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話題

我所理解的豐田混動——THS是如何實(shí)現(xiàn)節(jié)油的?

寫這篇文章我主要想通過自己的實(shí)踐來給小伙伴們淺入淺出的解答這么幾個問題:

在購買普銳斯前,我對混動的理解是怎樣的?

我是06年開始認(rèn)真思考是否要購買普銳斯的,但由于當(dāng)時價格過高(30W+)更郁悶的是居然沒貨,最后投入了本田拖拉機(jī)的陣營。從豐田給的資料(對豐田的宣傳部門我只有一句話:“負(fù)分!差評!滾粗!”),和融合了自己的一些思考,認(rèn)為混合動力是這樣的:

1、低速使用電機(jī),速度提升后使用發(fā)動機(jī);

2、電池通過滑行/剎車回收能量進(jìn)行充電;

3、使用效率較高的CVT變速箱進(jìn)行傳動;

通過以上見解,結(jié)合我平時自己駕駛常規(guī)動力車型對油耗分布的經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為大部分混合動力車都是應(yīng)該如此,所以,我還真的在2010年的時候,非常認(rèn)真的考慮想要置換思域hybrid(現(xiàn)在想起來,真心好在沒買思域hybrid),直到我購買了普銳斯,對混動的理解還仍舊停留在此。

那么,THS的系統(tǒng)到底是怎樣的?

瘋舔的混動系統(tǒng)叫做THS,目前已經(jīng)發(fā)展到II代,以使用在普銳斯上面的那套最為典型,下面的分析更多的是基于我對實(shí)踐和一些技術(shù)文章的理解(對數(shù)據(jù)和模型方面有更多需求的童鞋可以去圍觀THinkhard大大的車庫文章):

1、功率和扭矩都被人鄙視但卻最重要的發(fā)動機(jī):使用阿特金森熱循環(huán),對經(jīng)濟(jì)工況進(jìn)行極端優(yōu)化,相比普通發(fā)動機(jī)和上一代的1.5L發(fā)動機(jī),經(jīng)濟(jì)工況的轉(zhuǎn)速范圍更大,雖然從指標(biāo)來說,73kw的功率和142NM的扭矩根本不值一看,但這個發(fā)動機(jī)是整個THS系統(tǒng)高能效中最重要一環(huán),為整個系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化;另,此頭在2010年被評選為世界十大雞頭之一。

2、叫CVT但卻沒有鋼帶的ECVT:這里的CVT并不是大家常見的那種通過鋼帶改變圓周來改變傳動比的那種機(jī)構(gòu),THS中的ECVT實(shí)際上是一個行星齒輪結(jié)構(gòu),通過齒輪將發(fā)動機(jī)/一號電機(jī)(MG1)/二號電機(jī)(MG2)剛性連接在一起;與普通的MT/AT/DSG/CVT完全不同,沒有離合器,沒有液力變矩器,沒有鋼帶;發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率和扭矩的輸出靠的是MG1/MG2的調(diào)速聯(lián)合進(jìn)行。THS系統(tǒng)車輛的前進(jìn)/后退/加速/減速/停等/空擋等所有的情況均通過這套齒輪組實(shí)現(xiàn)。簡單點(diǎn)理解,這就是一個兩個電機(jī)加幾個齒輪組成的全速剛性連接的變速器;

3、專司雪中送碳的動力電池:貌似過時的鎳氫材質(zhì),容量很?。ㄏ鄬τ谠龀袒旌蟿恿?純電來說),體積也很小,重量更是很輕得很的動力電池,為了保證數(shù)十萬次級別的充放電能力(對這個電池壽命有疑問的童鞋請參考Carzone大大的車庫文章,這里不詳細(xì)解釋),系統(tǒng)僅使用40%~80%部分的容量區(qū)間(通過發(fā)動機(jī)充電的最大容量上限是60%,剩余20%的余量用于保證滑行和動能回收的能量收集),容量雖小,但在這整套系統(tǒng)中起到“削峰填谷”的重要作用;

4、全電氣化的車載設(shè)備:從空調(diào)到水泵,從轉(zhuǎn)向助力到剎車助力,全車電器化使得車載用電器的效率極端優(yōu)化,整個發(fā)動機(jī)艙見不到一條傳動皮帶,普銳斯的空調(diào)是直流變頻空調(diào)(詳細(xì)指標(biāo)可參考Carzone大大的車庫文章),能耗的降低進(jìn)一步提升了整車的能耗,降低夏天制冷消耗的能量;

5、一會是電動機(jī)一會是發(fā)電機(jī)的MG1和MG2:豐田的宣傳資料中總是宣傳MG1是發(fā)電機(jī),MG2是電動機(jī),但實(shí)際上MG1做電動機(jī)的時間一點(diǎn)也不比MG2少,MG2做發(fā)電機(jī)的時間也一點(diǎn)也不比MG1少(再次強(qiáng)烈鄙視豐田的宣傳策劃,負(fù)分!差評!滾粗?。瑢?shí)際上在不同的工況下,MG1和MG2的身份均會產(chǎn)生變化,但不會出現(xiàn)都是發(fā)電機(jī)/都是電動機(jī)的情況。

6、能量來自于發(fā)動機(jī),但不限于發(fā)動機(jī):混合動力車輛的能源主要來自發(fā)動機(jī),所以高效的發(fā)動機(jī)、一會是發(fā)電機(jī)一會是電動機(jī)的雙電機(jī)、能讓發(fā)動機(jī)一直高效運(yùn)作的ECVT、能夠讓多余能量被儲存的動力電池,組成了整個THS系統(tǒng),缺一不可;當(dāng)然,對勢能的利用以及對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生動能的回收,也是能量來源的兩個方面,對勢能的回收是開源,對動能的回收則是節(jié)流,避免了浪費(fèi)。

7、能量被轉(zhuǎn)換多次但仍舊高效:這并不能說明能量被多次轉(zhuǎn)換有什么好處,只是從側(cè)面證明了我們對化石燃料的浪費(fèi)有多么的嚴(yán)重!THS之所以高效,是因?yàn)樵诓煌墓r下,用更經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動方式替代掉了傳統(tǒng)的驅(qū)動方式,是通過電機(jī)和電池對熱機(jī)技術(shù)的一個極大的補(bǔ)充,絕對不僅僅是實(shí)現(xiàn)了“純電力驅(qū)動”或者是“簡單的能量回收”如此簡單而已!

THS系統(tǒng)工作起來和傳統(tǒng)車輛和其他混動車輛的區(qū)別在哪?

對THS系統(tǒng)進(jìn)行了一個粗略的介紹后,接下來我們就通過類比的方式,來說明THS系統(tǒng)是如何做到低油耗的,閱讀此表將對THS的工作模式有大致的認(rèn)識。

針對不同工況的工作情況,我簡單的列了個表,詳見下圖:

完全看不清楚有木有?XCP總是改首頁但車庫功能一直很爛有木有?為了弄這篇文章的排版我搞了一下午有木有?!

不過難不倒我,想看清晰版的小伙伴們點(diǎn)此看高清大圖:

http://t.cn/8kcbRaI

總結(jié):

——THS的本質(zhì)是充分挖掘發(fā)動機(jī)的效率,合理的讓發(fā)動機(jī)和電動機(jī)工作在其最佳效能區(qū)間下的產(chǎn)物,是一整套精妙的系統(tǒng),通過簡單的硬件設(shè)備高效的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的表現(xiàn)。

本篇文章的目的僅是希望通過簡單的描述讓小伙伴們對THS系統(tǒng)有個整體的認(rèn)識。誰讓豐田的市場宣傳做得如此之差呢(差評!拿好不送?。?,如果對它有更深入的興趣,推薦Carzone大大和Thinkhad大大的車庫文章。

希望本文能給部分小伙伴們解惑,這樣我的目的就能達(dá)到了~

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2013-12-05

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