一篇文章看懂丰田最新混动技术

2005年丰田普锐斯引入中国时的表现并不理想,这也使得丰田的油电混动技术并没有如计划中普及。十年后,丰田携双擎技术“卷土重来”,并在丰田常熟研发中心(TMEC)为我们进行了详细的混动技术解析。新一代混动技术在动力,稳定性,轻量化和小型化等各方面均实现了大幅优化。

周纯粼 · 2015/10/29评论(0)

  • 丰田的最新混动技术产物是一汽丰田卡罗拉双擎和广汽丰田雷凌双擎,均实现了“现地生产,现地研发”。国产油电混合双擎动力总成采用了多项丰田最先进的技术,使卡罗拉双擎和雷凌双擎的油耗达到了4.2L/100Km,从而创造了丰田所有在中国销售的混合动力车型中的最新低油耗纪录。

  • TMEC之旅共分为3个环节:技术解析,参观实验室,试驾。在此之前,TMEC工作人员为我们讲解了安全须知以及紧急疏散路径,并为此专门配备了两位引导员。虽然我们知道遇到诸如火灾一类事故的概率微乎其微,但这足以显现出企业的纪律性和严谨性。

    新一代丰田混动系统(简称THS)主要零部件包括动力控制单元PCU,驱动电池,驱动桥。丰田在驱动电池采用了最新的镍氢电池,通过采用最新的冷却系统,大幅提升了电池系统的冷却效果,并以此实现了燃油经济性的提升;通过采用最新技术使动力控制单元(PCU)重量减少15%,体积减小35%,新采用了低损耗元件,将PCU中的能量损耗降低20%,大幅提升了输出功率密度;采用节能减排效果明显的1.8L阿特金森循环发动机,从而进一步提升混合动力系统的燃油经济性。

  • 说是阿特金森循环,但其实发动机并不具备阿特金森发动机的曲柄连杆结构,只是通过改变发动机正时延迟进气门关闭来实现膨胀比大于压缩比的米勒循环,而为了规避米勒循环的专利问题,因此将其定名为效果相似的阿特金森循环,其最大的特点就是经济性。
    对于THS而言,其特色在于采用了ECVT,它并不是电子CVT,它甚至和锥形轮钢带的CVT关系不大。ECVT是一个常规的行星齿轮组,由于整个THS的动力单元由一台内燃机和两台电机组成,因此行星齿轮组的外齿圈一边直通主减速器,另一边与大功率电机相连。行星齿轮的太阳齿轮,与负责发电为主的小功率电机相连。行星齿轮的齿轮框架,则与发动机相连。如此,三个动力单元就通过这个行星齿轮组组合在了一起。ECVT通过两个电机和发动机之间或反向、或同向的“用力”,来让驱动状况与发动机的转速匹配,最终达到无级变速的效果。

  • 对于国产混合动力核心零部件,采用与日本同样严格的标准。以消费者最为关心的驱动电池为例,在设计阶段就接受了震动、浸水、低温、火烧、穿刺以及高空跌落等一系列严格的测试,以确保其品质。

    在生产环节,丰田与120余家中国供应商一起进行了严格的生产管理。以混合动力驱动桥为例,为避免异物混入产品中,所有人员在进入车间前必须换装规定的服装,并在经过“风淋”系统之后才能进入。在电动机箱体壳体等对温度较为敏感的零部件的生产过程中,加入了可以根据不同温度,修正加工位置的程序。使用的切割刀具,还导入了尺寸管理系统,确保可以进行更高精度的修正,从而保证每一个产品的品质。

  • 根据厂商给出的信息,最常见的20km/h-50km/h的加速区间,国产丰田双擎车辆只需3.1秒,与同排量传统动力车型或同价格带涡轮增压车型相比,加速性能提升10%以上。

    在试驾环节中,厂家有意让我们感受了下上一代与新一代混合动力系统的区分。尤其在直道加速时,第三代普锐斯试驾车在中后段的潜力明显不如雷凌和卡罗拉双擎。新一代混动系统中采用了更优化的控制系统。例如,在HEV模式下起步时,若节气门开度小于50%,则车辆会一直采用电力驱动,直至车速超过50公里/时,发动机才会介入;而若司机一开始就深踩油门(节气门开度大于50%),那么从一开始发动机与驱动电机就会同时驱动车辆前行。至于发动机与驱动电机分别贡献多少动力,则由控制系统的算法自行进行最优化的计算。

  • 试乘环节包括坡道测试以及坏路耐久性测试。丰田花高价建造了一条满是坑洼的坏路,用于测试混动汽车的悬架,底盘,包括前后重量分配等等。由于有动力电池的存在,因此混动车需要进行更严格的耐久性测试以保证其安全性。除了路试之外,TMEC中也有专门针对电池进行的震动实验,分为水平震动和垂直震动两类,进一步确保电池组的安全性。

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