对于丰田混动我们并不陌生,从2005年丰田就将第一款混动汽车率先投入中国,经过20多年的发展,丰田已经将混动的概念深深植入了人们心中,即便是自主品牌在新能源领域蓬勃发展的今天,提起“混动”这个词大家第一时间还是会想到丰田。
为什么叫智能电混双擎?
在过去20多年里丰田的混动产品是没有任何竞争对手的,时至今日在面对各品牌的快速成长的背景下,第五代智能电混还能不能再次带领丰田继续制霸新能源领域呢?在面对当下智能化、电动化和网联化快速发展的形势下,丰田的混动技术也发展到了第五代。在今年3月23日,广汽丰田推出了首款搭载第五代智能电混双擎的雷凌。
雷凌的智能化是全方位的,但其中最能体现雷凌智能化特点的就是丰田独有的智能动力驱动系统。第五代系统依旧延续了THS-II架构,这套架构从2003年开始一直沿用至今,这套混联架构20年过去后依旧是市场中最复杂、最高效同时也是把高效和动力结合的最完美的一套架构。
到底混动有多少种?
现在有许多品牌和媒体在区分混动类型时都会陷入按照电机位置进行划分的误区,比如当电机与发动机驱动皮带链接在一起时称为P0架构、把电机放在曲轴这一侧称为P1架构、放在变速箱的输入端一般称为P2架构,其实这种分法之说明电机位置的差异,并不能证明混动结构的区别。我们常开玩笑说,世界上混动只有两种,丰田和其他。这句话只所以会流传甚广有其根本的原因是丰田在混动技术上独树一帜的强大。
其实混动标准的区分有三类,第一类就是串联类,简单来说串联类的发动机只是用于发电,通过发动机带动发电机发电,再将发出来的电能再传输给大的电机进而驱动车辆行驶。这类产品其实就是一款单动力电动车,与纯电动车的差别就在于可以选择插电或者不插电,所衍生出来最出名的产品就是我们耳熟能详的增程式新能源车型。增程式最大的特点就是结构非常简单,最大的优点就是发动机在中低速的燃油表现非常亮眼,因为发动机不参与直接驱动车辆,只需要发电,可以将转速一直保持在一个最省油的转速区间,而且可以通过减配降低传动系统的损耗将热效率做到一个非常高的水平。但增程式最大的缺点就是由于是单擎动力,不能全速域都拥有优秀的表现,高速的表现没有任何优势。
第二类就是并联,所谓并联对车辆来讲就是双动力驱动,既有发动机又有电动机。并联式车型最大的优势就是动力强劲,许多追求动力性能的车型也大多选择这种混动形式。但同时缺点也非常明显,电动机要驱动车辆必须在电池有电的前提下,一旦电池亏电或是没电,车辆会变成一辆携带大量负重的燃油车。由于携带大量电池组发动机负荷增大,油耗会变得非常高。
有一种混动叫丰田
第三类就是丰田的混联结构,它结合了串联与并联的优势,有效的解决了两者的缺点,让串并联深度融合,做到能耗和性能两者兼备。从1997年第一代普锐斯开始一直到如今第五代的雷凌双擎一直使用的是这套混联架构,所以说丰田是世界汽车电动化的引领者并不为过。
这套混联架构的核心就是行星齿轮,它作为架构核心有两个非常重要的功能,第一个就是PSD动力分配,简单来说就是将发动机的动力通过行星齿轮分为油驱动和电驱两部分,油驱部分动力直接驱动车轮;电驱部分直接带动发电机发电,将电能传输给电动机后再去驱动车轮。我们知道车辆在不同的驾驶状态下电动机的表现和发动机的表现完全不同,而PSD最大的特点就是可以让油和电同时驱动车轮,所以PSD可以根据车不同车速、油门的深浅不同来无级调配油驱和电驱的比例,利用两者的优势互补来实现全速域的动力表现。除了动力分配之外,行星齿轮的还可以起到变速箱的作用,它可以通过调节发动机转速和车轮转速之间的比例,对发动机转速进行精准的微调,使得发动机可以在全速域内实现高效率运转。
可能有朋友会问,从1997年到现在二十多年一成不变凭什么说丰田这套混联架构技术先进?其实理由很简单,因为这套架构足够完美,只需要对三电系统进行提升就可以保持它的先进性。第五代智能电混系统同样没有对整体架构做出调整,也是对三电系统进行了换代更新。第五代与第四代双擎系统最大的区别就是对“电”的强化,这次换代将三电系统中电动机的小型化高功率作为主要优化目标,让电驱占有更重要的比例。功率从第四代的53kW升级到现在的70kW,做到了和1.8L自然吸气发动机72kW的功率基本持平。除了提升电机功率,这次升级还做到了电机小型化的同时将扭矩进一步提升,电机转速也达到了每分钟17000转以上。由于转速比例的原因如果电机转速过低在车辆高速运行时电机就无法介入,只有电机转速足够高才有电驱在高车速的时候提供介入的可能性。
三电系统全新变革
全新的双擎系统是通过在“转子”和“定子”两方面做出改变来实现电机方面的提升。第五代智能电混双擎依旧使用转子是永磁体的永磁同步电机和使用扁线电机绕组的外部定子线圈组合。通过优化磁极分布和对外部定子线圈的扁线电机绕组线端头部分进行优化,让全新的电机无论体积还是重量都能做到比第四代更小、更轻。除了在电机方面的改变,全新雷凌所搭载的E-CVT变速箱在壳体方面也进行了轻量化设计。通过采用干式油底壳让变速箱润滑油的动态油位降低,同时采用让黏度降低50%的低黏性机油,不仅在温度极低的情况下依旧可以降低变速箱齿轮之间的阻力提升燃油经济性,还进一步降低对变速箱的损耗。除了电机的提升,变速箱的设计和齿轮系的结构也都做出了相应的优化,这一些列的改变可以提升变速箱的传动效率,让全新的双擎动力系统油耗进一步降低。
在细节上全新混动系统也做出了许多提升。作为混合动力系统的大脑中枢,PCU控制单元通过IGBT功率开关实现对电机和发电机转速的控制,进而调配电驱和油驱之间的分配比例。IGBT超高的耗电量把PCU变成了一个高能耗的电子设备,而丰田通过降低耗电量在降低了能耗的同时也进一步降低了油耗。而且在此基础上,丰田还通过将电磁切换频率提高到人耳朵听不到的频段,降低了IGBT在高低压转换时造成的电磁噪音。与此同时因为智能化的提升,车辆电子系统增加电气化耗电比以往需求变大,全新系统还提升了PCU高压转低压时的电量,增加了直流12v的输出。
除了电机和电控上的变化,全新的混动系统在电池上也做出了优化,从上一代的镍氢电池换成了密度更高的三元锂电池,进一步实现小型化、轻量化。三元锂电池输出的电能的提高也满足了强化后电驱系统的需求,当急加速时三元锂电池可以输出强大的电能满足更强的加速,有效的提升了工作效率。如今市场上流传着一种电池越大越好的观念,而在丰田的理念中电池反而越小越好。众所周知在保证性能不变的情况下将电池做到更小是非常困难的,但时更小的电池却可以带来更多优势。比如更小的电池可以带来更轻的重量,有效降低油耗;而且电池越小安全性越高,一般情况下的新能源车型因为电池过大都要将电池安装在车辆底部,在碰撞中电池自燃的风险非常高,而更换了小电池的雷凌却可以将电池安装在车辆最安全的后排座椅底部,油箱的斜上方。并且小电池因为温控简单代价更低,无论是冬季预热还是夏季降温都可以有效降低能耗,增加续航里程。
“能小则小,性能不缺”成为了这次升级的关键,第五代混动系统的综合功率从第四代的90kW提升到了101kW,增加了12%;电机功率从上一代的53kW提升到了70kW,增加了32% 。运动版的0-100km/h加速在实测中达到了9.65秒,这个数据已经超越了许多2.0L自然吸气发动机,甚至和2.5L V型六缸发动机的锐志也只有不到一秒的差距。而且相比同级别插电混动的产品在WLTC工况下的油耗也要更低。官方所公布运动版车型的百公里油耗为4.32L/100km而在实测中运动版车型的油耗却达到了4.08L/100km,所以全新第五代智能电混双擎相比第四代有了质的飞跃。
混动才是最优解
如今市场中的混动产品五花八门,那为什么要选择广汽丰田的智能电混双擎而不选择现在更热门的插混系统呢?因为插电混动的核心在于混动,而不是插电。与目前市场中串联、并联或是串并联切换式混动不同,第五代智能电混双擎不需要在油驱和电驱之间切换,而是靠行星齿轮进行调节两者之间的比例,从起步到高速全速域始终使用双擎驱动,即是电驱又是油驱。省去了离合器、没有磨损更不需要液压系统,变速箱油只需要起到润滑和冷却的作用无需加压,让变速箱油的寿命变得更长,大大提升了平顺性。
客观的说插混如果不插电就是HEV,两者并没有本质的区别。如果一定要购买一台插混车型一定要看车型的HEV是什么,因为插电谁都会插,而混动并不是所有人都可以做的很好。从实用角度考虑HEV要比插混的实用性强很多,目前市场中的插混车型电池容量一般在10-20kWh之间,而第五代双擎系统的电池从上一代1.3kWh的镍氢电池,更换为了1kWh左右的三元锂电池。1kWh和10kWh的重量相比孰轻孰重无需多言,换句话说如果不具备插电的条件最好不要选择PHEV车型,因为不插电不仅会增加油耗还会增加安全风险。而且考虑到电池寿命问题,第五代智能电混双擎的电池还通过智能控制电池的电量,将充放电次数延长到了几十万次的水平。
全新第五代智能电混双擎系统体积更小、重量更轻、性能更完善、经济性也更好,在动力性能方面甚至可以达到更高排量的内燃机水平,同时有害气体的排放更少。既解决了燃油车油耗高、不平顺、噪音大、维修贵的问题,又能弥补纯电动高速动力有限、续航短、充电和里程焦虑的问题。最重要的是丰田混动可以根据你的驾驶习惯,通过不断对PCU进行调节从而得出一个在保证燃油经济性的情况下满足你的驾驶需求。所以如果要选择一款车型,无论从技术还是实用性角度考虑丰田混动都是更好的选择。
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