Strigear —— 更高效的
混合动力系统
依照Strigear 原理设计的混合动力汽车与同等配置的Prius 型汽车设计相比,明显具有更低的油耗(假设Strigear系统中使用汽油发动机,可节省大约37% 的油耗)和更高的加速度(大约提高50%-55%)。
Strigear 系统(如图1 所示)与Prius 中配置的行星齿轮变速箱系统(如图2 所示)之间存在两大基本差别:
图1
第二个差别在于,Prius 中控制系统优化整体功效的自由发挥空间较小。如果给定传动装置要求的速度和转矩, 控制系统可以为引擎选择最优行驶速度和转矩。然而,行星齿轮技术规则会随即指定G 电动机的行驶速度和转矩,而这与最优选择相去甚远。从而导致控制系统必须要选择牺牲引擎功效或牺牲G 电动机功效。这也减少了实际可用的动力。
假设Prius I 配备一个33 千瓦蓄电池、两台33 千瓦电动机和一台53千瓦引擎,它在时速超过120 公里时最大输出功率为74 千瓦,而在时速85 公里时输出功率仅为65 千瓦。而同等配置的Strigear 在时速46 公里时的输出功率就可以达到78 千瓦(在低速行驶时,引擎动力会受到轮胎与路面间粘着力的制约。)
宝马—通用—戴姆勒克莱斯勒联合开发的“双模式”混合动力车辆系统同样采用了行星齿轮和两台电动机,因此它与Prius 的主要设计缺陷相同。
图2
在Strigear 混合动力系统中,引擎产生的全部动力在离合器耦合时都会通过机械传动机制传送出来。这极大地提高了引擎与轮胎之间的传动效率(约96%)。
蓄电池的能量将供给M 电动机或G 电动机。当离合器耦合时,两台电动机都会通过类似引擎的高效传动途径驱动轮胎。
而在Prius 行星齿轮混合动力系统中,引擎动力将经过(红色)行星轮进入行星传动装置。其中部分动力会传送到(橙色)外轮。这条途径的能量损耗较少。但是剩余动力则会进入(紫色)太阳轮和G 电动机。该动力将通过G 电动机(紫色)、G 电动机逆变器、M 电动机逆变器、M电动机(橙色)以及一些机械装置后,才能最终到达轮胎。因此,G 电动机和M 电动机的部分输出功率将用于传送引擎动力。
与Strigear 相比,行星齿轮系统需要配备更大额定功率的电动机才能获得与之相同的加速性能。另外,它还需要一台略大一些的引擎以补偿其较高的能量损耗。当动力要求较低时,混合动力系统通常会关闭引擎,仅依靠蓄电池运行。由于蓄电池可供给的能量有限,所以在驾驶员需要突然加速时这种运行模式便会出现问题。因此,若要得到快捷响应,就要能够迅速发动引擎。
在Strigear 系统中,可利用G 电动机极其迅速地发动引擎。它的最大转矩几乎与引擎上的相等,而且它能够保持这一转矩直至转速达到每分钟2,000 转。因此,其发动引擎的能量远远超过任何普通汽车的起动机。G 电动机大约仅需60 毫秒时间即可将引擎转速提至每分钟1,000 转。当引擎转速达到每分钟1,000 转时,它便能够自我加速直至达到适合当前齿轮的速度。随后,它可以参与车辆加速。
G 电动机在发动引擎过程中节省的电池能量,可以被M 电动机用来加速车辆。Strigear 系统能够极其快速的换档。在常规动力总成中,设备两侧各有一个大功率的电动机,分别与离合器相对应。这些电动机能够快速变换转矩,可以用于快速释放动力总成中弹性组件的张力,改变引擎和其它动力总成组件的速度,从而切合之后的齿轮。驱动轮上没有加载任何加速转矩的有效时间约为30-70 毫秒。
据称,由于人类所能分辨的最短时间有限,几乎意识不到约100 毫秒以内的加速间隔。这会令人们感觉Strigear 的换档过程非常流畅。