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      1. 混動(dòng)技術(shù)尖子生 豐田插電式混動(dòng)技術(shù)體驗(yàn)

        2019-08-07 03:23:19 作者:陳燁

          【太平洋汽車網(wǎng) 評(píng)測(cè)頻道】我們都知道,豐田從很早很早就開始布局混合動(dòng)力,從最早那款價(jià)格昂貴的普銳斯,到如今親民的卡羅拉/雷凌雙擎,別人剛開始加力研發(fā),豐田已經(jīng)遙遙領(lǐng)先。至今,豐田已經(jīng)售出了超過1400萬輛的混合動(dòng)力車型,這一數(shù)字令所有對(duì)手望塵莫及。不論是技術(shù)經(jīng)驗(yàn)累積,還是銷量上,在混合動(dòng)力技術(shù)方面,豐田無疑是前排尖子生。

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          當(dāng)大家終于被加劇惡化的環(huán)境和各國嚴(yán)厲的法規(guī),“脅迫”著投入到小排量渦輪化以及電動(dòng)化的研發(fā)之時(shí),豐田早已積累了足夠的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),開始考慮更長遠(yuǎn)的發(fā)展。插電式混合動(dòng)力車型,就是豐田未來布局中的一大步。

         
        雙擎E+動(dòng)力系統(tǒng)——THS II

          卡羅拉/雷凌雙擎這對(duì)姐妹花已經(jīng)在國內(nèi)市場(chǎng)受到了廣泛的認(rèn)可,而卡羅拉/雷凌雙擎E+正是基于雙擎車型THS II動(dòng)力系統(tǒng),通過增大電池容量、提升純電續(xù)航里程、加入外插式充電接口而來車型,而這也是專門為中國市場(chǎng)開發(fā)的車型。

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          THS II——Toyota Hybrid System-II,即豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)。這套系統(tǒng)由一臺(tái)1.8L阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)E-CVT變速箱+電池組+PCU動(dòng)力控制單組成。

          這套系統(tǒng)里面看起來像是有一個(gè)CVT變速箱,實(shí)際上并沒有,THS II系統(tǒng)的核心其實(shí)就在于由兩個(gè)電機(jī)所組成的E-CVT結(jié)構(gòu)。實(shí)際駕駛過程的中的變速就是靠這兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差來實(shí)現(xiàn)的。

          1號(hào)電機(jī)用于調(diào)速,2號(hào)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng),這兩個(gè)電機(jī)都可以作為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī),它們通過行星齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)相連,由PCU控制從而實(shí)現(xiàn)變速。不同車速下,PCU會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的狀態(tài),來實(shí)時(shí)調(diào)整它們之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系,通過1號(hào)電機(jī)的調(diào)速,使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或關(guān)閉、加速或減速,從而實(shí)現(xiàn)像CVT五級(jí)變速箱那樣極為順滑的變速,達(dá)到動(dòng)力的無間斷輸出。而當(dāng)起步或低速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,車輛由永磁同步電機(jī)(2號(hào)電機(jī))進(jìn)行純電驅(qū)動(dòng)。

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          而這臺(tái)1.8L阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)也是專門為混動(dòng)系統(tǒng)而生的。阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)通過延遲進(jìn)氣門的關(guān)閉,來達(dá)到壓縮比小于膨脹比的效果,從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性。但這是通過犧牲動(dòng)力性能而來的,阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)整體的動(dòng)力輸出水平較弱,在低扭時(shí)更是乏力。而電動(dòng)機(jī)一啟動(dòng)即全扭矩輸出的特性,正好彌補(bǔ)了阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)這一缺陷,兩者互相取長補(bǔ)短,共同提升整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的燃油效率。

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          THS II的優(yōu)勢(shì)在于,車輛啟步和低速工況下,可以利用電機(jī)強(qiáng)大的扭矩來補(bǔ)足自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的弱低扭,中高速工況下可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)為電池組充電,高負(fù)載或急加速時(shí)有可以讓電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)合力輸出,即實(shí)現(xiàn)了各個(gè)速段下合理的動(dòng)力響應(yīng)。

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          卡羅拉/雷凌雙擎E+上的THS II在結(jié)構(gòu)和原理上都不變,但電池組從鎳氫電池改為了鋰電池,容量也從1.3kWh提高到了10.5kWh,從而實(shí)現(xiàn)了55km的純電續(xù)航里程。之所以改用鋰電池,是因?yàn)橄胍_(dá)到更長的續(xù)航里程,必須大大提高電池容量,而鎳氫電池的優(yōu)勢(shì)在于成本低且成熟,但能量密度不夠高會(huì)使得電池體積陡增,因此采用能量密度更高的鋰電池主要目的在于避免過多地壓縮車內(nèi)空間。

         
        插混技術(shù)的不斷升級(jí)

          THS系統(tǒng)從1997年誕生至今,已經(jīng)經(jīng)歷過三次技術(shù)升級(jí),如今卡羅拉/雷凌雙擎E+上的THS已經(jīng)達(dá)到了第四階段的水平,各部件的性能得到了大提升的同時(shí),它們的體積和重量也越來越小。(第1階段為THS I ,第2、3、4階段為THS II)

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          最早期的混合動(dòng)力車型普銳斯上的電池包,其體積較為巨大,重量也達(dá)到了76kg。而4階段的電池包,已經(jīng)將體積大大地縮小,并實(shí)現(xiàn)了扁平化以便放置于后排座椅下方,不占用后備箱空間,重量也減少到了40kg,減重將近一半。

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          用于驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)也有很大的技術(shù)提升,不僅體積重量變小,4階段的電動(dòng)機(jī)定子方形的繞線方式比初代的圓柱形繞線,空隙更小,性能更加穩(wěn)定,制造難度也是相當(dāng)?shù)馗摺6妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的磁心板也從初代的0.35mm以上減少到了0.25mm左右,實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí),稀土元素的用量減少了96%之多,這也是對(duì)地球資源的一種保護(hù)。

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          除了電池和電動(dòng)機(jī)這些大部件的小型化輕量化,4階段的PCU同樣得到了優(yōu)化,體積從17.4L將至8.4L,功率密度提升2.5倍,雙面疊層冷卻的效果也遠(yuǎn)超初代產(chǎn)品。

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