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我所理解的丰田混动——THS是如何实现节油的?

写这篇文章我主要想通过自己的实践来给小伙伴们浅入浅出的解答这么几个问题:

在购买普锐斯前,我对混动的理解是怎样的?

我是06年开始认真思考是否要购买普锐斯的,但由于当时价格过高(30W+)更郁闷的是居然没货,最后投入了本田拖拉机的阵营。从丰田给的资料(对丰田的宣传部门我只有一句话:“负分!差评!滚粗!”),和融合了自己的一些思考,认为混合动力是这样的:

1、低速使用电机,速度提升后使用发动机;

2、电池通过滑行/刹车回收能量进行充电;

3、使用效率较高的CVT变速箱进行传动;

通过以上见解,结合我平时自己驾驶常规动力车型对油耗分布的经验,认为大部分混合动力车都是应该如此,所以,我还真的在2010年的时候,非常认真的考虑想要置换思域hybrid(现在想起来,真心好在没买思域hybrid),直到我购买了普锐斯,对混动的理解还仍旧停留在此。

那么,THS的系统到底是怎样的?

疯舔的混动系统叫做THS,目前已经发展到II代,以使用在普锐斯上面的那套最为典型,下面的分析更多的是基于我对实践和一些技术文章的理解(对数据和模型方面有更多需求的童鞋可以去围观THinkhard大大的车库文章):

1、功率和扭矩都被人鄙视但却最重要的发动机:使用阿特金森热循环,对经济工况进行极端优化,相比普通发动机和上一代的1.5L发动机,经济工况的转速范围更大,虽然从指标来说,73kw的功率和142NM的扭矩根本不值一看,但这个发动机是整个THS系统高能效中最重要一环,为整个系统进行优化;另,此头在2010年被评选为世界十大鸡头之一。

2、叫CVT但却没有钢带的ECVT:这里的CVT并不是大家常见的那种通过钢带改变圆周来改变传动比的那种机构,THS中的ECVT实际上是一个行星齿轮结构,通过齿轮将发动机/一号电机(MG1)/二号电机(MG2)刚性连接在一起;与普通的MT/AT/DSG/CVT完全不同,没有离合器,没有液力变矩器,没有钢带;发动机的转速、功率和扭矩的输出靠的是MG1/MG2的调速联合进行。THS系统车辆的前进/后退/加速/减速/停等/空挡等所有的情况均通过这套齿轮组实现。简单点理解,这就是一个两个电机加几个齿轮组成的全速刚性连接的变速器;

3、专司雪中送碳的动力电池:貌似过时的镍氢材质,容量很小(相对于增程混合动力/纯电来说),体积也很小,重量更是很轻得很的动力电池,为了保证数十万次级别的充放电能力(对这个电池寿命有疑问的童鞋请参考Carzone大大的车库文章,这里不详细解释),系统仅使用40%~80%部分的容量区间(通过发动机充电的最大容量上限是60%,剩余20%的余量用于保证滑行和动能回收的能量收集),容量虽小,但在这整套系统中起到“削峰填谷”的重要作用;

4、全电气化的车载设备:从空调到水泵,从转向助力到刹车助力,全车电器化使得车载用电器的效率极端优化,整个发动机舱见不到一条传动皮带,普锐斯的空调是直流变频空调(详细指标可参考Carzone大大的车库文章),能耗的降低进一步提升了整车的能耗,降低夏天制冷消耗的能量;

5、一会是电动机一会是发电机的MG1和MG2:丰田的宣传资料中总是宣传MG1是发电机,MG2是电动机,但实际上MG1做电动机的时间一点也不比MG2少,MG2做发电机的时间也一点也不比MG1少(再次强烈鄙视丰田的宣传策划,负分!差评!滚粗!),实际上在不同的工况下,MG1和MG2的身份均会产生变化,但不会出现都是发电机/都是电动机的情况。

6、能量来自于发动机,但不限于发动机:混合动力车辆的能源主要来自发动机,所以高效的发动机、一会是发电机一会是电动机的双电机、能让发动机一直高效运作的ECVT、能够让多余能量被储存的动力电池,组成了整个THS系统,缺一不可;当然,对势能的利用以及对发动机产生动能的回收,也是能量来源的两个方面,对势能的回收是开源,对动能的回收则是节流,避免了浪费。

7、能量被转换多次但仍旧高效:这并不能说明能量被多次转换有什么好处,只是从侧面证明了我们对化石燃料的浪费有多么的严重!THS之所以高效,是因为在不同的工况下,用更经济的驱动方式替代掉了传统的驱动方式,是通过电机和电池对热机技术的一个极大的补充,绝对不仅仅是实现了“纯电力驱动”或者是“简单的能量回收”如此简单而已!

THS系统工作起来和传统车辆和其他混动车辆的区别在哪?

对THS系统进行了一个粗略的介绍后,接下来我们就通过类比的方式,来说明THS系统是如何做到低油耗的,阅读此表将对THS的工作模式有大致的认识。

针对不同工况的工作情况,我简单的列了个表,详见下图:

完全看不清楚有木有?XCP总是改首页但车库功能一直很烂有木有?为了弄这篇文章的排版我搞了一下午有木有?!

不过难不倒我,想看清晰版的小伙伴们点此看高清大图:

http://t.cn/8kcbRaI

总结:

——THS的本质是充分挖掘发动机的效率,合理的让发动机和电动机工作在其最佳效能区间下的产物,是一整套精妙的系统,通过简单的硬件设备高效的实现目标的表现。

本篇文章的目的仅是希望通过简单的描述让小伙伴们对THS系统有个整体的认识。谁让丰田的市场宣传做得如此之差呢(差评!拿好不送!),如果对它有更深入的兴趣,推荐Carzone大大和Thinkhad大大的车库文章。

希望本文能给部分小伙伴们解惑,这样我的目的就能达到了~

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2013-12-05

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