提到混合动力汽车,丰田首先想到的是丰田。因为丰田在这个领域经营了很多年。因为推出了普锐斯、凯美瑞双发动机、雷凌双发动机等优秀的混合动力型号,在混合动力技术方面越来越完善,成为了名副其实的行业标杆。(威廉莎士比亚,Northern Exposure,)但这并不意味着没有挑战者。最近,以“黑科技”闻名的本田推出了号称搭载“世界最高效率混动系统”的雅阁艺童车型。以今天广汽丰田雷凌为例,看看这两套关注度高的混动系统,谁更好?
广汽丰田雷凌双引擎
丰田自1997年第一代普锐斯上市以来,销售了900多万台混合动力机型。这些汽车共节约了220亿升汽油,减少了5800万吨二氧化碳的排放。这些节能减排成果基本都在国外取得,从2015年开始,丰田的混动车型将以国产方式在中国发挥威力。
雷凌双发动机的动力总成技术水平介于THS II和THS II之间,可以说是THS 2.5系统。我将从发动机、动力分区装置、PCU、电池等四个方面介绍雷凌双发动机动力总成的技术特点。
发动机
雷凌双引擎搭载的引擎是型号8ZR的1.8L阿特金森循环引擎。随着混动车的普及,阿特金森循环也逐渐为人所知。与常规自动循环引擎相比,Atkinson循环引擎在进入压缩行程时会延迟进气阀,从而减少活塞的实际压缩行程,从而使压缩行程小于扩展行程。因此,燃料的能量会释放更多,从而获得更高的热效率和燃料经济性。阿特金森循环发动机存在低转速扭矩不良问题,不适用于燃油车。但是,由于混合系统中驱动电机的存在,这个问题已经不存在了。
这台发动机还使用EGR废气再循环技术。EGR废气再循环(Exhaust Gas Re-circulation)装置可以将发动机排出的部分废气返回进气歧管,与新鲜混合物一起进入气缸重新燃烧,从而提高燃料经济性,减少氮氧化物NOx排放。
这个引擎在所有参数上都相当于第三代普锐斯。在某种程度上,雷凌双引擎动力总成可以说是直接来自第三代普锐斯。但是为了满足国民对动力的要求,TEMC调整为提前最大扭矩的爆发。另一方面,第三代普锐斯的发动机最大热效率达到38.5%,但考虑到国内油品,雷凌双发动机的热效率有望调整。
PCU
在PCU中,雷凌发动机采用了非常先进的技术。PCU是电源控制单元的缩写,主要有三个作用。首先,将电池输出的201.6V电压转换为电动机所需的650V电压的升压。更高的电压有助于提高效率和减少损失。二是将电池输出的直流转换为三相交流永磁同步电机所需的三相交流的功率转换。第三,12V输出,将电池输出的201.6V转换为车辆设备所需的12V。
用于雷凌双引擎动力总成的PCU采用了第四代普锐斯的最新技术。与第三代普锐斯相比,PCU重量减少了15%,体积减少了35%,新引进了低损耗组件,使PCU的能量损失减少了20%,大大提高了输出功率密度。
电池
从第一代普锐斯开始,丰田在混动车型上继续使用镍氢电池。截至今年7月,丰田共累计销售了800万辆混合动力汽车,其中99%都使用了镍氢电池。
丰田更喜欢镍氢电池,不仅成本低,主要在于镍氢电池对温度不敏感,安全性高,寿命长。丰田使用的镍氢电
池经过了一系列的检测,可以保证在-20℃的环境中保持85%以上的放电容量,在55摄氏度的环境中保持90%以上的放电量;另外,还需要经过50%变形量的挤压、刺穿、高出跌落、加热,以及过冲、过放、短路等极端条件之后依旧保持无爆炸或着火的情况发生。这些测试使整个系统的可靠性和安全性得到保证。
雷凌双擎动力总成采用了最新的镍氢电池,通过采用最新的冷却系统,大幅提升了电池系统的冷却效果,并以此实现了燃油经济性的提升。每个电池单体的电压为1.2V,容量为6.5Ah。6个电池单体组成一个电池模块。而整个电池包由28个电池模块组成,总电压为201.6V,总的电量则是1.31kWh。电池包位于后排座椅之后,占据了一部分行李厢的空间,其尺寸为787X407X210mm,重量为41kg。在电池这一项上,雷凌双擎混动动力总成用到了第四代普锐斯上THS Ⅲ系统的最新成果。
双擎动力总成:改进自普锐斯
广汽本田雅阁·锐混动
本田的混合动力系统似乎很少被人们所提及,但实际上本田对于混合动力技术的研究已有二十余年,并形成了三大混动技术的发展方向,分别是采用单电机方案的i-DCD系统、采用双电机方案的i-MMD系统、采用三电机方案的SH-AWD系统,其中广汽本田·锐混动采用的便是i-MMD系统。
这套双电机混动系统i-MMD的硬件包括:2.0L阿特金森循环双顶置凸轮轴(DOHC)汽油发动机、双电机电动CVT、控制双电机工作的动力控制单元(PCU),以及由高功率锂离子电池和DC-DC变频器等构成的智能动力单元(IPU)等。
发动机
前文已经提到,阿特金森发动机几乎是现在混合动力车型的必选装备,不过本田为这款发动机配备了更多的技术,从而实现更高的动力输出和燃油经济性。
双电机系统中也被本田称为电动耦合CVT,但它与传统的变速箱还是有很大区别的。系统包括两台电机和一个离合器,两台电机都位于前轴上方,传统横置发动机的变速箱所在的位置,离合器则位于发动机和电机之间。它们各司其职,发电用电机(generator)始终与发动机相连,主要用于发电;驱动用电机(motor)则和驱动轮相连,用于驱动车轮行驶。在减速和制动的时候,发电机还可以回收能量进行充电。
PCU
在PCU(功率控制单元)方面,本田使用了由京滨(Keihin)制造的包含逆变器和转换器的PCU,与以往产品相比,这款PCU体积减小了23%,重量减轻27%,而输出功率却提高了27%。取得这样的成果与采用了低损耗IGBT(绝缘栅双极型晶体管)集成电路是分不开的。
电池
本田将锂离子电池更换为松下制造的方形电池,使得锂离子电池的体积减小了11%,重量减轻了6%,容量同样为1.3kWh。
总结:看完上述文章,我们不难发现雷凌双擎所采用的的混动系统技术基础更为成熟,并且更注重稳定性,而雅阁·锐混动所搭载的混动系统,更多的追求技术的先进性,可靠性有待验证。从性能上来看,两套混动系统相差无几,但是镍氢电池有着更好的寿命和稳定性,让雷凌双擎的混动系统占据了一定的优势。
锐混动:i-MMD混合动力系统
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