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为什么说世界上只有两种混合动力系统?

日期:2016-05-26    来源:汽车之家

国际新能源网

2016
05/26
14:56
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关键词: 混合动力系统 混合动力技术 混合动力汽车

1997年,世界上第一辆量产hybrid车型——普锐斯诞生,到2016年5月,全球销量便达到了900万台。我曾经说过,这个世界只有两种混合动力系统——丰田的混动和其他混动。

我没打算用感性的词汇来说雷凌双擎,拿到车以后我说我还是写一篇技术流的文章吧。

先说EV,电动汽车,最近几年它比较火。EV和智能汽车捆绑在一起,似乎就代言了未来。我们身边越来越多EV的出现,但眼下它和我们最真实的需求,还隔着一层纸的距离。但HEV(非插电式混合动力)不是,它已然是我们可以选择的解决方式。

只有HEV才能符合人类“懒”的本性

全上海的插电式混合动力汽车,几乎统统都不充电!

按道理来说,PHEV(插电式混合动力汽车)是一个最完美的结合体,仅凭电池就能完成日常的上下班,还有一套混合动力系统提供更远的续航里程或更强劲的动力输出,但现实然并卵——一切以改变使用习惯为原则的新科技,都无法替代现有车型。

五分钟就能完成加油,谁愿意带着一捆充电线呢?此时我们不得不回望HEV,这似乎才是眼下最合理的使用方式了。

无需外部充电,无需依赖基础设施,电动系统续航更长的HEV显然是现今新能源汽车最高效、现实的方向。广州、天津、杭州等越来越多的城市都为不插电混合动力“开绿灯”,在我们广州买一台丰田雷凌双擎就不再需要摇号,还能获得广州市政府的万元补贴,看似有点保护本地企业,但却代表了广州的态度。

为什么丰田HEV有更好的动力表现?

还要再啰嗦一道丰田的HEV原理吗?那我还是啰嗦几句,丰田这套被称为THS(Toyota Hybrid System)的系统主要是由两个电机,一个发动机以及一套动力分配装置组成,由PCU(功率控制单元)控制整套系统的运转。

简单说来,发动机和电池电机各有所长,我们想办法把发动机尽可能固定在最低燃耗的转速,在额外需要动力的时候善用电池电机的高扭矩输出特性,二者有效结合。同时借助一块电池,就像是电脑的“内存”,把来不及处理的动力保存在其中。

如果你还要看得更仔细,可以翻看下面这些文字:

动力分配装置的神奇之处在于,可以同时将发动机的动力分配给传动系统和发电机。这一装置通过行星齿轮无缝且有效地进行动力分配,齿圈连接着电动机驱动轮胎,太阳轮连接着发电机,利用发动机的动力进行发电,发动机连接于行星齿轮架,驱动齿圈和太阳轮旋转。

每一个不同车速,ECU计算出发动机需要一个怎样的转速,然后再计算出1号电机应旋转多快,通过改变1号电机的转速,使发动机加速或减速,从而实现像无级变速箱那样平滑的变速。也因为变速的过程都没有切断动力的输出,因此不会有动力白白流失,而且整个变速的过程都表现的丝丝顺滑,德芙巧克力一般。

而2号电机与内齿齿圈相联的,一起通过减速齿轮和差速器来给车轮补充更多的扭矩(驱动车辆)。得益于此,丰田的“HEV”车型要比同排量内燃机车型要有更好的动力表现。

发动机运转为电池组充电的过程也是通过这套行星齿轮组协同两个电机各自何时作为电动机,何时作为发电机来实现;根本无需外接电源充电,妈妈再也不用担心我出外找不到地方充电了。

单独开发一套发动机,比T更黑科技

如前所述,要让发动机兼顾800-8000rpm的转速,工程师费了多少脑细胞。简单点儿:如果让发动机维持在一个定转速工况,我们就可以挑选出最省油的那个转速点了。当然这过于立项,那就让发动机在一个尽可能稳定的工况下工作吧,有了电机的帮助,我们大可以让发动机变得更惰性一点——不够力的那一部分让电动机来帮你。

人家丰田的HEV厉害就厉害在,有了巨大的销量来支撑,丰田肯为HEV单独开发新的发动机,阿特金森循环发动机和废气再循环技术(EGR)用来作为丰田HEV重要组成部分,这一点搞得别家很尴尬——不是每一家都舍得为混合动力单独开发一套发动机啊!

对于提升发动机效率,涡轮增压是欧洲人爱用的方法,提升空气密度,但小排量涡轮增压发动机也有个大家都知道的问题,涡轮的迟滞,这是先天的结构问题,工程师只能减小,很难根除。

与小排量涡轮增压发动机相比,正如我们之前所说,混合动力在低转速区间可以由电机来支撑扭矩的输出,所以混合动力并不会被涡轮增压的迟滞所困扰,从低转到高转的输出特性,更像一台排量更大的自吸机器。

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电池就像电脑内存,高效管理才是难题

和PHEV插电式混合动力不同,电池在HEV这里承担的角色是在发动机和电池电机之间的储能,当发动机过剩的时候,动力变成电能存下来;当发动机需要电池帮忙的时候,电池开始放电。和电脑内存一个意思,所以它需要4GB、8GB就够了,而不需要像硬盘一样要1TB。

丰田采用的是镍氢电池组,虽然重量比锂电池大,但胜在稳定可靠性高(你理解闪存和硬盘的区别吧?跟着一个道理)。由于采用特殊充放电管理,“浅充浅放”,放电只放到40%就会充电,充电只充到80%,所以电池寿命非常长。

2011年1月加拿大电视台对温哥华的出租车(温哥华90%的出租车为丰田普锐斯)做了一次调查,调查结果显示丰田普瑞斯出租车(很多总行驶里程都已超过了100万公里)平均在行驶70万公里左右才第一次更换电池。

此外丰田头一次在海外版的HEV上带来了新科技,以雷凌双擎为例,新开发的PCU(逆变器/转换器)首次在日本以外的国家生产。由于新开发的两面冷却方式、采用2 in 1 powercard以及单一电路板,从而实现了高输出功率密度化和小型化。与普锐斯(2012年款)相比,输出功率密度提高8%,元素损耗也得到了19.8%的改善,说人话就是能够传输更大电流,从而提高了油门响应,并降低了油耗。8年20万公里的电池保修期限也表现了丰田对自家技术的自信。

没有对手能出丰田双擎左右

丰田双擎(HEV)系统结构上的复杂是为了做出更好的成绩单,这个世界上不缺混合动力系统,例如本田IMA、欧洲各品牌广泛采用的舍弗勒串联系统等,仅仅是在传统发动机和传统变速箱之间埋一个电机的做法肯定是不够的。

系统结构上的优势带来的就是市场占有率的领先。丰田日前刚刚公布,旗下混合动力车的全球累计销量已经突破900万辆,这是其他任何一个品牌都可望而不可及的。而且值得关注的是,丰田混合动力车型达成第一个累计销量100万辆用了10年(1997-2007),而从2015年7月底达成800万辆到如今突破900万辆,仅用了9个月的时间,这两年发展的增速可谓惊人。

“零价差”双擎,代表丰田某种决心

你肯为HEV双擎加价几万?

10年前丰田混合动力车第一次导入中国市场的时候,与同级车的价差足足达到了11万元。

如果把一台雷凌双擎买成了宝马的价格我肯定不会要的,我算笔账,按照十万公里使用寿命来算,每公里节省2毛钱油费,那么两万块就是最合理的差价了。

而雷凌双擎官方的说法是“零差价”,13.98-15.98万元的价格区间是很超值的价格,直接杀进了众多小排量涡轮增压车型的价格区间。怎么选择,是一种驾驶取向的差异,涡轮输出的动静与性格更加鲜明,双擎的发力则更线性,更顺畅,油耗也更经济。

而我的试车感受来看,它比普通汽油车有至少四点优势:

1、真的省油,无论是从工信部数据看还是从实际的驾驶体验,都有着明显的优势;

2、 前脸更好看了;

3、 动力更蛮横了,在电池量足够的时候它的动力相当蛮横,尤其是中速超车能干翻一台小跑车,只是不够持久,也难怪,人家本来就不是跑车;

4、 开上去的质感更细腻了,有点高档车的味道了,动力系统更线性,底盘大概也重新调了,质感有加分。

唯一的槽点:都这么高科技的一台车了,居然还留了一根机械式手刹,怎么看怎么不顺眼,配个电子手刹才几个钱,实在不行藏在左脚底下也行啊……

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