上期说的微混合动力只是“油电配合”的初次尝试,“油”是绝对的主角,“电机”的应用只是浅尝辄止。相比于微混合动力,轻混合动力技术对于“电”的应用则更进一步,虽然与微混合动力类似,发动机仍是其主要动力来源,但电机输出的功率在整个系统输出功率中所占的比重增加了,混合度大于10%。电机的功率增大了,能干的活自然也就多,本文将以别克君越eAssist为例介绍轻混合动力技术的工作原理。
纯电机启动,起步更迅速、更省油
普通车辆在起步时,需要克服的惯性扭矩较大,所以必然要消耗大量燃油,而君越eAssist所装备的新一代高性能紧凑型感应电机可提供最大15.3kw功率和65Nm扭矩的额外辅助动力,起步时发动机输出扭矩与电机扭矩经过叠加后,起步扭矩较普通车型提升40%,功率输出提升72%,因此,君越eAssist起步时的最大扭矩可达300Nm以上,起步过程更加迅猛。同时,普通车辆在起步时,传统的起动电机只将发动机加速至起动转速(200rpm左右),要使发动机达到怠速转速(800rpm左右),还必须需要发动机消耗燃油做功;而君越eAssist所配备的大扭矩输出电动机能够在0.1~0.2s的短时间内将发动机转速直接加速至怠速转速,不再需要发动机消耗燃油,即发动机完全依靠电动机的拖动达到怠速转速,而且当松开制动踏板、踩下油门时发动机才开始进行缸内喷油燃烧,因此,轻混合动力这种纯粹以电机起动车辆的方式能够节约燃油20%以上。
大负荷下,2.4+0.8
当车辆在大负荷工况下行驶时,比如上坡或加速超车时,随着踩油门力度的增加,电子节气门开度加大,115V高性能锂离子蓄电池对电动机供电,电机会根据混合动力管理系统的指令,向发动机曲轴输出最大15.3kw、65Nm的功率和扭矩,对发动机提供加速扭矩,此时发动机和电动机在控制模块的作用下协同工作,共同输出动力,驱动车辆,在增加动力输出、提升性能表现的同时,减少了发动机的燃油消耗。这种动力技术方案与涡轮增压技术殊途同归,虽然技术方案完全不同,但都能实现增扭降耗的目的,只不过轻混合动力技术增扭降耗的效果更明显,因为电机65Nm的大输出扭矩基本上等同于0.8L汽油发动机所产生的扭矩,因此,君越eAssist 2.4LSIDI发动机的排量在大负荷工况下实质上就是2.4L+0.8L。
电动机变身发电机,能量回收不浪费
别克君越eAssist的能量回收系统使得车辆无论以任何车速行驶,当踩下制动踏板或松开油门踏板减速滑行时,发动机能量管理系统会立刻发出指令切断燃油供应,并让车辆进入能量回收模式,电动机此时马上变身为高压发电机,车轮和发动机产生的多余剩余能量通过能量回收系统给锂电池充电,将回收的能量存储在115V高性能锂离子蓄电池中,使这些在传统车型上白白浪费掉的能量转化为电能储存于锂电池中,实现循环使用。当车辆匀速行驶时,由于发动机处于最佳工况下,燃烧效率高,燃油经济性好。发动机在有额外动力输出的情况下,通过皮带带动电机工作,电动机此时也变身为高压发电机,将发动机的一部分动力转化为电能储存在锂电池中,然后所储存的电能又被电动机转化为机械能,再次利用,周而复始。
张东方(汽车工程师)
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