寫這篇文章我主要想通過自己的實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年開始認真思考是否要購買普銳斯的,但由于當時價格過高(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:“負分!差評!滾粗!”),和融合了自己的一些思考,認為混合動力是這樣的:
1、低速使用電機,速度提升后使用發(fā)動機;
2、電池通過滑行/剎車回收能量進行充電;
3、使用效率較高的CVT變速箱進行傳動;
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,認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:使用阿特金森熱循環(huán),對經(jīng)濟工況進行極端優(yōu)化,相比普通發(fā)動機和上一代的1.5L發(fā)動機,經(jīng)濟工況的轉(zhuǎn)速范圍更大,雖然從指標來說,73kw的功率和142NM的扭矩根本不值一看,但這個發(fā)動機是整個THS系統(tǒng)高能效中最重要一環(huán),為整個系統(tǒng)進行優(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構(gòu),THS中的ECVT實際上是一個行星齒輪結(jié)構(gòu),通過齒輪將發(fā)動機/一號電機(MG1)/二號電機(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)合進行。THS系統(tǒng)車輛的前進/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現(xiàn)。簡單點理解,這就是一個兩個電機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),容量很小(相對于增程混合動力/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,這里不詳細解釋),系統(tǒng)僅使用40%~80%部分的容量區(qū)間(通過發(fā)動機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)(詳細指標可參考Carzone大大的車庫文章),能耗的降低進一步提升了整車的能耗,降低夏天制冷消耗的能量;
5、一會是電動機一會是發(fā)電機的MG1和MG2:豐田的宣傳資料中總是宣傳MG1是發(fā)電機,MG2是電動機,但實際上MG1做電動機的時間一點也不比MG2少,MG2做發(fā)電機的時間也一點也不比MG1少(再次強烈鄙視豐田的宣傳策劃,負分!差評!滾粗?。?,實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/都是電動機的情況。
6、能量來自于發(fā)動機,但不限于發(fā)動機:混合動力車輛的能源主要來自發(fā)動機,所以高效的發(fā)動機、一會是發(fā)電機一會是電動機的雙電機、能讓發(fā)動機一直高效運作的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;當然,對勢能的利用以及對發(fā)動機產(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。
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有多么的嚴重!THS之所以高效,是因為在不同的工況下,用更經(jīng)濟的驅(qū)動方式替代掉了傳統(tǒng)的驅(qū)動方式,是通過電機和電池對熱機技術(shù)的一個極大的補充,絕對不僅僅是實現(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)動機的效率,合理的讓發(fā)動機和電動機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)備高效的實現(xiàn)目標的表現(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)有個整體的認識。誰讓豐田的市場宣傳做得如此之差呢(差評!拿好不送?。绻麑λ懈钊氲呐d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到了~
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