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

　　【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。

　　當(dāng)大家終于被加劇惡化的環(huán)境和各國(guó)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(zhǎng)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。

　　卡羅拉/雷凌雙擎這對(duì)姐妹花已經(jīng)在國(guó)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(guó)市場(chǎng)開發(fā)的車型。

　　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)力控制單元組成。

　　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)。

　　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(zhǎng)補(bǔ)短，共同提升整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的燃油效率。

　　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)。

　　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(zhǎng)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。

　　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）

　　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。

　　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?。而電?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)。

　　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。