記得當初和朋友們談起普銳斯的時候,大家都把它當成傳統汽車與純電動車的私生子看待:雖然創意很好,但就是不喜歡。當2005年第二代普銳斯國產時,國內的私家車普及率還沒有現在這么夸張。大家選車時更在意的是車輛的動力以及排量,對環保的認知并沒有現在這樣深刻。所以直到09年停產時,第二代普銳斯在國內的銷量只有3500輛。當時市場上的混合動力車型也同樣少的可憐,不像如今可選擇的余地較大。
現在我們對混動動力已經不再陌生,市場上的車型也非常豐富。從超級跑車寶馬i8到日常代步車型奧迪A3e-tron。還有像現代IONIQ這樣一款車提供3種動力版本的產品(純電動版、混動版和插電混動版)。但是提起混動車型我們最先想到并且市場認知度最高的品牌依舊是豐田,這點從雷凌雙擎上市首月銷量就突破5千臺也可見一斑。會有這樣的結果也是情理之中,雷凌雙擎上使用的技術是在豐田THSⅡ的基礎上改進而來的,這套技術豐田已經有了多年的技術積累,站在巨人的肩膀上,節油效果當然會比較出色。而對于以日常的代步為主要用途的混動車型來說,節油和性價比是用戶最看重的。
骨骼驚奇的練武奇才:豐田省油是因為混動結構好
如今市場上的混動車型非常多,可市場反響最好的依舊是豐田的混動產品。究其原因是因為豐田的這套THS(Toyota Hybrid System)系統(如今已經發展到第三代)包含了一套優秀的混動系統應該具備的主要特點。
高效省油的發動機
混合動力車型的主角依舊是發動機,一臺運轉時燃效效率很高的引擎是省油的關鍵。比如在第四代普銳斯上,豐田通過提高廢氣再循環率(Exhaust Gas Recirculation將燃燒后發動機排出的一部分廢氣再次導入吸氣側,以提高發動機的熱效率降低氮氧化物排放)改變活塞的表面形狀等方法來提升引擎的熱效率,最終使得這套搭載1.8L寬域阿特金森循環發動機動力系統的熱效率達到了驚人的40%。
雙電機搭配必不可少
兩臺不同功率的電機是保證整套混動系統高效運轉的必要保證。因為不同路況下車輛對動力的需求不盡相同,但是發動機最高效的運轉區間較窄。所以兩臺與發動機運轉高效區互補的電機可以通過不同的搭配方式,幫助發動機始終工作在效率最高的區域。
而采用單電機直聯的混合動力(并聯式混合動力)系統的車輛,由于電機與發動機直接通過離合器連接,電機與發動機的轉速幾乎相同,使得根據發動機負載變化靈活調節電機工作狀態的能力較差,發動機不能始終工作在最高運轉效率區。
錦上添花的傳動系統
同樣為了實現讓發動機始終運轉在最高效率區的目標,在第四代普銳斯上,豐田采用了驅動電機與發電機平行布置,并通過平衡軸齒輪與減速機構相連的單行星齒輪布局,從而實現類似于CVT無極變速箱的工作特性,再次提高發動機的工作效率。
正是因為豐田的混動系統具備了以上諸多的特性,才使得豐田的混動系統省油效果如此出眾,但是現在豐田似乎遇到對手了,還是很有競爭力的對手。
采用雙電機的本田i-MMD系統
電機越多性能越強?本田,混動技術界的“掃地僧”
研發出一套能用、好用的混動系統是一項很困難的事情,用十年磨一劍來形容混動技術的研發也并不過分,所以大多數車企都是集中火力先突破一種技術方案,然后在該方案的基礎上逐步擴展產品的種類。但擁有諸多黑科技產品的本田似乎在研發新技術這件事上擁有無限的精力。2012年年末,本田一下子對外披露了三款新一代混合動力系統:
用于低端車型,使用一顆電機的i-DCD(Intelligent Dual Clutch Drive,智能雙離合驅動)系統;
用于中端車型的,使用兩顆電機的i-MMD(Intelligent Multi M ode Drive,智能化多模式驅動)系統;
以及用于高端車型的,使用三顆電機的Sports Hybrid SH-AWD(Sports Hybrid-Super Handling-All Wheel Drive,運動化混合動力全輪驅動控制)系統。
本田為混動系統制定的模式非常清晰:在小型車輛上使用單電機的i-DCD技術,在較為強調運動性能的高端車型上使用三電機的Sports Hybrid SH-AWD技術。而在像雅閣這種偏向日常家用轎車的產品上,使用兼具性能與節油的雙電機混合動力方案。
高效省油的發動機
在混動版本雅閣上,同樣使用了一臺自身節油性能就很出色的2.0L阿特金森循環的發動機,這臺發動機自身的熱效率就已經高達38.9%,曾經創下過世界紀錄。本田在這臺采用DOHC雙頂置凸輪軸技術的發動機上下足了功夫,EGR廢氣再循環技術、本田獨家的i-VETC智能可變氣門正時系統(4500rpm以下使用燃油經濟凸輪,4500rpm-6500rpm的區間則使用高性能凸輪)在這臺發動機上都有應用。最終使得這臺內部代號被稱為LFA型的發動機具有最大功率143Ps/6200rpm,最大扭矩165Nm/4500rpm的動力輸出。
雙電機與高效的傳動系統
i-MMD系統中的兩臺電機分工明確,一臺主要用于發電的電機始終與發動機相連,另一臺電機則和驅動輪相連,負責驅動車輪行駛。車輛減速和剎車時由發電機負責能量回收和為動力電池充電等工作。這套被本田稱為電動耦合CVT系統的裝置共包含兩臺電機和一個離合器,兩臺電機都位于前軸上方,傳統橫置發動機的變速箱所在的位置,離合器則位于發動機和電機之間。
多家車企推出“深混”系統的產品
齊上陣,通用的雙電機+多行星齒輪方案
中國作為通用公司最大的市場,其在中國賣掉的產品數量占到全球所有銷售產品的1/3。所以通用對中國這市場非常重視,除了推出了只在中國銷售的別克君越全混動車型以外,在這次的北京車展上,我們還見到了邁銳寶XL全混動車型和凱迪拉克CT6 PHEV插電式混合動力車型。通用汽車全球驅動系統部執行總監Larry Nitz曾表示:在未來的5年內,通用將會在中國上市十款新能源汽車,產品覆蓋混合動力、插電式混動、增程式和純電動車型。目前通用的這三款混合動力車型使用的都是發動機+雙電機+多行星齒輪的混動系統,比豐田的那套混動系統還復雜。
通用的這三款混合動力車型可以分為兩類,混動版的君越與邁銳寶采用的雙電機+雙行星齒輪的搭配方式,根據美國環保署(U.S Environmental Protection Agency)公布的數據,混動版邁銳寶是目前油耗最低的混合動力中型轎車。
而凱迪拉克混動版使用了更為復雜的雙電機+3組行星齒輪混動系統,新開發的具有3組行星齒輪、5組離合器的全新EVT(Electrically Variable Transmission)變速箱。新變速箱能為混動版CT6共能提供3種行駛模式的選擇:正常(Normal)、運動(Sport)和保持(Hold)。其中Hold模式的功能是把動力電池的電量充滿后暫不使用,留到車輛行駛在城市等混合模式更適用的環境下使用。
發力追趕的自主品牌
在剛剛結束的2016北京車展上,吉利展出了一套雙電機混聯式混合動力系統的模型。這套系統是吉利與科力遠共同研發的,國內首款使用行星齒輪的功率分流式混合動力系統。這套系統和可能率先搭載在今年9月份上市的帝豪混動版車型上。
和之前介紹的幾款混合動力車型類似,吉利的這款混合動力系統也采用了發動機+雙電機+單行星齒輪的結構。據悉,這套混動系統會搭載一臺排量為1.8L的自然吸氣式發動機,配合發動機工作的兩臺電機最大功率分別為60kW和45kW,通過一組行星齒輪實現發動機與電機的相互協調。
看到這是不是覺得這套系統和豐田的的THS系統很像,豐田的行星齒輪機構位于兩臺電機之間而吉利的行星齒輪機構位于發動機和電機之間的。而且吉利的這套混動系統具有完全自主的知識產權,目前已經獲得了4項國際發明專利,32項國內專利。
編輯點評:做為最早開始研發混合動力系統的車企,豐田經過了深思熟慮后選擇了雙電機混聯式混合動力系統的解決方案。之后的實踐證明:這種難度最大的重混系統恰恰是節能效果最明顯的。所以各家車企紛紛推出或準備推出自己的混聯式混動系統,比如榮威旗下的e550、e950,長安的CS75插電式混動版車型等。特別是吉利的這套混動系統,具有多項技術專利并且對不同發動機的兼容性較好,非常值得期待。
(審核編輯: 滄海一土)
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