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豐田混動(dòng)系統(tǒng)之電機(jī)調(diào)速的奧妙

我們知道豐田混動(dòng)系統(tǒng)是依靠?jī)蓚€(gè)雙向直流交流變頻器來(lái)分別控制大小兩臺(tái)電機(jī)的速度和扭矩,如下圖

而變頻器可以四象限運(yùn)作,定義如下:

第一象限,電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn),電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩都為正。

第二象限,電機(jī)正轉(zhuǎn)回速或減速制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為正,轉(zhuǎn)矩為負(fù)。

第三象限,電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn),電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩都為負(fù)。

第四象限,電機(jī)反轉(zhuǎn)回升或減速制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速為負(fù),轉(zhuǎn)矩為正。

有圖為證

* 以下我們討論的都是內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的車(chē)輛狀態(tài),純電模式下MG1的確始終為空轉(zhuǎn)(但個(gè)人覺(jué)得那只是為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制的復(fù)雜程度,因?yàn)闆](méi)有了內(nèi)燃機(jī)這個(gè)冗余量,要做到兩臺(tái)電機(jī)的扭矩完全無(wú)級(jí)對(duì)應(yīng)很費(fèi)力)

1. 首先完全松開(kāi)油門(mén),進(jìn)入滑行狀態(tài)。注意三處劃紅線的地方,靠中間的是MG1的轉(zhuǎn)速,左下方的兩個(gè)分別是MG2和MG1的扭矩,其周?chē)€有其對(duì)應(yīng)的10秒內(nèi)波形圖--可以看到在MG1負(fù)向旋轉(zhuǎn)時(shí)扭矩為正,作為調(diào)速電機(jī)確保內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在1000左右,但此時(shí)不噴油。

2.另一段滑行中,當(dāng)你踩下剎車(chē)減速時(shí),MG2的發(fā)電量進(jìn)一步增加,而MG1維持原有狀態(tài),兩者轉(zhuǎn)速扭矩均相反。

3.那么滑行時(shí)有沒(méi)有MG1空轉(zhuǎn)的情況呢,當(dāng)然也是有的。

問(wèn)題來(lái)了,為什么豐田混動(dòng)系統(tǒng)需要提供上述兩種不同的滑行模式呢,很簡(jiǎn)單

因?yàn)榈谝活?lèi)情況中內(nèi)燃機(jī)雖然有轉(zhuǎn)速,但卻是沒(méi)有油耗的,也就是MG1上的扭矩產(chǎn)生了差速效應(yīng)推動(dòng)其在運(yùn)轉(zhuǎn)。

(注:我是用原廠行車(chē)電腦的瞬時(shí)油耗和累計(jì)油耗清零后反復(fù)實(shí)驗(yàn)論證得出的)

而為了進(jìn)一步避免Torque Pro的油耗顯示均存在偏差,下圖中我加入了空燃比曲線為佐證,可以看到箭頭所指的位置,在油耗歸零的時(shí)候,空燃比突然跳升到18以上,這是儀表能顯示的極值,實(shí)際處于斷油狀態(tài))

而第二類(lèi)情況內(nèi)燃機(jī)其實(shí)是有每小時(shí)1.1升左右的油耗的,也就是它在獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn),而MG2和MG1的轉(zhuǎn)速相互抵消,與它無(wú)關(guān)。

此時(shí)空燃比指標(biāo)的意義就顯示出來(lái)了,與零油耗時(shí)相比它處于14-15之間的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

至于何時(shí)選擇何種模式,根據(jù)目前的觀察主要是和速度有關(guān),當(dāng)車(chē)速接近或超過(guò)100km/h時(shí),由于風(fēng)阻的減速效應(yīng)急劇遞增,系統(tǒng)很難激活電動(dòng)滑行模式.而速度較低時(shí),會(huì)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的水溫和電池電量來(lái)選擇.

第一類(lèi)模式

滑行時(shí)MG1的扭矩總是穩(wěn)定在+6.5到+7.5之間,不踩剎車(chē)時(shí)MG2扭矩在-0.5左右,內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1000轉(zhuǎn)(上下波動(dòng)各不超過(guò)10轉(zhuǎn)),空燃比在18.12,實(shí)測(cè)油耗為零。

第二類(lèi)模式

滑行時(shí)MG1扭矩為0,不踩剎車(chē)時(shí)MG2扭矩總是穩(wěn)定在-7.5左右,內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速在900-990轉(zhuǎn)波動(dòng),空燃比在14.6上下,實(shí)測(cè)油耗為0.9-1.1升每小時(shí)。

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2016-02-14

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