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远超纯电动的复杂-丰田混动运作模式全解析

很多人觉得电动车是未来的发展方向,所以其先进程度会较过度型产品的混合动力来的优越,其实不竟然......

最近拜读了Thinkhard达人的文章“混动的证明”和“电电混动”。其中对于THS工作模式的Torque截屏已经非常详尽细致。但是如作者自己所说的,他也期待看到对于3代普锐斯(和我的2010款混凯同属THS2)的图例。

由于2010款凯美瑞所对应的PID有不同,在此我先将主要的列出,方便对于Torque已经熟悉的车主可以使用

1. 先说一个Thinkhard在他的文章中没有提到的模式--就是发动机单独驱动车辆,两台电机同为发电机的状态。

可以看到,此时车速为48km/h左右,油门开度在26%,算一个标准的正常行驶,而两台电机的扭矩均为负值,且均为正向旋转,因此内燃机正在单独推进车辆。

可能是在普锐斯2代之后的THS都提升了发动机排气量,所以与Thinkhard不同的是,我在混动凯美瑞上观察到的内燃机单独驱动状态非常普遍,几乎随机一抓都是。

另外可以看到三次截屏的轮上功率都小于15kw,所以内燃机可以从容的运转在适宜工况下,并将富余的能量传导至电气回路。

而且,系统正是通过调节MG1和MG2的发电扭矩比例,来将相对固定的内燃机转速转换成实际车轮速度的。

看到这里,有人可能会说...切,你的Torque不准,那么我们接着看。

2. 当你更用力踩下油门后,MG2开始变身为电动机,助力车辆的前行。也就是Thinkhard所说的电电混动。

油门开度38%,MG2扭矩变为正值,MG1维持正转扭力为负,向电气回路提供能量。

再来一幅

可以看到,油门踏板在1/3-1/2时,一般这种混合推进就会出现。

*上述只是为了证明我的Torque和其他人的一样,并未故障。

3.再讲一个Thinkhard没有提到但非常关键的问题,ECVT的急加速(千万别又想到打滑之类的无级之谈)。

此时油门开度接近90%,MG1迅即达成自身最高转速(13000附近)的正向旋转,并且它的扭矩方向发生了变化成为正值,说明工作在电动机模式,以便让内燃机转速来到4500的最大扭矩区间,。

而同时MG2的扭矩也达到200牛米左右,也相当于一台峰值区间的2.0自然吸气发动机。

因此三者的扭矩叠加,最大化助力车辆的提速。

下图也是车辆加速,而MG1在协助内燃机的转速攀升。

需要说明的是此时的油门开度只有60%左右,因此MG1的转速就没有那么拼命了。

所以,对于混动车型而言,如果电池电量真的在最低位(SOC 40%--强制充电起始),是会一定程度影响它的急加速效率的,因为MG2将会被迫转换成发电机模式供给MG1。

*此外值得一提的是,B档模式下MG1也是正向旋转的电动机模式,内燃机则处于进气但断油的运转状态(当然如果速度比较低,内燃机并不会启动),MG2则始终处于中等水平的发电状态(-35牛米左右),因此松开油门的减速趋势比一般情况下明显的多,基本不用踩刹车。

如下图,从4.5秒处切入B挡,可以看到空燃比/MG1扭矩/内燃机转速的对应变化

再来一幅,另外在B挡模式下,气门正时提前的数值始终是5

4. 另外对于滑行模式,Thinkhard只提到了电动模式下的情况,如图

但是事实上当时速超过60,内燃机就会强制启动来平抑MG1的转速,而且还分为两种模式

a.可以看到油门踏板行程为0,MG1为反向旋转扭矩为正处于发电模式,MG2接近于空转只有微小的发电扭矩。-- 而之所以MG1的反向转速不能太高的理由,是为了缩短你此时急加速而导致它被迫被拉回正转高速区域的空窗期。

b.MG1负向空转,没有扭矩,而MG2承担起发电的角色。

至于上两种模式的轮换机制,我目前还没有发现任何线索,但是应该是与速度无关的。

另外从这些图例还可以得出一个结论,如果车辆高速前行而内燃机的转速不想维持在高位的话,MG1必须反向旋转

5. 巡航模式下,两台电机反转角色的图例。

时速72左右,内燃机转速仅1000出头,MG1扭矩为负工作在电动机模式补足车轮速度,使油耗维持在2.4个的超低水平。

而MG2仅依靠内燃机的剩余扭矩和车辆惯性发电,却可以看到此时电池居然还能得到1.4kw的能量输入。

再连来两幅,只要路面平坦多多匀速前行,你就可以获得极低的油耗数值。

可以看到,丰田的混合系统其复杂多样性远远超过了只有电机前进和倒车的纯电车型,也不是发电机独立的柴电潜艇模式,更不是那些打着“Hybrid”旗号在变速箱和发动机之间增加一台电机可以比拟的。

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2013-07-15

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