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揭秘丰田核心混动技术


世界上有两种混动,一种是丰田混动,另一种是其它混动。

丰田混动经历23年、千万辆车考验证明可靠性,其混动车动力电池系统寿命基本能达到车体寿命同步,即使动力电池出问题维修成本也不高。

丰田的THS混动系统最大的特点就是“混”的明白,行星齿轮混动系统几乎是目前市面上平顺性最好的混动系统,也是目前最成熟、应用最广泛、面世最久的混动系统。行星齿轮组做动力分流最神奇的地方就是可以把发动机的动力同时分配给传动系统与发动机,当然也可以把发动机与电动机的动力同时合并后共同驱动车轮,由于行星齿轮组的特性,整个动力分流的过程中非常顺滑,动力衔接是无缝的。

丰田这套被称为THS(Toyota Hybrid System)的系统主要是由两个电机,一个发动机以及一套动力分配装置组成,由PCU(功率控制单元)控制整套系统的运转。

简单说来,发动机和电池电机各有所长,我们想办法把发动机尽可能固定在最低燃耗的转速,在额外需要动力的时候用电池电机的高扭矩输出特性,二者有效结合。

可以这么说,THS-II是真正的"混合动力"。为什么呢?因为它依靠极为精密复杂的结构和超级复杂的计算,让发动机和电动机可以在大多数时间同时驱动车辆,在享有常规动力车型的直接感和平顺性的基础上,带来常规动力车型不可企及的燃油经济性。

丰田的THS-II追求的是电动机和发动机间的互补,低速和加速过程,由扭力更直接、更大的电动机来提供主要动力来源,而在巡航和高速行驶中,发动机则扮演主角来提供平稳的动力输出平台,此时电动机多为辅助输出。

同时借助一块电池,就像是电脑的“内存”,把来不及处理的动力保存在其中。

丰田由于结构设计因为行星齿轮始终无法解耦,使得无论何时动力都需要分配给两台电机,所以导致能量在多次转换过程中被消耗浪费,但丰田THS Ⅱ省油的关键是在行星齿轮。

丰田THS系统中,通过对行星齿轮组特性和对齿轮齿数的巧妙设计,以及通过油门踏板位置信号、车辆驾驶条件和蓄电池的充电状态,计算出发动机目标转速等信息,从而确定发动机在该时速下最佳转速是多少,再对MG1进行控制,通过对MG1的控制来对发动机进行调速,使得发动机在任何情况下都尽量地保持在一个较为经济的工作区间,这时丰田THS系统省油的关键。

丰田THS是采用了一套被称之为PSD(Power Split Device)的行星齿轮结构作为整个混动系统的核心,结构非常精妙,并且可以实现变速功能,因此这套系统又被称为eCVT,但其实丰田THS是没有传统的变速箱的。

这套系统中,发动机只要在运转,就几乎无时无刻的不在发电。中低速的时候,发动机带动1号电机(副电机)正转发电,2号电机(主电机)在驱动;超过临界速度(82km/h)之后,1号电机反转,与发动机共同驱动车辆前进,2号电机则转化为发电机。这一切都是在行星齿轮结构下进行的能量分配,发动机的能量几乎没有浪费。这种混动模式一般称之为混联结构,属于强混。

在低速区发挥力量的电动机与在高速去发挥力量的发动机互相补充,以最佳效率充分发挥驱动性能,使低油耗/低排放与强劲行驶一举两得。丰田的混合动力车根据行驶条件,可单独使用电动机驱动,也可同时使用发动机和电动机驱动,两者智能切换,按需分配。此外,电动机还可当做发电机工作,边行驶边给电池充电。丰田的混合动力车,靠发动机和电动机组合驱动。所以丰田的车子在能量损失上往往都很少。


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