在汽车技术快速发展的今天,混合动力系统已经成为消费者购车时的重要选择。然而,面对油电混动(HEV)、插电混动(PHEV)、增程式电动(REEV)和强混(通常指更高效的HEV或特定技术)等不同类型的混动技术,许多消费者感到困惑。本文将深入解析这些混动类型的技术原理、工作模式、优缺点以及适用场景,帮助您全面理解它们之间的区别。
混合动力汽车的基本概念
混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle, HEV)是指同时搭载内燃机和电动机两种动力源的汽车。通过智能控制两种动力源的工作,混动汽车可以实现比传统燃油车更低的油耗和排放,同时解决纯电动汽车的续航焦虑问题。
混动系统的核心在于能量管理策略:如何在不同工况下选择最优的动力源组合,以及如何高效地回收和利用能量。这涉及到复杂的控制系统、能量存储系统(电池)和动力分配装置。
油电混动(HEV)技术详解
技术原理与工作模式
油电混动(Hybrid Electric Vehicle, HEV)是最传统的混动技术,其核心特点是不可外接充电,电池能量完全依赖发动机运转和制动能量回收来补充。HEV系统通常采用小容量电池(0.8-1.5kWh)和小功率电机,主要目的是辅助发动机工作,而不是作为主要驱动源。
HEV的工作模式主要包括:
- 纯电模式:在起步、低速行驶时,仅由电动机驱动,发动机不工作,实现零油耗。
- 混合驱动模式:中低速行驶时,发动机和电动机共同驱动车辆,发动机保持在高效区间运行。
- 发动机直驱模式:高速巡航时,发动机直接驱动车轮,电动机可能处于待机或发电状态。
- 能量回收模式:减速或制动时,电动机转换为发电机,将动能转化为电能存储到电池中。
- 怠速启停模式:车辆停止时,发动机自动熄火,减少怠速油耗。
典型系统:丰田THS系统
丰田的THS(Toyota Hybrid System)是HEV的代表性技术,其核心是行星齿轮组构成的功率分流装置(Power Split Device)。
# 伪代码示例:THS系统功率分配逻辑
def ths_power_management(vehicle_speed, battery_soc, accelerator_pedal):
"""
模拟丰田THS系统的功率分配逻辑
"""
# 计算驾驶员需求功率
demand_power = calculate_demand_power(accelerator_pedal, vehicle_speed)
# 确定发动机最佳工作点
engine_optimal_rpm, engine_optimal_power = find_engine_optimal_point(vehicle_speed)
# 功率分流计算
if vehicle_speed < 30: # 低速工况
# 主要使用电机驱动,发动机可能停机或低负载发电
if battery_soc > 20:
motor_power = demand_power
engine_power = 0
engine_state = "OFF"
else:
# 电池电量低,发动机启动发电
engine_power = min(20, demand_power + 5) # 保持发动机在高效区
motor_power = demand_power
engine_state = "ON"
elif vehicle_speed < 80: # 中速工况
# 发动机和电机共同驱动
engine_power = engine_optimal_power
motor_power = demand_power - engine_power
engine_state = "ON"
else: # 高速工况
# 发动机直驱为主
engine_power = demand_power
motor_power = 0
engine_state = "ON"
# 电池充电策略
if battery_soc < 60 and engine_power > demand_power:
# 发动机功率富余时给电池充电
surplus_power = engine_power - demand_power
battery_charge_power = min(surplus_power, 10) # 限制充电功率
motor_power -= battery_charge_power # 电机转为发电
return {
"engine_power": engine_power,
"motor_power": motor_power,
"engine_state": engine_state,
"battery_charge_power": battery_charge_power if 'battery_charge_power' in locals() else 0
}
优缺点分析
优点:
- 无需改变用车习惯:无需外接充电,使用方式与传统燃油车几乎相同。
- 可靠性高:系统成熟,经过长期市场验证,故障率相对较低。
- 成本相对较低:相比PHEV/REEV,电池容量小,整车成本更低。
- 燃油经济性好:综合油耗通常在4-6L/100km,比同级燃油车省油30-50%。
缺点:
- 不能享受新能源牌照:在中国等地区无法上绿牌。
- 纯电续航极短:通常只有1-2公里的纯电行驶能力。
- 动力提升有限:相比纯电或PHEV,动力性能提升不明显。
- 电池容量小:无法支持长距离纯电行驶。
适用场景
HEV最适合以下用户:
- 无法安装家用充电桩的用户
- 主要在城市拥堵路况行驶的用户
- 追求使用便利性和可靠性的用户
- 对新能源牌照没有需求的用户
代表车型:丰田卡罗拉双擎、本田雅阁锐·混动、丰田凯美瑞双擎。
插电混动(PHEV)技术详解
技术原理与工作模式
插电混动(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)是HEV的升级版本,其核心特点是可以外接充电,配备更大容量的电池(通常8-20kWh),支持较长距离的纯电行驶(50-100公里)。PHEV既可以像纯电动车一样使用,也可以像传统燃油车一样使用。
PHEV的工作模式比HEV更丰富:
- 纯电模式(EV模式):电池电量充足时,完全由电动机驱动,发动机不工作,实现零油耗、零排放。
- 混合驱动模式:电池电量较低或需要大功率输出时,发动机和电动机共同驱动。
- 发动机直驱模式:高速巡航时,发动机直接驱动车轮。
- 电量保持模式(Hold Mode):强制保持当前电量,发动机驱动并给电池充电。
- 强制充电模式:发动机全力发电,快速为电池充电。
- 能量回收模式:制动时回收能量。
典型系统:比亚迪DM-i系统
比亚迪的DM-i(Dual Mode - intelligent)系统是PHEV的代表性技术,其核心是以电为主的设计理念,采用大功率电机和高效发动机。
# 伪代码示例:PHEV能量管理策略
class PHEVSystem:
def __init__(self, battery_capacity=18.7, motor_max_power=145, engine_max_power=81):
self.battery_capacity = battery_capacity # kWh
self.motor_max_power = motor_max_power # kW
self.engine_max_power = engine_max_power # kW
self.battery_soc = 80 # 初始电量%
self.driving_mode = "AUTO" # EV/HEV/AUTO/HOLD
def manage_power(self, vehicle_speed, demand_power, accelerator_pedal):
"""PHEV能量管理主函数"""
# 根据驾驶模式决定策略
if self.driving_mode == "EV" and self.battery_soc > 15:
# 纯电模式:优先用电
return self.ev_mode(demand_power)
elif self.driving_mode == "HOLD":
# 电量保持:发动机驱动为主
return self.hold_mode(demand_power, vehicle_speed)
else:
# 自动模式:智能切换
return self.auto_mode(demand_power, vehicle_speed)
def ev_mode(self, demand_power):
"""纯电模式"""
if demand_power <= self.motor_max_power:
# 单电机驱动
battery_drain = demand_power * 0.1 # 每kW消耗0.1kWh/100km
self.battery_soc -= battery_drain / self.battery_capacity * 100
return {"power_source": "EV", "engine_power": 0, "motor_power": demand_power}
else:
# 需求功率过大,启动发动机
return self.hybrid_mode(demand_power)
def hold_mode(self, demand_power, vehicle_speed):
"""电量保持模式"""
# 发动机提供基础动力,富余功率充电
engine_power = min(self.engine_max_power, demand_power + 10)
motor_power = demand_power - engine_power if demand_power > engine_power else 0
# 如果发动机功率富余,给电池充电
if engine_power > demand_power:
charge_power = min(engine_power - demand_power, 10)
self.battery_soc += charge_power * 0.1 / self.battery_capacity * 100
return {"power_source": "HEV", "engine_power": engine_power, "motor_power": motor_power}
def auto_mode(self, demand_power, vehicle_speed):
"""智能自动模式"""
# 低速优先用电,高速优先用油
if vehicle_speed < 60 and self.battery_soc > 20:
return self.ev_mode(demand_power)
else:
# 高速或电量低时,发动机介入
if self.battery_soc < 15:
# 强制充电
engine_power = self.engine_max_power
motor_power = 0
charge_power = min(engine_power - demand_power, 15)
self.battery_soc += charge_power * 0.1 / self.battery_capacity * 100
return {"power_source": "CHARGE", "engine_power": engine_power, "motor_power": motor_power}
else:
# 混合驱动
return self.hybrid_mode(demand_power, vehicle_speed)
def hybrid_mode(self, demand_power, vehicle_speed):
"""混合驱动模式"""
# 发动机工作在高效区间
if vehicle_speed > 40:
engine_power = min(self.engine_max_power, demand_power * 0.6)
else:
engine_power = min(self.engine_max_power, demand_power * 0.4)
motor_power = demand_power - engine_power
# 电池电量低于30%时,发动机额外发电
if self.battery_soc < 30:
engine_power += 5
motor_power = max(0, demand_power - engine_power)
return {"power_source": "HEV", "engine_power": engine_power, "motor_power": motor_power}
优缺点分析
优点:
- 可上新能源牌照:在中国等地区可享受绿牌政策,免购置税。
- 纯电续航长:日常通勤可完全用电,使用成本极低。
- 动力性能强:电机加持下,加速性能通常优于同级燃油车。
- 使用灵活:有电用电,没电用油,无续航焦虑。
缺点:
- 成本较高:大容量电池和复杂系统导致车价较高。
- 需要充电设施:依赖充电桩,否则优势无法发挥。
- 车重增加:电池和电机增加车重,影响操控。
- 亏电油耗可能偏高:部分车型在电池没电时油耗较高。
适用场景
PHEV最适合以下用户:
- 有固定车位可安装充电桩的用户
- 日常通勤距离在纯电续航范围内的用户
- 需要新能源牌照的用户
- 偶尔有长途出行需求的用户
代表车型:比亚迪秦PLUS DM-i、理想ONE(增程式,但技术类似)、宝马530Le。
增程式电动(REEV)技术详解
技术原理与工作模式
增程式电动(Range-Extended Electric Vehicle, REEV)是一种特殊的PHEV,其核心特点是发动机只发电,不直接驱动车轮。REEV完全由电动机驱动,发动机作为”发电机”使用,为电池充电或直接供电给电机。
REEV的工作模式相对简单:
- 纯电模式:电池电量充足时,完全由电池供电给电机驱动。
- 增程模式:电池电量低于设定阈值时,发动机启动发电,电能供给电机驱动车辆,多余电量给电池充电。
- 再生制动模式:制动时回收能量。
典型系统:理想汽车增程系统
理想汽车的增程系统是REEV的典型代表,其1.5T四缸发动机作为增程器使用。
# 伪代码示例:REEV能量管理策略
class REEVSystem:
def __init__(self, battery_capacity=40.5, motor_max_power=330, generator_max_power=110):
self.battery_capacity = battery_capacity # kWh
self.motor_max_power = motor_max_power # kW
self.generator_max_power = generator_max_power # kW
self.battery_soc = 80
self.range_extender_on = False
def manage_power(self, demand_power):
"""REEV能量管理"""
# 计算电池可提供的功率
battery_available_power = self.calculate_battery_power()
if demand_power <= battery_available_power and self.battery_soc > 15:
# 纯电模式
self.range_extender_on = False
battery_drain = demand_power * 0.08 # 能耗系数
self.battery_soc -= battery_drain / self.battery_capacity * 100
return {"mode": "EV", "battery_power": demand_power, "generator_power": 0}
else:
# 需要增程器介入
self.range_extender_on = True
# 增程器持续发电功率(通常保持恒定输出)
generator_power = self.generator_max_power
# 电机需求功率 = 车辆需求功率
motor_power = demand_power
# 电池充放电功率 = 发电机功率 - 电机需求功率
battery_flow = generator_power - motor_power
if battery_flow > 0:
# 发电机功率富余,给电池充电
self.battery_soc += battery_flow * 0.1 / self.battery_capacity * 100
return {"mode": "RANGE_EXTENDER_CHARGE",
"motor_power": motor_power,
"generator_power": generator_power,
"battery_charge_power": battery_flow}
else:
# 发电机功率不足,电池放电补充
battery_discharge = -battery_flow
self.battery_soc -= battery_discharge * 0.1 / self.battery_capacity * 100
return {"mode": "RANGE_EXTENDER_DISCHARGE",
"motor_power": motor_power,
"generator_power": generator_power,
"battery_discharge_power": battery_discharge}
def calculate_battery_power(self):
"""计算电池最大输出功率(受SOC和温度影响)"""
base_power = self.motor_max_power * 0.8 # 电池通常可支持电机峰值功率的80%
# SOC影响:电量越低,输出功率越受限
if self.battery_soc < 20:
power_limit = base_power * 0.5
elif self.battery_soc < 40:
power_limit = base_power * 0.7
else:
power_limit = base_power
return power_limit
优缺点分析
优点:
- 结构相对简单:发动机不参与驱动,无需复杂的变速箱和离合器。
- 驾驶体验接近纯电:全程电机驱动,平顺性好,NVH表现优秀。
- 续航里程长:综合续航轻松超过1000公里。
- 可上新能源牌照:享受绿牌政策。
- 发动机工作点稳定:发动机可始终工作在最高效区间,发电效率高。
缺点:
- 高速油耗偏高:高速行驶时能量转换效率低于发动机直驱。
- 动力响应可能延迟:增程器启动发电时,动力响应略有延迟。
- 系统复杂度高:需要同时维护发动机和电驱系统。
- 成本较高:大电池+大电机+增程器的组合成本不低。
适用场景
REEV最适合以下用户:
- 追求纯电驾驶体验但有长途需求的用户
- 无法安装充电桩但需要绿牌的用户
- 对NVH要求高的用户
- 家庭用户,需要大空间和长续航
代表车型:理想L系列、问界M7、深蓝SL03增程版。
强混技术解析
技术定义与特点
“强混”(Strong Hybrid)这个术语在不同语境下有不同含义,但通常指电机功率更大、电池容量更大、电动化程度更高的混动系统。在某些语境下,”强混”特指某些品牌的混动技术,如本田的i-MMD系统。
强混的核心特点是:
- 电机功率通常在100kW以上,可单独驱动车辆
- 电池容量介于HEV和PHEV之间(1-2kWh或更大)
- 系统可实现更长时间的纯电行驶
- 动力性能显著优于传统HEV
典型系统:本田i-MMD系统
本田的i-MMD(Intelligent Multi-Mode Drive)系统是强混的代表,其特点是三种驱动模式智能切换。
# 伪代码示例:本田i-MMD系统模式切换
class HondaIMMD:
def __init__(self):
self.battery_soc = 60
self.current_mode = "EV"
self.motor_max_power = 135 # kW
self.engine_max_power = 107 # kW
def select_mode(self, vehicle_speed, demand_power, battery_soc):
"""模式选择逻辑"""
# 纯电驱动模式(EV Drive)
if vehicle_speed < 70 and battery_soc > 20 and demand_power < self.motor_max_power * 0.8:
return "EV"
# 混合驱动模式(Hybrid Drive)
# 发动机发电,电机驱动
elif vehicle_speed < 120:
return "HYBRID"
# 发动机直驱模式(Engine Drive)
# 高速巡航时,离合器连接发动机和车轮
else:
return "ENGINE"
def execute_mode(self, mode, demand_power):
"""执行模式"""
if mode == "EV":
# 纯电:电池供电给电机
battery_output = min(demand_power, self.motor_max_power)
self.battery_soc -= battery_output * 0.1
return {"motor_power": battery_output, "engine_power": 0, "generator_power": 0}
elif mode == "HYBRID":
# 混合:发动机发电,电机驱动
# 发动机工作在最佳效率点,输出恒定功率
engine_output = self.engine_max_power * 0.8 # 80%负荷
generator_power = engine_output # 发电机效率约100%
# 电机驱动车轮
motor_power = demand_power
# 电池充放电
battery_flow = generator_power - motor_power
if battery_flow > 0:
self.battery_soc += battery_flow * 0.1
return {"motor_power": motor_power, "engine_power": engine_output,
"generator_power": generator_power, "battery_charge": battery_flow}
else:
self.battery_soc += battery_flow * 0.1 # 负值为放电
return {"motor_power": motor_power, "engine_power": engine_output,
"generator_power": generator_power, "battery_discharge": -battery_flow}
elif mode == "ENGINE":
# 发动机直驱:高速时效率更高
# 发动机通过离合器直接驱动车轮
engine_direct_power = min(demand_power, self.engine_max_power)
# 电机可能辅助或发电
if demand_power > engine_direct_power:
# 需要电机辅助
motor_assist = demand_power - engine_direct_power
self.battery_soc -= motor_assist * 0.1
return {"engine_direct_power": engine_direct_power, "motor_assist": motor_assist}
else:
# 发动机功率富余,给电池充电
surplus = self.engine_max_power - demand_power
self.battery_soc += surplus * 0.05 # 充电效率较低
return {"engine_direct_power": demand_power, "battery_charge": surplus}
优缺点分析
优点:
- 驾驶体验好:电机驱动为主,平顺安静。
- 油耗较低:综合油耗通常在4-5L/100km。
- 动力响应快:电机驱动响应迅速。
- 无需外接充电:使用便利性与HEV相同。
缺点:
- 不能上绿牌:与HEV相同限制。
- 成本较高:比普通HEV系统更复杂。
- 高速油耗相对较高:相比发动机直驱为主的系统。
1. 强混与普通HEV的区别
| 特性 | 普通HEV | 强混 |
|---|---|---|
| 电机功率 | 20-50kW | 80-150kW |
| 纯电续航 | 1-2km | 2-5km |
| 电池容量 | 0.8-1.5kWh | 1-2kWh |
| 驱动方式 | 电机辅助为主 | 电机驱动为主 |
| 油耗 | 5-6L/100km | 4-5L/100km |
2. 强混与PHEV/REEV的区别
| 特性 | 强混 | PHEV | REEV |
|---|---|---|---|
| 可充电 | 否 | 是 | 是 |
| 电池容量 | 1-2kWh | 8-20kWh | 20-40kWh |
| 纯电续航 | 2-5km | 50-100km | 100-200km |
| 发动机作用 | 辅助驱动 | 直驱+发电 | 仅发电 |
| 绿牌 | 否 | 是 | 是 |
各类型混动技术对比总结
为了更直观地理解各类型混动的区别,我们从多个维度进行对比:
1. 技术架构对比
HEV(油电混动):
- 发动机和电机均可驱动车轮
- 小电池,小电机
- 无需外接充电
- 代表:丰田THS、本田i-MMD(部分模式)
PHEV(插电混动):
- 发动机和电机均可驱动车轮
- 大电池,大电机
- 可外接充电
- 代表:比亚迪DM-i、长城柠檬DHT
REEV(增程式电动):
- 仅电机驱动车轮
- 大电池,大电机
- 发动机仅发电
- 代表:理想增程系统、问界增程系统
强混:
- 电机功率更大,电动化程度更高
- 可能是HEV或PHEV的增强版
- 代表:本田i-MMD、吉利雷神混动
2. 使用成本对比
以每年行驶2万公里,其中80%市区、20%高速计算:
| 类型 | 能耗成本 | 保养成本 | 购置成本 | 综合成本 |
|---|---|---|---|---|
| 燃油车 | 1.2万元 | 0.2万元 | 基准 | 1.4万元 |
| HEV | 0.6万元 | 0.25万元 | +1.5万元 | 0.85万元 |
| PHEV(有电) | 0.2万元 | 0.3万元 | +3万元 | 0.5万元 |
| PHEV(无电) | 0.8万元 | 0.3万元 | +3万元 | 1.1万元 |
| REEV | 0.3万元 | 0.35万元 | +4万元 | 0.65万元 |
注:PHEV/REEV按有充电条件计算
3. 适用场景对比
| 场景 | HEV | PHEV | REEV | 强混 |
|---|---|---|---|---|
| 无充电桩 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| 有充电桩 | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
| 短途通勤 | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
| 长途旅行 | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
| 追求绿牌 | ⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐ |
| 追求性能 | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
如何选择适合自己的混动类型
1. 根据充电条件选择
无法安装充电桩:
- 首选HEV或强混,使用便利性最高
- 推荐:丰田卡罗拉双擎、本田雅阁锐·混动
可安装充电桩:
- PHEV或REEV是最佳选择
- 推荐:比亚迪秦PLUS DM-i、理想L系列
2. 根据使用场景选择
主要城市通勤(日均<50km):
- PHEV/REEV可完全用电,成本最低
- HEV也能满足需求,但油耗略高
经常长途出行:
- HEV和REEV续航无忧
- PHEV需规划充电,略显不便
追求驾驶体验:
- REEV和PHEV的纯电模式体验最佳
- 强混的电机驱动也很出色
3. 根据政策需求选择
需要新能源牌照:
- 只能选择PHEV或REEV
- 注意:部分城市对PHEV纯电续航有要求(如上海要求≥50km)
无牌照限制:
- 可根据其他因素自由选择
4. 根据预算选择
预算有限(15万以内):
- HEV是性价比最高的选择
- 推荐:丰田卡罗拉双擎、比亚迪秦PLUS DM-i(入门版)
预算充足(20万以上):
- PHEV/REEV能提供更好的体验
- 推荐:理想L系列、比亚迪汉DM-i、宝马530Le
未来发展趋势
1. 技术融合趋势
未来的混动技术将呈现融合趋势:
- HEV增强:增加纯电续航,向PHEV靠拢
- PHEV优化:提高亏电油耗表现,降低电池依赖
- REEV普及:更多品牌推出增程车型,技术更成熟
2. 电池技术进步
随着电池技术发展:
- 成本降低,PHEV/REEV价格下探
- 能量密度提升,同体积下续航更长
- 充电速度加快,使用更便利
3. 政策影响
政策将持续影响市场:
- 绿牌政策可能逐步收紧
- 燃油车限制增加,混动成为过渡主流
- 碳中和目标推动混动技术普及
结论
油电混动(HEV)、插电混动(PHEV)、增程式电动(REEV)和强混各有特点,没有绝对的优劣之分,关键在于匹配用户需求:
- HEV:适合追求便利性、无充电条件的用户
- PHEV:适合有充电条件、需要绿牌的用户
- REEV:适合追求纯电体验、有长途需求的用户
- 强混:适合追求更好驾驶体验、无充电条件的用户
在选择时,建议消费者根据自身的充电条件、使用场景、政策需求和预算综合考虑,亲自试驾体验,选择最适合自己的混动类型。随着技术不断进步,混动汽车将在未来相当长的时间内成为主流选择,为消费者提供更好的用车体验。# 混动类型有哪些区别 油电混动插电混动增程式电动强混技术解析
在汽车技术快速发展的今天,混合动力系统已经成为消费者购车时的重要选择。然而,面对油电混动(HEV)、插电混动(PHEV)、增程式电动(REEV)和强混(通常指更高效的HEV或特定技术)等不同类型的混动技术,许多消费者感到困惑。本文将深入解析这些混动类型的技术原理、工作模式、优缺点以及适用场景,帮助您全面理解它们之间的区别。
混合动力汽车的基本概念
混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle, HEV)是指同时搭载内燃机和电动机两种动力源的汽车。通过智能控制两种动力源的工作,混动汽车可以实现比传统燃油车更低的油耗和排放,同时解决纯电动汽车的续航焦虑问题。
混动系统的核心在于能量管理策略:如何在不同工况下选择最优的动力源组合,以及如何高效地回收和利用能量。这涉及到复杂的控制系统、能量存储系统(电池)和动力分配装置。
油电混动(HEV)技术详解
技术原理与工作模式
油电混动(Hybrid Electric Vehicle, HEV)是最传统的混动技术,其核心特点是不可外接充电,电池能量完全依赖发动机运转和制动能量回收来补充。HEV系统通常采用小容量电池(0.8-1.5kWh)和小功率电机,主要目的是辅助发动机工作,而不是作为主要驱动源。
HEV的工作模式主要包括:
- 纯电模式:在起步、低速行驶时,仅由电动机驱动,发动机不工作,实现零油耗。
- 混合驱动模式:中低速行驶时,发动机和电动机共同驱动车辆,发动机保持在高效区间运行。
- 发动机直驱模式:高速巡航时,发动机直接驱动车轮,电动机可能处于待机或发电状态。
- 能量回收模式:减速或制动时,电动机转换为发电机,将动能转化为电能存储到电池中。
- 怠速启停模式:车辆停止时,发动机自动熄火,减少怠速油耗。
典型系统:丰田THS系统
丰田的THS(Toyota Hybrid System)是HEV的代表性技术,其核心是行星齿轮组构成的功率分流装置(Power Split Device)。
# 伪代码示例:THS系统功率分配逻辑
def ths_power_management(vehicle_speed, battery_soc, accelerator_pedal):
"""
模拟丰田THS系统的功率分配逻辑
"""
# 计算驾驶员需求功率
demand_power = calculate_demand_power(accelerator_pedal, vehicle_speed)
# 确定发动机最佳工作点
engine_optimal_rpm, engine_optimal_power = find_engine_optimal_point(vehicle_speed)
# 功率分流计算
if vehicle_speed < 30: # 低速工况
# 主要使用电机驱动,发动机可能停机或低负载发电
if battery_soc > 20:
motor_power = demand_power
engine_power = 0
engine_state = "OFF"
else:
# 电池电量低,发动机启动发电
engine_power = min(20, demand_power + 5) # 保持发动机在高效区
motor_power = demand_power
engine_state = "ON"
elif vehicle_speed < 80: # 中速工况
# 发动机和电机共同驱动
engine_power = engine_optimal_power
motor_power = demand_power - engine_power
engine_state = "ON"
else: # 高速工况
# 发动机直驱为主
engine_power = demand_power
motor_power = 0
engine_state = "ON"
# 电池充电策略
if battery_soc < 60 and engine_power > demand_power:
# 发动机功率富余时给电池充电
surplus_power = engine_power - demand_power
battery_charge_power = min(surplus_power, 10) # 限制充电功率
motor_power -= battery_charge_power # 电机转为发电
return {
"engine_power": engine_power,
"motor_power": motor_power,
"engine_state": engine_state,
"battery_charge_power": battery_charge_power if 'battery_charge_power' in locals() else 0
}
优缺点分析
优点:
- 无需改变用车习惯:无需外接充电,使用方式与传统燃油车几乎相同。
- 可靠性高:系统成熟,经过长期市场验证,故障率相对较低。
- 成本相对较低:相比PHEV/REEV,电池容量小,整车成本更低。
- 燃油经济性好:综合油耗通常在4-6L/100km,比同级燃油车省油30-50%。
缺点:
- 不能享受新能源牌照:在中国等地区无法上绿牌。
- 纯电续航极短:通常只有1-2公里的纯电行驶能力。
- 动力提升有限:相比纯电或PHEV,动力性能提升不明显。
- 电池容量小:无法支持长距离纯电行驶。
适用场景
HEV最适合以下用户:
- 无法安装家用充电桩的用户
- 主要在城市拥堵路况行驶的用户
- 追求使用便利性和可靠性的用户
- 对新能源牌照没有需求的用户
代表车型:丰田卡罗拉双擎、本田雅阁锐·混动、丰田凯美瑞双擎。
插电混动(PHEV)技术详解
技术原理与工作模式
插电混动(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)是HEV的升级版本,其核心特点是可以外接充电,配备更大容量的电池(通常8-20kWh),支持较长距离的纯电行驶(50-100公里)。PHEV既可以像纯电动车一样使用,也可以像传统燃油车一样使用。
PHEV的工作模式比HEV更丰富:
- 纯电模式(EV模式):电池电量充足时,完全由电动机驱动,发动机不工作,实现零油耗、零排放。
- 混合驱动模式:电池电量较低或需要大功率输出时,发动机和电动机共同驱动。
- 发动机直驱模式:高速巡航时,发动机直接驱动车轮。
- 电量保持模式(Hold Mode):强制保持当前电量,发动机驱动并给电池充电。
- 强制充电模式:发动机全力发电,快速为电池充电。
- 能量回收模式:制动时回收能量。
典型系统:比亚迪DM-i系统
比亚迪的DM-i(Dual Mode - intelligent)系统是PHEV的代表性技术,其核心是以电为主的设计理念,采用大功率电机和高效发动机。
# 伪代码示例:PHEV能量管理策略
class PHEVSystem:
def __init__(self, battery_capacity=18.7, motor_max_power=145, engine_max_power=81):
self.battery_capacity = battery_capacity # kWh
self.motor_max_power = motor_max_power # kW
self.engine_max_power = engine_max_power # kW
self.battery_soc = 80 # 初始电量%
self.driving_mode = "AUTO" # EV/HEV/AUTO/HOLD
def manage_power(self, vehicle_speed, demand_power, accelerator_pedal):
"""PHEV能量管理主函数"""
# 根据驾驶模式决定策略
if self.driving_mode == "EV" and self.battery_soc > 15:
# 纯电模式:优先用电
return self.ev_mode(demand_power)
elif self.driving_mode == "HOLD":
# 电量保持:发动机驱动为主
return self.hold_mode(demand_power, vehicle_speed)
else:
# 自动模式:智能切换
return self.auto_mode(demand_power, vehicle_speed)
def ev_mode(self, demand_power):
"""纯电模式"""
if demand_power <= self.motor_max_power:
# 单电机驱动
battery_drain = demand_power * 0.1 # 每kW消耗0.1kWh/100km
self.battery_soc -= battery_drain / self.battery_capacity * 100
return {"power_source": "EV", "engine_power": 0, "motor_power": demand_power}
else:
# 需求功率过大,启动发动机
return self.hybrid_mode(demand_power)
def hold_mode(self, demand_power, vehicle_speed):
"""电量保持模式"""
# 发动机提供基础动力,富余功率充电
engine_power = min(self.engine_max_power, demand_power + 10)
motor_power = demand_power - engine_power if demand_power > engine_power else 0
# 如果发动机功率富余,给电池充电
if engine_power > demand_power:
charge_power = min(engine_power - demand_power, 10)
self.battery_soc += charge_power * 0.1 / self.battery_capacity * 100
return {"power_source": "HEV", "engine_power": engine_power, "motor_power": motor_power}
def auto_mode(self, demand_power, vehicle_speed):
"""智能自动模式"""
# 低速优先用电,高速优先用油
if vehicle_speed < 60 and self.battery_soc > 20:
return self.ev_mode(demand_power)
else:
# 高速或电量低时,发动机介入
if self.battery_soc < 15:
# 强制充电
engine_power = self.engine_max_power
motor_power = 0
charge_power = min(engine_power - demand_power, 15)
self.battery_soc += charge_power * 0.1 / self.battery_capacity * 100
return {"power_source": "CHARGE", "engine_power": engine_power, "motor_power": motor_power}
else:
# 混合驱动
return self.hybrid_mode(demand_power, vehicle_speed)
def hybrid_mode(self, demand_power, vehicle_speed):
"""混合驱动模式"""
# 发动机工作在高效区间
if vehicle_speed > 40:
engine_power = min(self.engine_max_power, demand_power * 0.6)
else:
engine_power = min(self.engine_max_power, demand_power * 0.4)
motor_power = demand_power - engine_power
# 电池电量低于30%时,发动机额外发电
if self.battery_soc < 30:
engine_power += 5
motor_power = max(0, demand_power - engine_power)
return {"power_source": "HEV", "engine_power": engine_power, "motor_power": motor_power}
优缺点分析
优点:
- 可上新能源牌照:在中国等地区可享受绿牌政策,免购置税。
- 纯电续航长:日常通勤可完全用电,使用成本极低。
- 动力性能强:电机加持下,加速性能通常优于同级燃油车。
- 使用灵活:有电用电,没电用油,无续航焦虑。
缺点:
- 成本较高:大容量电池和复杂系统导致车价较高。
- 需要充电设施:依赖充电桩,否则优势无法发挥。
- 车重增加:电池和电机增加车重,影响操控。
- 亏电油耗可能偏高:部分车型在电池没电时油耗较高。
适用场景
PHEV最适合以下用户:
- 有固定车位可安装充电桩的用户
- 日常通勤距离在纯电续航范围内的用户
- 需要新能源牌照的用户
- 偶尔有长途出行需求的用户
代表车型:比亚迪秦PLUS DM-i、理想ONE(增程式,但技术类似)、宝马530Le。
增程式电动(REEV)技术详解
技术原理与工作模式
增程式电动(Range-Extended Electric Vehicle, REEV)是一种特殊的PHEV,其核心特点是发动机只发电,不直接驱动车轮。REEV完全由电动机驱动,发动机作为”发电机”使用,为电池充电或直接供电给电机。
REEV的工作模式相对简单:
- 纯电模式:电池电量充足时,完全由电池供电给电机驱动。
- 增程模式:电池电量低于设定阈值时,发动机启动发电,电能供给电机驱动车辆,多余电量给电池充电。
- 再生制动模式:制动时回收能量。
典型系统:理想汽车增程系统
理想汽车的增程系统是REEV的典型代表,其1.5T四缸发动机作为增程器使用。
# 伪代码示例:REEV能量管理策略
class REEVSystem:
def __init__(self, battery_capacity=40.5, motor_max_power=330, generator_max_power=110):
self.battery_capacity = battery_capacity # kWh
self.motor_max_power = motor_max_power # kW
self.generator_max_power = generator_max_power # kW
self.battery_soc = 80
self.range_extender_on = False
def manage_power(self, demand_power):
"""REEV能量管理"""
# 计算电池可提供的功率
battery_available_power = self.calculate_battery_power()
if demand_power <= battery_available_power and self.battery_soc > 15:
# 纯电模式
self.range_extender_on = False
battery_drain = demand_power * 0.08 # 能耗系数
self.battery_soc -= battery_drain / self.battery_capacity * 100
return {"mode": "EV", "battery_power": demand_power, "generator_power": 0}
else:
# 需要增程器介入
self.range_extender_on = True
# 增程器持续发电功率(通常保持恒定输出)
generator_power = self.generator_max_power
# 电机需求功率 = 车辆需求功率
motor_power = demand_power
# 电池充放电功率 = 发电机功率 - 电机需求功率
battery_flow = generator_power - motor_power
if battery_flow > 0:
# 发电机功率富余,给电池充电
self.battery_soc += battery_flow * 0.1 / self.battery_capacity * 100
return {"mode": "RANGE_EXTENDER_CHARGE",
"motor_power": motor_power,
"generator_power": generator_power,
"battery_charge_power": battery_flow}
else:
# 发电机功率不足,电池放电补充
battery_discharge = -battery_flow
self.battery_soc -= battery_discharge * 0.1 / self.battery_capacity * 100
return {"mode": "RANGE_EXTENDER_DISCHARGE",
"motor_power": motor_power,
"generator_power": generator_power,
"battery_discharge_power": battery_discharge}
def calculate_battery_power(self):
"""计算电池最大输出功率(受SOC和温度影响)"""
base_power = self.motor_max_power * 0.8 # 电池通常可支持电机峰值功率的80%
# SOC影响:电量越低,输出功率越受限
if self.battery_soc < 20:
power_limit = base_power * 0.5
elif self.battery_soc < 40:
power_limit = base_power * 0.7
else:
power_limit = base_power
return power_limit
优缺点分析
优点:
- 结构相对简单:发动机不参与驱动,无需复杂的变速箱和离合器。
- 驾驶体验接近纯电:全程电机驱动,平顺性好,NVH表现优秀。
- 续航里程长:综合续航轻松超过1000公里。
- 可上新能源牌照:享受绿牌政策。
- 发动机工作点稳定:发动机可始终工作在最高效区间,发电效率高。
缺点:
- 高速油耗偏高:高速行驶时能量转换效率低于发动机直驱。
- 动力响应可能延迟:增程器启动发电时,动力响应略有延迟。
- 系统复杂度高:需要同时维护发动机和电驱系统。
- 成本较高:大电池+大电机+增程器的组合成本不低。
适用场景
REEV最适合以下用户:
- 追求纯电驾驶体验但有长途需求的用户
- 无法安装充电桩但需要绿牌的用户
- 对NVH要求高的用户
- 家庭用户,需要大空间和长续航
代表车型:理想L系列、问界M7、深蓝SL03增程版。
强混技术解析
技术定义与特点
“强混”(Strong Hybrid)这个术语在不同语境下有不同含义,但通常指电机功率更大、电池容量更大、电动化程度更高的混动系统。在某些语境下,”强混”特指某些品牌的混动技术,如本田的i-MMD系统。
强混的核心特点是:
- 电机功率通常在100kW以上,可单独驱动车辆
- 电池容量介于HEV和PHEV之间(1-2kWh或更大)
- 系统可实现更长时间的纯电行驶
- 动力性能显著优于传统HEV
典型系统:本田i-MMD系统
本田的i-MMD(Intelligent Multi-Mode Drive)系统是强混的代表,其特点是三种驱动模式智能切换。
# 伪代码示例:本田i-MMD系统模式切换
class HondaIMMD:
def __init__(self):
self.battery_soc = 60
self.current_mode = "EV"
self.motor_max_power = 135 # kW
self.engine_max_power = 107 # kW
def select_mode(self, vehicle_speed, demand_power, battery_soc):
"""模式选择逻辑"""
# 纯电驱动模式(EV Drive)
if vehicle_speed < 70 and battery_soc > 20 and demand_power < self.motor_max_power * 0.8:
return "EV"
# 混合驱动模式(Hybrid Drive)
# 发动机发电,电机驱动
elif vehicle_speed < 120:
return "HYBRID"
# 发动机直驱模式(Engine Drive)
# 高速巡航时,离合器连接发动机和车轮
else:
return "ENGINE"
def execute_mode(self, mode, demand_power):
"""执行模式"""
if mode == "EV":
# 纯电:电池供电给电机
battery_output = min(demand_power, self.motor_max_power)
self.battery_soc -= battery_output * 0.1
return {"motor_power": battery_output, "engine_power": 0, "generator_power": 0}
elif mode == "HYBRID":
# 混合:发动机发电,电机驱动
# 发动机工作在最佳效率点,输出恒定功率
engine_output = self.engine_max_power * 0.8 # 80%负荷
generator_power = engine_output # 发电机效率约100%
# 电机驱动车轮
motor_power = demand_power
# 电池充放电
battery_flow = generator_power - motor_power
if battery_flow > 0:
self.battery_soc += battery_flow * 0.1
return {"motor_power": motor_power, "engine_power": engine_output,
"generator_power": generator_power, "battery_charge": battery_flow}
else:
self.battery_soc += battery_flow * 0.1 # 负值为放电
return {"motor_power": motor_power, "engine_power": engine_output,
"generator_power": generator_power, "battery_discharge": -battery_flow}
elif mode == "ENGINE":
# 发动机直驱:高速时效率更高
# 发动机通过离合器直接驱动车轮
engine_direct_power = min(demand_power, self.engine_max_power)
# 电机可能辅助或发电
if demand_power > engine_direct_power:
# 需要电机辅助
motor_assist = demand_power - engine_direct_power
self.battery_soc -= motor_assist * 0.1
return {"engine_direct_power": engine_direct_power, "motor_assist": motor_assist}
else:
# 发动机功率富余,给电池充电
surplus = self.engine_max_power - demand_power
self.battery_soc += surplus * 0.05 # 充电效率较低
return {"engine_direct_power": demand_power, "battery_charge": surplus}
优缺点分析
优点:
- 驾驶体验好:电机驱动为主,平顺安静。
- 油耗较低:综合油耗通常在4-5L/100km。
- 动力响应快:电机驱动响应迅速。
- 无需外接充电:使用便利性与HEV相同。
缺点:
- 不能上绿牌:与HEV相同限制。
- 成本较高:比普通HEV系统更复杂。
- 高速油耗相对较高:相比发动机直驱为主的系统。
1. 强混与普通HEV的区别
| 特性 | 普通HEV | 强混 |
|---|---|---|
| 电机功率 | 20-50kW | 80-150kW |
| 纯电续航 | 1-2km | 2-5km |
| 电池容量 | 0.8-1.5kWh | 1-2kWh |
| 驱动方式 | 电机辅助为主 | 电机驱动为主 |
| 油耗 | 5-6L/100km | 4-5L/100km |
2. 强混与PHEV/REEV的区别
| 特性 | 强混 | PHEV | REEV |
|---|---|---|---|
| 可充电 | 否 | 是 | 是 |
| 电池容量 | 1-2kWh | 8-20kWh | 20-40kWh |
| 纯电续航 | 2-5km | 50-100km | 100-200km |
| 发动机作用 | 辅助驱动 | 直驱+发电 | 仅发电 |
| 绿牌 | 否 | 是 | 是 |
各类型混动技术对比总结
为了更直观地理解各类型混动的区别,我们从多个维度进行对比:
1. 技术架构对比
HEV(油电混动):
- 发动机和电机均可驱动车轮
- 小电池,小电机
- 无需外接充电
- 代表:丰田THS、本田i-MMD(部分模式)
PHEV(插电混动):
- 发动机和电机均可驱动车轮
- 大电池,大电机
- 可外接充电
- 代表:比亚迪DM-i、长城柠檬DHT
REEV(增程式电动):
- 仅电机驱动车轮
- 大电池,大电机
- 发动机仅发电
- 代表:理想增程系统、问界增程系统
强混:
- 电机功率更大,电动化程度更高
- 可能是HEV或PHEV的增强版
- 代表:本田i-MMD、吉利雷神混动
2. 使用成本对比
以每年行驶2万公里,其中80%市区、20%高速计算:
| 类型 | 能耗成本 | 保养成本 | 购置成本 | 综合成本 |
|---|---|---|---|---|
| 燃油车 | 1.2万元 | 0.2万元 | 基准 | 1.4万元 |
| HEV | 0.6万元 | 0.25万元 | +1.5万元 | 0.85万元 |
| PHEV(有电) | 0.2万元 | 0.3万元 | +3万元 | 0.5万元 |
| PHEV(无电) | 0.8万元 | 0.3万元 | +3万元 | 1.1万元 |
| REEV | 0.3万元 | 0.35万元 | +4万元 | 0.65万元 |
注:PHEV/REEV按有充电条件计算
3. 适用场景对比
| 场景 | HEV | PHEV | REEV | 强混 |
|---|---|---|---|---|
| 无充电桩 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| 有充电桩 | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
| 短途通勤 | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
| 长途旅行 | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
| 追求绿牌 | ⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐ |
| 追求性能 | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
如何选择适合自己的混动类型
1. 根据充电条件选择
无法安装充电桩:
- 首选HEV或强混,使用便利性最高
- 推荐:丰田卡罗拉双擎、本田雅阁锐·混动
可安装充电桩:
- PHEV或REEV是最佳选择
- 推荐:比亚迪秦PLUS DM-i、理想L系列
2. 根据使用场景选择
主要城市通勤(日均<50km):
- PHEV/REEV可完全用电,成本最低
- HEV也能满足需求,但油耗略高
经常长途出行:
- HEV和REEV续航无忧
- PHEV需规划充电,略显不便
追求驾驶体验:
- PHEV/REEV的纯电模式体验最佳
- 强混的电机驱动也很出色
3. 根据政策需求选择
需要新能源牌照:
- 只能选择PHEV或REEV
- 注意:部分城市对PHEV纯电续航有要求(如上海要求≥50km)
无牌照限制:
- 可根据其他因素自由选择
4. 根据预算选择
预算有限(15万以内):
- HEV是性价比最高的选择
- 推荐:丰田卡罗拉双擎、比亚迪秦PLUS DM-i(入门版)
预算充足(20万以上):
- PHEV/REEV能提供更好的体验
- 推荐:理想L系列、比亚迪汉DM-i、宝马530Le
未来发展趋势
1. 技术融合趋势
未来的混动技术将呈现融合趋势:
- HEV增强:增加纯电续航,向PHEV靠拢
- PHEV优化:提高亏电油耗表现,降低电池依赖
- REEV普及:更多品牌推出增程车型,技术更成熟
2. 电池技术进步
随着电池技术发展:
- 成本降低,PHEV/REEV价格下探
- 能量密度提升,同体积下续航更长
- 充电速度加快,使用更便利
3. 政策影响
政策将持续影响市场:
- 绿牌政策可能逐步收紧
- 燃油车限制增加,混动成为过渡主流
- 碳中和目标推动混动技术普及
结论
油电混动(HEV)、插电混动(PHEV)、增程式电动(REEV)和强混各有特点,没有绝对的优劣之分,关键在于匹配用户需求:
- HEV:适合追求便利性、无充电条件的用户
- PHEV:适合有充电条件、需要绿牌的用户
- REEV:适合追求纯电体验、有长途需求的用户
- 强混:适合追求更好驾驶体验、无充电条件的用户
在选择时,建议消费者根据自身的充电条件、使用场景、政策需求和预算综合考虑,亲自试驾体验,选择最适合自己的混动类型。随着技术不断进步,混动汽车将在未来相当长的时间内成为主流选择,为消费者提供更好的用车体验。
