18新利最新登入混合动力汽车的工作原理

的油电混合动力汽车正是这听起来像是——汽油车和电动汽车。让我们先从一些图之间的差异来解释汽油车,一个典型的电动汽车。

一个天然气汽车有一个油箱,供应吗汽油的引擎。引擎然后转传输转动车轮。

电动汽车,另一方面,有一组电池提供电力电动马达。马达转动传输,传输转动车轮。

混合是一个妥协。它试图大幅增加里程,减少汽油动力汽车的排放而克服电动汽车的缺点。

有用你或我,汽车必须满足一定的最低要求。汽车应该能够:

• 开车前至少300英里(482公里)加油
• 是快速轻松地加油
• 跟上其他交通的道路上

汽油车满足这些需求但产生一个相对大量的污染和贫困省油一般。然而,电动汽车产生几乎没有污染,但18新利最新登入它只能走50到100英里(80到161公里)之间的指控。问题是,电动汽车是非常缓慢和不方便充电。

一辆油电结合这两个设置成一个系统,利用天然气发电和电力。

油电混合动力汽车包含以下部分:

• 汽油发动机混合动力汽车有一个汽油发动机就像你会发现在大多数汽车。18新利最新登入然而,混合动力的引擎更小,使用先进的技术来降低排放和提高效率。
• 油箱- - -油箱在混合汽油发动机的能源存储设备。汽油比电池具有更高的能量密度。例如,大约需要1000磅的电池储存能量1加仑汽油(7磅)。
• 电动马达- - -电动马达混合动力汽车是非常复杂的。先进的电子技术允许它作为电动机和发电机。例如,当需要时,它可以将能量从加快汽车电池。但作为生成器,它可以减缓汽车并将能量返回给电池充电。
• 发电机- - -发电机类似于一个电动马达,但是它只产生电力。这是系列主要用于混合动力车(见下文)。
• 电池- - -电池在混合动力汽车的能量存储设备的电动马达。与油箱的汽油,电力汽油发动机,电动机的混合动力汽车可以把精力投入到电池以及将能量。
• 传输- - -传输混合动力汽车执行相同的基本功能,传统汽车上的传播。一些混合动力汽车,比如本田Insight,传统的传输。其他人,像丰田普锐斯,截然不同的,我们以后再谈。

图片由戴姆勒-克莱斯勒 梅赛德斯-奔驰(mercedes - benz)达到x6.9级超级——混合动力概念车

你可以把两个电源在混合动力汽车以不同的方式。一个方法,称为并联混合动力一个燃料箱,供应汽油发动机和一组电池供电的电动马达。引擎和电动马达可以同时传输,传输然后转动车轮。

下面的动画显示了一个典型的并行混合。18新利最新登入您会注意到,油箱和天然气发动机连接到传输。电池和电动马达也连接到独立传输。结果,在一个平行混合动力,电动马达和燃气发动机能提供推进动力。

相比之下,在一个系列混合动力(下图),汽油发动机将一台发电机,发电机可以充电电池或电力驱动的电动马达传动。因此,汽油发动机没有直接权力。

看看图系列混合动力,从油箱,你会看到所有的组件形成一条线,最终与传播。

混合动力汽车的结构利用两个能源增加效率和提供的性能我们大多数人正在寻找车辆。在下一节中,我们将看到它如何实现这一点。18新利最新登入

混合动力汽车的关键是汽油引擎可以远小于一分之一传统车因此更有效率。大多数汽车需要一个相对大引擎产生足够的电力,加快汽车快。在小引擎,然而,效率可以提高通过使用更18新利最新登入小,更轻的部分,通过减少发动机缸数和操作接近其最大负载。

有几个原因比更大的小型发动机更有效:

• 大引擎比小引擎更重,因此,汽车使用额外的能量每一次它加速或推高了一座小山。
• 活塞和其他内部组件比较重,需要更多的能量每一次他们在气缸上升和下降。
• 缸的位移较大,所以需要更多的燃料由每个气缸。
• 大引擎通常有汽缸,每个汽缸使用燃料发动机每次火灾,即使汽车没有移动。

这就解释了为什么两个相同的模型汽车不同的引擎可以不同里程。如果同时汽车沿着高速公路开车速度、较小的发动机使用更少的能量。两个引擎输出相同数量的电力驱动的汽车,但是小引擎使用更少的能量驱动本身。但是这更18新利最新登入小的发动机提供电力如何你的车需要跟上更强大的汽车在路上?

让我们来比较一下汽车像雪佛兰Camaro,大型v8引擎,我们与其小型汽油发动机和混合动力汽车电动马达。大黄蜂的发动机有足够多的力量来处理任何驾驶情况。混合动力汽车的发动机是强大到足以将车在高速公路上,但当它需要汽车行驶匆忙,或者上一个陡峭的山坡,它需要帮助。“帮助”来自电动马达和电池——这个系统步骤提供必要的额外的权力。

传统的内燃机汽车是峰值功率大小的要求(几次当你地板油门踏板)。事实上,大多数驱动程序使用引擎的峰值功率小于百分之一的时间。混合动力汽车使用更小的发动机,一个大小接近平均功率比峰值功率的要求。

除了一个更小,更高效的发动机,今天的混合动力车使用许多其他技巧来增加燃油效率。这些技巧将帮助任何类型的汽车获得更好的里程,和一些只适用于混合。挤出每一英里每加仑的汽油,混合动力汽车可以:

• 恢复能量并将其存储在电池——当你一步刹车踏板在你的车,你删除能源从车里拉出来。一辆车就得越快,越动能能源。汽车的刹车把这种能量以热的形式消散。混合动力汽车可以捕获这些能量并将其存储在电池使用。它通过使用“再生制动”。That is, instead of just using the brakes to stop the car, the electric motor that drives the hybrid can also slow the car. In this mode, the electric motor acts as a generator and charges the batteries while the car is slowing down.
• 有时关掉引擎——混合动力汽车不需要依赖于汽油发动机所有的时间,因为它有一个备用电源,电动马达和电池。因此,混合动力汽车有时关掉汽油发动机,例如当车辆在红灯停了下来。
  额叶区域的小型和大型车

• 利用先进的空气动力学来减少阻力——当你在高速公路上开车,大部分工作你的引擎并进入推动汽车在空中。这个力被称为空气动力阻力。这可以减少阻力以多种方式。一个明显的方法是减少汽车的正面。认为大型SUV的推18新利最新登入动更大的区域通过空气比小跑车。

  减少干扰对象,坚持从汽车或干脆取消也可以帮助改善空气动力学。例如,覆盖在轮外壳光滑的气流,减少阻力。有时,镜子都换成小相机。

• 使用低滚动阻力轮胎——在大多数汽车轮胎优化给平稳,减少噪音,提供良好的牵引在各种天气条件。但他们很少优化效率。事实上,轮胎造成惊人数量的阻力当你开车。混合动力汽车使用特殊的轮胎都是硬和膨胀压力高于传统的轮胎。他们造成的结果是,大约有一半普通轮胎的阻力。
• 使用轻质材料——减少汽车的总重是一个简单的方法来增加里程。较轻的车每次消耗更少的能源加速或开车上山。复合材料如碳纤维或轻质铝和镁等金属可以用来减肥。

所有的混合动力汽车市场上利用部分或所有这些效率的技巧。我们将密切关注技术的本田Insight和丰田普锐斯。

照片礼貌消费指南和出版物国际有限公司
2006年本田Insight(左)和2006年的丰田普锐斯

虽然这些汽车都是修改并行混合动力车,实际上他们是完全不同的性格。本田Insight和丰田普锐斯都有汽油发动机,一个电动马达和电池,但最终的相似之处。让我们开始与洞察力。

的本田Insight在2000年初,介绍了在美国,是为了得到最好的里程。本田的Insight不再是部分的线,但它仍然是一个很好的例子,一个混合动力汽车可以是如何工作的。18新利最新登入

本田用这本书使汽车一样有效。洞察力是一个小的,轻量级的双座小,高效气体发动机。洞察力的EPA里程评级最好的混合动力汽车市场。

的本田Insight是一种简化的并联混合动力。它有一个电动机耦合到发动机飞轮的地点通常。本田称这个系统“综合运动帮助。”的Insight has either a conventional, five-speed手动变速箱或一个自动CVT(无级变速传动)。

电动机的洞察力能帮助在几个方面。它可以:

• 协助汽油引擎,提供额外的力量而汽车正在加速或爬坡
• 提供了一些再生制动捕捉在制动能量
• 启动引擎,消除需要一个启动器

18新利最新登入然而,汽车不能电力汽车本身;汽车的汽油发动机都必须运行。

得到最好的里程,本田使用前面讨论的所有效率的技巧。但洞察力主要依赖于三个方面:

• 它减少了重量——已经一辆小汽车,洞察使用一个轻量级的铝身体和结构来进一步减少体重。通过使汽车轻量化,本田是能够使用一个更小,更轻的引擎,仍然可以保持我们所期望的性能水平从我们的汽车。的重量不到1900磅(862公斤),这是500磅(227公斤)小于最轻的本田思域。
• 它使用一个小的、高效的引擎——发动机的洞察力,如下所示,仅重124磅(56公斤),是一18新利最新登入个很小,能产生67马力的1.0升三5700 rpm。它把本田的VTEC系统中,采用稀薄燃烧技术以最大限度地提高效率。洞察力达到60英里/加仑的EPA里程评级/城市和66 mpg /高速公路。也有额外的电力提供的小型电动马达,该系统能够加快洞察力在11秒内从0加速到60英里/小时。
  
  了解发动机

  电动机运行,5700 rpm的洞察力产生73马力。如果你比较单独引擎马力,它看起来像马力电动机只会增加6。但真正的电动机发生在的有效性降低发动机的速度。洞察力是上的电动机额定10千瓦(约13马力)在3000 rpm。

  这是高峰转矩数字真的讲这个故事。没有电动马达,洞察力使峰值扭矩66磅英尺4800 rpm。电动马达,它使79磅英尺1500 rpm。所以汽车增加了很多速度范围的低端扭矩,引擎是较弱的地方。这是一个很好的妥协,允许本田给一个非常小的引擎更大的感觉。

• 它使用先进的空气动力学——本田Insight使用经典的设计泪珠形状:车的后面比前面更窄。(注意,真正的泪滴不会如此行事的空气动力学,点击这里的空气动力学上一篇有趣的文章水滴下降。)后轮被车体部分覆盖提供一个平滑的形状,和部分汽车的底部是封闭的塑料板。这些技巧导致阻力系数0.25,这使得它最气动汽车的市场之一。

的洞察力不是非常不同的传统汽车一旦开车。加速时,燃气发动机的大部分工作。如果你迅速加速,电动机就会启动提供一点额外的权力。

当你沿着高速公路巡航,燃气发动机做所有的工作。当你慢下来按刹车或者让气体,在电动机开始生成一个小电流充电电池。你永远不需要洞察一个插座插头;所需的电机产生所有的电源充电电池。

值得一提的是,洞察力,手动变速箱是分开的发动机和电动机离合器。这意味着,如果你是司机喜欢把离合器的类型在中性或把汽车当你减速停止,你不会得到任何再生制动。为了恢复能量,当你慢下来,汽车必须在齿轮。

现在让我们看一下技术的丰田普锐斯。普锐斯在一个非常不同的方式工作的见解。

的丰田普锐斯,走了出来日本在1997年底,旨在减少排放在城市地区。为此,丰田已经设计了一个并联混合动力系统称,丰田混合动力系统(黑色),添加一些一系列混合的好处。普锐斯与加州的超级超低排放车辆(SULEV)标准。这是一个四门轿车座椅五,加快车辆的动力系统能够加速到15英里(24公里)电力。这有利于城市更好的里程比公路通车里程。普锐斯是2004年北美年度汽车。

与本田、丰田主要集中在实现其排放的动力系统和里程的目标。普锐斯体重2900磅(1315公斤),并尽可能多的室内空间和后备箱空间作为丰田花冠。这里有一个布局的部分:

普锐斯主要依赖于两个特点优化效率和减少排放:

• 其引擎只运行一个高效的速度和负载——为了减少排放,普锐斯可以加速到大约15英里(24公里)的速度在切换之前在汽油发动机上。引擎只启动一次车辆已通过一定的速度。一旦引擎启动时,它运行在一个狭窄的速度。

• 它使用一个独特的权力分割设备——汽油发动机可以调到最高效地运行在特定的速度和负载范围。的权力分离设备普锐斯,我们会讲到,允许发动机在最高效的负载和速度范围的大部分时间。

丰田普锐斯的1.5升引擎设计以最大速度运行的只有5000 rpm,它使76马力。保持低的最大速度引擎允许使用更轻的组件,提高效率。

普锐斯的电动机额定67马力从1200到1540 rpm。它产生295磅英尺的扭矩从0到1200转,这是足以让汽车没有汽油发动机的援助。

在下一节中,我们将了解更多关于权力分割设备。

的权力分离设备是丰田普锐斯的核心。这是一个聪明的变速箱钩子汽油发动机,发电机和电动机。它允许汽车经营像并联混合动力——电动机可以电力汽车本身,燃气发动机可以电力汽车本身或者电力车在一起。功率分流设备还能让车子像一个运作系列混合动力——汽油引擎可以独立运作的车辆速度、充电电池或提供权力车轮。它还充当无级变速传动(CVT),不再需要手动或自动变速器。最后,由于权力分割设备允许发电机启动发动机,汽车不需要起动器。

电力设备是一个分裂行星齿轮组(下图)。电机连接的环形齿轮齿轮组,也是直接连接到微分驱动车轮。所以,任何电动马达和环形齿轮旋转的速度决定了汽车的速度。

普锐斯行星齿轮组

发电机连接到太阳齿轮的齿轮组和发动机连接到行星架。环形齿轮的速度取决于这三个组件,所以他们都必须一起工作在任何时候控制输出速度。

加速时,最初的电动马达和电池提供所有权力。环形齿轮的权力分割设备连接到电动马达,所以它与电机开始旋转。行星架,它是连接到引擎,是静止的,因为发动机不运行。由于环形齿轮旋转,旋转的行星,导致太阳齿轮和发电机旋转。当汽车加速,发电机旋转速度无论它需要为了使发动机保持。你可以看到所有的如下:

一旦你达到约40英里(64公里),汽油发动机将会打开。发电机突然改变速度,导致行星架和启动引擎。一旦引擎运行时,它解决到一个恒定的速度而发电机不同速度匹配与电机的输出速度。如果你真的努力加速,发动机将额外的电池。一旦你到高速公路的速度,汽车将在天然气和电力的组合,所有的电力来自发电机。

的洞察力,普锐斯从来没有需要充电;车载发电机自动充电的电池保持适当的水平。

本田和丰田都长保证混合组件。洞察力有八年/ 80000英里的担保大多数动力系统,包括电池和普锐斯八年/ 100000英里的保修电池和混合动力系统。这些汽车的发动机和电池通常不需要任何维护生活的车辆(但是,如果你有更换电池保修期后,你可能会花几千美18新利最新登入元)。发动机不需要任何更多的维护比任何其他车,因为这两个混合动力汽车再生制动时,制动垫甚至可能比在大多数汽车花费更长一点的时间。

直接实现混合动力无疑是更复杂的比使用汽油动力或电力。在下一节中,我们将研究混合动力技术为何如此受欢迎,为消费者和汽车制造商。

您可能想知道为什么有人会建造这样一个复杂的机器,当大多数人都很满意他们的汽油汽车。原因是双重的:减少尾气排放和改善里程。这些目标实际上是紧密交织在一起。

举的例子加州排放标准,规定多少每种类型的污染在加州汽车可以发出。18新利最新登入中指定的数量通常是克每英里(g / mi)。例如,低排放车辆(列弗)标准允许3.4 g / mi一氧化碳。这里的关键是,污染的数量允许里程并不依赖于你的车。但是一辆燃烧的两倍气体走一里路将产生约两倍的污染。污染将会删除的汽车排放控制设备。所以降低汽车的燃油消耗是减少排放的最可靠的方法之一。

二氧化碳(CO 2)是另一种类型的汽车产生的污染。美国政府不监管,但科学家认为,它有助于全球变暖。因为它不是监管,一辆车没有删除的设备排气的CO 2。一辆燃烧天然气的两倍增加了大气中的CO 2的两倍。

汽车制造商在美国有一个强烈的动机来提高里程。法律规定他们见面公司平均燃料经济性(咖啡馆)标准。当前的平均里程标准要求所有的新车销售的汽车制造商应该27.5英里/加仑(8.55升/ 100公里)。这意味着如果一个汽车制造商销售混合动力汽车,60英里/加仑(3.92升/ 100公里),它可以出售四大,昂贵的豪华车,只有得到20 mpg(11.76升/ 100公里)。

你可以采取措施来开车的方式增加油耗。在下一节中,我们将看看一些建议提高混合效率(或天然气)的汽车。

可以得到最好的里程从混合动力汽车用同样的驾驶习惯,给你更好的在你的汽油动力车里程:

• 开车慢一点——汽车的空气动力阻力急剧增加越快你开车。例如,阻力在70英里(113公里)的两倍,在50英里(81公里)。所以,压低你的速度可以大大增加你的跑步里程数。
• 保持一个恒定的速度——每次你加快汽车,你使用能源,其中一些是浪费时车子慢下来了。通过保持一个恒定的速度,你将使最有效地利用您的燃料。
• 避免突然停止——当你停止你的汽车,混合动力的电机就像一台发电机,需要一些汽车的能量而放缓下来。如果给更多时间来减缓汽车的电动发动机,它可以恢复更多的能量。如果你停止迅速,汽车的刹车会做的大部分工作放缓的车上下来,能量将被浪费。同样的逻辑也适用于汽油车:突然停止浪费大量的能量。

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