以在电力尖峰时间提供电力给办公室(或住家);若能普及,深夜充电需求会让电力系统负荷更平均,不但电力业者获利、也会增加电厂效率及降低污染,而电力也可以使用再生能源提供。(详见:英文维基百科:插电混合动力车)
混合动力车辆就算是一个过渡方案,也是不会浪费研发能量的过渡方案;因应混合动力车辆所发展的技术,大多也是燃料电池车及电动车所需的技术(电动马达、高品质充电电池、轻量化车体)。
混合动力车辆的缺点是在纯电力模式的噪音过低、行人无法借由声音来察觉行驶中的车辆,很容易造成危险。
必须克服的问题: 不论以环保或经济观点,油电两用车并不适合只有在假日使用的人士,这是因为:
价格较高,必须降低电池等成本,以利普及。
镍氢电池有自放电问题(经常使用效益才够高)、可供车用的锂电池尚未普及。
电池重量会让汽车更重,因此研发更轻的电池可以增加效益。
电池制造及回收会消耗能源、制造污染,需要进一步降低电池污染及耗能;否则油电两用车辆要在行驶数万公里以后才会有环保效益。
历史
混合动力的技术最早在柴、电潜艇上出现。这类潜艇在水上时用柴油发动机推进及为电池充电,在水下则由电池推动。
第一辆混合动力的车辆由斐迪南·保时捷在1899年制成。大量生产的混合动力车则要在1990年代才出现,分别为本田及丰田生产的Insight 及 Prius 。这两款车都可由内燃机直接推动车轮提供动力,
种类
最早期的混合动力车辆,内燃机是不会直接推动车轮,只是当作装在车上的发动机,用来提供动力发电。车辆则只由电动机推动。这种配置称为“串联混合”。
第二代的混合动力,则由内燃机直接提供动力,推动车轮。电动机则只作为车辆起动时作辅助,在需要大推力的时候出力;和在刹车时提供再生制动,将动能转成为电能储起来。
2000年起丰田生产的Prius 属第三代,采用电脑控制及使用差速器,可以只用电动机、内燃机,或二者结合推动车轮。电脑需要时可以关闭内燃或电动引擎,以减少汽油消耗而同时提供大推力。
全面混合
全面混合动力(Full Hybrid)或称强混合动力(Strong Hybrid)可以只使用内燃机、或电池及电动机推动;亦可二者同时使用。这类组合需要较大体积、电压亦较高的电池。
丰田的Prius 及福特的 Escape 属于这类。
辅助混合
辅助混合动力(Assist Hybrid)的电池及电动机用作辅助内燃机,为车辆加速。例子如本田的Insight。
马自达发展的e-4WD亦是类似的系统。e-4WD是在前轮带动车的后轮装上电动机,在需要的时候在后轮加进推力。
轻度混合
在技术上来说,轻度混合(Micro Hybrid)不算是真正的混合动力车辆。所谓“轻度混合”动力车辆,电动机不会推动车轮,只会使用很大的起动电动机,在内燃机起动时,把内燃机转到较高的运作转数。这样可以令内燃机的起动更有效及节省汽油,于是这种车可以在减速、刹车时把内燃机关掉。而电动机亦可透过再生制动把动力储起。不过这种车只能节省10%左右的汽油,与一般真正的混合动力车辆相去差甚远。
液压混合
这是一种较新的发明,使用液力及机械代替电力零件:以泵取代电动机/发电机,液力储蓄器代替电池。液力储蓄器的价格较低,而耐用性比电池高很多。富豪汽车(Volvo)曾在1980年代曾亦这原理发明在巴士、货车等重型车辆上使用,是一种仍在研究的项目。同样原理的传动模式被广泛应用在铁路的液传动柴油机车上。
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