豐田混合動力車——神奇的骨頭,年輕人的成功
世界上只有兩種混動,壹種是豐田混動,壹種是其他混動——這句話足以說明豐田混動系統(THS)的歷史地位。崇高的歷史地位來自兩個方面:
壹方面是銷量,豐田普銳斯是目前為止累計銷量最高的混動車。另壹方面是技術。作為最早量產車型的廠商之壹,豐田早在近20年前就直接推出了最精致的配置系統。為什麽遇到挫折還不成功?為什麽豐田壹下子找到了正確的方式,通過專利占領了這條技術路線?這讓我在研究混動配置史的時候經常贊嘆!
豐田Hybrid最有特色的結構就是行星齒輪的使用。與壹般的汽車變速器不同,它不是單輸入單輸出,而是雙輸入單輸出。混合動力的“混合”是什麽意思?是發動機和電機的雙輸入,和行星齒輪是絕配!具體的技術原理這裏就不展開了,只給出下面壹個直觀的原理圖和壹個勝過千言萬語的視頻。
當行星齒輪機構運行時,人們可以感受到機械的美。只有深入研究,才能知道它的根本價值就在於此。
懂發動機的同學都知道發動機脾氣不好。轉速過高或過低,扭矩過高或過低都會導致效率急劇下降。為什麽混合燃料更省油?簡單的壹句話就是“服務好發動機的壞脾氣。”豐田混動系統的根本價值在於:在發動機可以機械驅動車輪的前提下,發動機的轉速和扭矩同時解耦!所以在系統配置層面,它有最大的自由度“為發動機的壞脾氣服務”。讓我們將豐田hybrid與其他混合機芯進行比較:
傳統汽車:任何時刻,車速決定發動機轉速(根據檔位不同倍數不同);車輛載荷(可以簡單理解為油門深度)決定發動機扭矩,是解耦的。
串聯混合動力:發動機的主要工作是驅動電機發電,與車速和車輛負載無關(同時解耦),但與車輪沒有機械聯系,導致發動機發電的過程——電機放電,效率低。
並聯混合動力:發動機可以通過機械傳動驅動車輪,但車速決定發動機轉速。
豐田混動:發動機可以通過機械傳動驅動車輪,但車速不決定發動機轉速,車輛載荷不決定發動機扭矩。
當別的孩子還在練武術當長拳的時候,豐田已經拿起“九陽沈工”開始練了。難怪它跑得快,爬得高。豐田還申請了專利,讓別的小朋友都練不出“九陽沈工”,真的不好!
當然,有的孩子取名雪佛蘭。因為他們的父親(美國)比較厲害,他們也可以偷偷練。豐田和豐田的爸爸都不敢說什麽。對了,還有個挺厲害的爸爸。他根本不關心專利的事情,讓孩子去實踐。可惜這個家裏的孩子沒有壹個找到《九陽沈工》這本書——行星齒輪加工不出來,也是壹聲嘆息。
本田混血兒——厚積薄發,最終成為偉大的樂器
回到正題,豐田的混動配置除了在高速行駛時略顯不足,其他都很完美。“技術宅”本田輸在了起跑線上,配置上很難另辟蹊徑,所以氣勢和銷量壹直相差甚遠,實在沒辦法。
本田的i-MMD系統配置簡單,是典型的P1+P3混動,可以工作在純電驅動模式、混動驅動模式和發動機驅動模式。在配置方面,i-MMD系統唯壹的優勢就是在發動機直驅模式下運行速度比豐田混動高。但是,我們買混合動力不是為了跑高速...
由於配置的劣勢,技術宅的本田混動是不是註定要被打壓?那不是本田這種“技術宅”的性格。本田走的是壹條看不見的路——既然配置有不可避免的差距,我就在配置的每壹個部件上下功夫!所謂的混合動力,最終是為了“服務於發動機的壞脾氣”。然後我就可以把發動機的壞脾氣變好,把電機和電池變好,把標定工作做的更細致,最後我就可以達到目的了。
不得不說,這條路更艱難,要做的工作也更多。不過本田這個“技術宅”就像武俠小說裏的郭靖。壹步壹個腳印的積累,最終成為壹代英雄。
a)發動機
新研發的混動系統專用2.0L阿特金森發動機采用VTEC技術,凸輪相位可變,將阿特金森循環控制在最佳狀態,上壹代混動系統2.0L發動機燃油經濟性提升10%。這是世界上熱效率最高的量產發動機,達到了恐怖的38.9%。
與發動機匹配的高效PCU(動力控制單元)也實現了高度集成化,實現了小型化和輕量化。輕量化是提高能效最有效的方法。
b)電機系統和電池系統
本田工程師將原電機的圓形銅線改為方形銅線,並對銅線的纏繞密度進行了優化,不僅使新電機的體積和重量減少了23%,而且功率增加了11 kW,扭矩增加了8 Nm。新壹代PCU動力控制單元的體積和重量也分別減少了23%和28%,並且可以直接安裝在變速箱中。IPU智能功率單元也比上壹代減少11%,重量減少6%。綜合考慮所有因素,整個系統在體積和重量上都比上壹代系統有了很大的提升。
是技術宅,電機和電池做的好深入。
c)綜合能源效率
說了這麽多細節,最後我們的關註點集中在壹個指標上:本田和豐田誰每升汽油跑得更遠?
是骨魔略勝壹籌,還是笑到最後?
根據日本能源部門的測試結果,雅閣的混動燃效為30 km/L汽油,綜合輸出功率為158 kW。凱美瑞混動燃效23.4 km/L汽油,綜合輸出功率151 kW。換句話說,雅閣混動不僅動力更強,而且更經濟。
按國內標準測的油耗是4.2L/100km,相當不錯。
雅閣混動,i-MMD,P1+P3配置,用到了極致,用到了熱效率最高的發動機,輕量化做了這麽多工作,綜合能效比凱美瑞混動好。我相信。但是差距能達到30%嗎?因為不了解測試條件、測試方法等細節,所以無法下結論。
插電混動,混動,純電動,傻傻分不清,怎麽買?
從題主的提問語氣來看,應該是對新能源汽車比較關註,但對技術細節不是很了解的同學,很可能同時購買了新能源汽車。那麽,我就在這裏做個科普,對比壹下市面上幾種不同的新能源汽車。
混合動力(HEV):無論是豐田混合動力還是本田混合動力,其最終的能源都是汽油,電池中的電能也是發動機燃燒汽油發電產生的。油耗遠低於傳統燃油車。壹些地區對新能源汽車也有補貼。混動車的壹個特點是和傳統車壹樣使用方便,不需要考慮充電;購買成本也低於插電式混動。
純電動(EV):沒有發動機,最終的能源是電能。電很便宜,缺點是續航裏程低。有時候沒機會充電,就不吃了。有補貼,有幾萬的補貼。
插電式混合動力(PHEV):相當於混合動力和純電動的結合。混動車上安裝了大電池,可以充電,也可以燒油。考慮到純電驅動的部分,油耗低於混動。但是因為電池比較貴,所以購買成本最高。然而,PHEV要求車主每天都要找地方充電,否則,由於汽車重量超過HEV,油耗會更高。據新聞報道,許多比亞迪秦的車主從來不給電池充電...