投稿書評|混合動力車其概念和運用
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2016.06.08 更新
看了這本混合動力車的理論與實際後,讓我學到了許多關於混合動力車的資訊,今天我所要講的就是關於他相關的概念原理等等,隨著時代的進步,汽車科技發展,日新月異;但是面對能源日漸短缺、環境日益惡化,各先進國家都積極的在尋找尋找乾靜的能源以減少油耗及空氣污染是必然的趨勢,燃料電池汽車的研發,以目前的製造成本又太昂貴,要商業化販售,可能還需要一段時間,在此過渡時期,油電混合動力車便降臨到這世上。HEV(Hybrid Electric Vehicle)-Hybrid油電混合車與EV(Electric Vehicle)電動車屬於現行Green Car發展的兩大潮流,如果你深入研究的話就會發現,依照設計理念與結構上的差異,其實HEV與EV各自還能細分出不同的種類,在提倡綠能革命的時代,Hybrid油電混合動力系統與EV電動車系統必定是未來所發展趨勢。
那麼混合動力車的基本運作原理呢就是在車輛起步、中低速駕駛(如市區內連續的煞車、減速、停車再起步,低速前進),皆可利用 hybrid 電池的電力,而非全部使用燃油,如此能大幅減少所耗用的燃料,同時也能夠減少廢氣的排放。
減速時則可帶動減速齒輪提供額外的引擎煞車能力,同時能夠帶動發電馬達來進行 hybrid 電池充電的動作,如此可減少煞車的損耗,也可以在車輛移動時的動能能源保留下來。
上坡與全速行駛的過程中,可透過油電混合車電池與電動馬達提供的動力,能為上坡與全速行駛提供額外的省油效能。
以上大概就是油電混合車的基本運作原理,那麼他的基本架構有油電混合車電池(hybrid 電池):油電混合車使用的是大功率輸出鎳氫化物(Ni-Mh)電池,除了具輕量化及小體積的設計和長效使用,可長時間使用而不需替換,充電18分鐘可恢復40%~80%的容量,循環壽命可達6000次或7年,油電混合車在行駛中會一直監測電池並維持在穩定的儲電量,以避免電池放充電,可維持及增長電池的使用壽命,但是其成本較高。
過來是引擎:高壓縮比、爆發力大的燃燒室設計,及可變進氣門(VVT-i)的應用,根據行車條件調整進氣閥間隙時間,提高燃燒效率,改善引擎的動力輸出。
電動馬達(Electric Motor):油電混合車裝置了輕量化的同步AC電動馬達,能在不同的轉速範圍下有效率產生高扭力,使得車輛有更平順的起步及更強大加速力,同時也要求有高轉速(8000~12000 rpm/min)、高效率、質量輕、體積小、低損秏、可靠性佳。
電力控制系統:油電混合車配備了一具電力控制模組(power control unit)的功率控制設備,包含逆變器 (inverter)、電壓增壓電路(voltage-boostingconverter和電源模組(AC-DC 轉換器),逆變器可把電池的直流電(DC)轉換成交流電(AC)供電動馬達及發電機使用,但是相反地,它亦同時把電動馬達和發電機協同產生的交流電,轉換成直流電供hybrid 電池充電之用,電壓增壓電路把電源電壓提高,以滿足發動電動馬達和發電機的需要,電源模組可把電池供應的高壓電降低至12V,以供車輛輔助系統和其他備使用。
以上所敘述的就是有關油電混合車的基本架構,有關油電混合汽車的運轉動作模式有發動及停止模式:油電混合車具有引擎自動啟閉裝置,當徐徐啟動車輛時,汽油引擎會先熄火以節省油耗,此時車子會先維持純電力模式啟動,但是當您再加速時不需要再次重新啟動引擎。
和駕駛模式:油電混合車可以單獨使用純電力行駛,並可在只有純電力的模式下達到時速四十公里,當需要再加速時,汽油引擎動力會被加入以提供其加速性能,能完美且平順地在電力與汽油動力間進行切換。
馬達輔助模式:欲高速超車時,電力馬達加入輔助,油電混合車的加速性能不會因油耗與低污染而有所折損,所以超車需要額外動力時,電力馬達的動力會自動加入,爾後再回復至汽油引擎模式驅動。
能量回收模式:煞車時車輛自動回收能量,油電混合車採用能源回收理念,當減速時,電力馬達能自動回收通常會被浪費掉的能量;當煞車系統啟動時,電力馬達會自動將車輛動能轉化為電能,這股能量會從電力馬達儲存到電瓶中,以供需要時使用。
上面所說的呢就是油電混合車的運轉動作模式,那油電混合車有多少種類呢???混合動力車hybrid electric vehicle ,HEV指的是利用兩種不同的動力來驅動車輛,通常其中一種動力為電動馬達,另一種則視各車廠而有所不同,大致上為汽油引擎、柴油引擎、燃氣渦輪機、燃料電池、乙醇引擎與氫引擎等。目前已經實用化的HEV系統包括:
串聯式(series hybrid)
並聯式(parallel hybrid)
THS(Toyota hybrid system)
串聯式混合動力系統呢就是引擎直接帶動發電機以進行高效能發電,其電能通過轉換器直接輸送到電動機(馬達),再由馬達單獨驅動車輛,引擎在相對穩定的狀態下工作。其優點為結構簡單、控制較容易,缺點為馬達的負載較大,體積、重量也相對增加,較適合大型車輛使用。
並聯式混合動力系統的話是由由內燃機直接提供動力,推動車輪。電動機通常只作為車輛起動時的輔助系統,或是在需要大推力的時候出力;和在剎車時提供發電機對電池充電,將動能轉成為電能儲起來,如圖所示。並聯式混合動力系統是將引擎的驅動力做分配,可直接驅動車輛及經過發電以電能形式驅動馬達再驅動車輛。
還有串、並聯混合動力系統,串、並聯混合動力系統屬於全面混合動力(full hybrid)或稱強混合動力(strong hybrid),可以只使用內燃機、或電池及電動機推動;亦可二者同時使用。
雖然油電混合車還是有些缺點,但是以目前的狀況的話純電動車的缺點根本無法在短時間內搞定,所以幸好有了油電混合車的誕生,才能讓地球的環保得以能夠獲得改善和幫助,要是沒有油電混合車的誕生的話,地球現在的環境不知道會糟糕到哪去呢
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