http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2006-08-21
■一些大型的大功率汽车,如图中美国通用汽车公司的Graphyte运动
普锐斯汽油电力复合动力轿车是日本丰田公司的旗舰产品,在购车族心目中,它是新兴“绿色汽车”的代表。虽然在汽车销售图表中,复合动力车的销售额只是其中的一个小点,但在轿车业为自己披上有益于生态的外衣而作出的努力上,这种市场领先车型却是一种最有效的工具。然而,即便在相应的市场上获得成功,美国通用汽车公司、德国戴姆勒-克莱斯勒公司和德国宝马公司,对复合动力车的实用性和销路仍持怀疑态度,将制造复合动力车作为自己的副业(它们将自己保护起来,避免承担复合动力车增加的电动机、蓄电池等附加成本,即“复合动力车额外费用”,这些费用远远无法完全体现在标签价格中)。
但是,这种看法似乎已经发生了变化。这3家公司组建的一个联营企业,正在研制一种称为双模式复合动力的替代技术,以挑战丰田公司的霸主地位。
大多数复合动力车一样,这种双模式系统将汽油发动机与电动机结合在一起。这个系统回收制动能量作为蓄电池电源,在停车时关闭发动机,单独依靠电力以缓慢的车速运行。然而,与丰田公司的单模式复合动力协同增效驱动系统不同,这种双模式系统不仅在汽车停停走走地行驶时提高了燃油效率,而且在公路上行驶时,也能使燃油效率得到提高。与标准车型相比,它的综合英里里程数提高了25%。此外,这种新设计还能用于制造各种类型的车辆,不论是大车、小车,还是后轮、前轮或全轮驱动车。
在典型的单模式复合动力车中,发动机驱动行星齿轮装置(用于放大来自动力源的转矩),齿轮装置将传动轴与电动机之间的动力分隔开。系统的第一台电动机作为一台发电机运行,将机械转动变为电流,然后,根据运行状态,将产生的电流或用于给蓄电池充电,或为第二台电动机提供动力,产生传动轴扭矩。
相比之下,双模式系统有两台电动机,它们位于两套行星齿轮装置的中间,并由两个电子离合器分隔开,这两个离合器一起构成一对电气无级变速器。因此,这种系统能够传递一种连续的齿轮传动比范围,覆盖了4个定尺寸固定齿轮,以提供一些运行“平稳点”。在这些运行点上,发动机能获得更强的燃油经济性或为更快地加速、爬坡或挂车牵引提供牵引力。通用汽车公司的拉里·尼茨(Larry
Nitz)解释说:“它在两种模式之间平滑转换,不用驾驶员来完成。”
单模式系统在低速行驶时非常有效,主要是因为它们不用发动机就能推动汽车前进。尼茨说,然而,在较高车速条件下,运转中的电动机几乎没有任何优势,因为通过电动机和无级变速器的动力传递效率,与使用齿轮装置的机械通道的动力传送相比,要低近25%。在高速行驶时,这种双模式系统依靠电动机提供动力并让气缸停止运转——不需要额外动力,时关闭发动机部分——以提高燃油英里里程数。实时电脑控制使最合适的运行组合与每一种行车环境相匹配,使动力和转矩按照需要最优化。
戴姆勒-克莱斯勒公司的安德烈亚斯·特鲁肯布罗德(Andreas
Tru-ckenbrodt)说,双模式系统的机械部件价格低廉、运行可靠,而单模式系统的电动机和动力电子装置,往往价格较高,运行可靠性差。这种新系统还免去了又大又重的电动机,而对于单模式车辆来说,必须用它们来加速至最高车速和补偿缺少的传动装置。
通用汽车公司的雪佛兰·塔霍(Chevrolet
Tahoe)和戴姆勒克莱斯勒公司的道奇·杜兰哥(Dodge
Durango)运动式多用途车(SUV)将在2007年末和2008年初分别采用双模式系统。虽然,宝马公司至今尚未透露他们的计划,但是德国汽车制造商Wolfgang
Epple坚持认为,每个公司都将使这种系统适合于其自己的发动机和品牌——例如,宝马(BMW)X5运动型小客车中的双模式和塔霍(Tahoe)或杜兰哥(Durango)中的双模式,在具体运行状态方面可能会有所不同。
(译/詹浩 校/孙婷)
式多用途概念车,将被定位为双模式复合动力系统,因为与较小的汽车
和卡车相比,使用同一种技术,提升英里里程数指标将节省更多的燃油。
[《环球科学》]