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简谈丰田4代普瑞斯最新混动系统的平行轴结构

真的好久没回来了!

一方面是这两年里借着限牌和限行的东风,国产新能源黑科技们风生水起,让丰田这套许久不曾更新的混动系统显得失去了光泽,当然我也觉得比亚迪和荣威那样的插电式混动其实更符合中国广大三四线城市和社会主义新农村的用车实际.

另一方面自己去年也又换了车,混动凯美瑞被空间无敌的8座MPV替代了(因为是传统动力,也就懒得更新车库了),说实话--除了起步和低档位加速(当然还有油耗),匹配优良的传统AT并不比混合动力的体验来的差多少--如果你在欧美乘坐过当地的各种丰田混动出租车感觉就会更明显.

THS在很多方面堪称完美,特别是它通过行星齿轮结构实现的电机四象限调速调扭简直就是脑洞大开的创新,但是在我的使用过程中,它依然有几个短板

1.在达到上一代THS设计的内燃机启动极限前大速度纯电行驶(50-67km/h)或者高速电动滑行(70-120km/h,内燃机低速运转但不喷油)时,地板油的全力加速会非常的滞后,原因在我之前的文章里已经提及过了,就是太阳轮电机需要经历急剧的旋转方向转换才能利用到内燃机功率发电,且正负转速落差达到10000转以上,此过程在1-2秒的时间里完成已属奇迹.但它也的确影响到了驾驶者的体验

2.内燃机介入的那一下还是有感觉的,基本相当于一次换档冲击,而有的行驶状态下闯动还比较明显.原地启动时更是全车都会摇晃.

3.高速公路巡航时,太阳轮电机的转速也被动偏高,导致ECVT中电气回路的占比无法进一步下降,因此相比于同等工况下纯机械连接的传统车辆油耗优势不明显

而以上三项其实都是与原先集成式的行星齿轮设计本身有关

从上图可以看出,由于两台电机和内燃机都被布置在同一行星齿轮结构内,因此造成了2个问题

1.受限于整个动力分配器的大小和零件尺寸,两台电机之间齿比关系受到了约束,也就使得太阳轮电机的转速相对于车轮的速度偏高

2.内燃机所在的行星齿轮与外齿圈电机(也就是车轮)的结合过于紧密,使得运作启动瞬间的扰动传递比较直接

那么现在来看一下丰田发布的P4

新一代平行轴结构的好处在于,MG1(也就是图中标的发电机,但其实它的功能并不限于发电,而是调速调扭)在设计与车轮的对应齿比时可以不再受并联电机MG2的约束(而反过来说MG2也被解放,不再受动力分配器的限制可以单独充分考虑扭矩放大的减速齿比)

由此带来的结果就是,

1.按照上一代的模型,100km/h纯电行驶时MG1的转速可能要上到7000转+,而现在也就是4500多转(相当于原先设计在67km/h时的水平),因此不再需要内燃机运转来平抑.

2.由于内燃机所在的动力输入轴与车轮所在的输出轴之间齿轮接触面积大幅减小,启动时所产生的冲击会相应变小

3.MG2不再受动力分配器的限制可以单独充分考虑扭矩放大的减速齿比

4.高速巡航时,MG1的转速也会相应下降,通过电气回路的损耗会下降,因此油耗得到改善

最后,希望早日看到新一代普瑞斯的车库建成,大家猴年快乐

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2016-02-14

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