豐田車省油的秘密,獨一無二的油電混合系統

2021-02-15 玩車實驗室

在世界各國擁抱電動汽車的大背景下,各大汽車品牌也順勢推出了自家的電動汽車,而行業巨頭豐田卻顯得有些特別,這個2018年全球汽車銷量top2品牌,一度對電動汽車的前景表示堪憂,近年來在純電動汽車領域一直都顯得很安靜,在全球最不看好電動汽車的車企排行榜上,豐田汽車絕對排在數一數二的位置。

事實上,豐田對電動汽車的研究從未停止過,上世紀就投資巨資成立了專門的研究部門,但這麼多年下來,一直沒解決成本居高不下,難以市場化的問題。隨著與特斯拉的合作在2017年終止,豐田最後一點耐性也被消磨乾淨,暫時放下了純電動汽車,徹底轉向全力推廣油電混合動力技術。

雖然混動汽車到這些年才為人所知,但它的歷史卻非常悠久,早在上世紀六十年代,就有車企有了開發節能汽車的意識,而二十年前,當其它車企還在想方設法提高內燃機效率的時候,豐田已經開始將混動技術研究日益完善,並在1997年於日本市場第一次推出Prius。

這款車通過複雜的行星輪結構,在成功保留電機和發動機各自優點的前提下將它們融為一體,在用車習慣、駕駛、保養等方面都跟燃油車保持一致,同時還能將油耗直接降低30%以上。人們第一次體驗到油電混動這種黑科技,揭開了市場上油電混合動力發展的序幕,發展到現在已歷經四代,站在今天的歐美大街上一眼望去,豐田混動汽車已然佔據半壁江山。

截止2019年2月,豐田混合動力汽車銷量已經超過1300萬臺,在沒有售出任何一臺電動汽車僅靠混動車的情況下,豐田就已經創造了業內排放的最低值,足見技術實力之成熟。接下來就為大家介紹一下,豐田混動相關的一些內容

混動指的是汽車動力不再單一的由汽油燃燒產生化學能組成,而有兩種或以上的能源或能源轉化器作為驅動能源,目前主流的混合動力是油電混合。

混合動力汽車的分類方法很多,這裡簡單介紹最常用的分類方式:

1. 串聯式混動簡單說就是發動機先發電,然後電能輸送給電動機帶動汽車。這種方式結構簡單,易於控制,發動機工作效率最高,但發動機尺寸較大,會損失較多能量。

2. 並聯式混動:電機與發動機並聯存在,汽車可以由發動機和電動機單獨或共同驅動。這種方式系統體積和質量都較小,佔據空間少但結構複雜,控制困難,排放也高於第一種。

3. 串並聯混合混動:串並聯結合,發動機一部分輸出功率給車輪,一部分給發電機發電。這種方式節能效果最佳,但也存在結構和控制邏輯複雜,總布置困難等問題。

在形容豐田混合動力時,業內有這麼一句話:「世界上的混合動力有兩種,一種是豐田的,一種是其它公司的」足見其在業內的統治地位。

田的THS是一款極具代表性、誕生時間最長、較為穩定可靠、無需額外充電的混合動力系統,也是目前市場中最成功的的混合動力。主要部件採用阿特金森循環的高燃效自然吸氣發動機、永磁鐵電機、行星齒輪機構、發電機、高性能鎳氫蓄電池組、動力控制單元、功率控制單元組成。

其中的逆變器與高壓電源電路組成了功率控制單元。發電機、電動機之間採用交流電來傳輸電能,蓄電池組內部則採用直流電,系統中有專門的逆變器負責兩者之間的轉換。汽油機、發電機與電動機之間動力的合成、分配以及傳遞都由同一個動力控制單元完成。

這類系統的工作原理異常複雜,這裡概述一下大致原理。

1車輛處於啟動、起步、慢行等低速狀態時,汽油發動機此時的效率很低,而電動機在這種情況下能高效穩定的運行,此時混合動力系統中只依靠蓄電池組為電動機提供電能驅動車輪,汽油發動機處於停機狀態。

2. 車輛處於高速行駛階段,混動系統使用發動機作為主要動力來源,此時發動機直接驅動車輪,根據行駛狀況(蓄電池組電量過低或車輛處於高速行駛狀態)可將部分動力分配給發電機,產生電能和發動機一起驅動車輪。

3. 當車輛需要提高速度時,豐田混動採用兩種動力全開的模式,此時蓄電池和發動機同時為電動機供能,電動機為汽車提供動力,兩者結合可以使車子在短時間內獲得同級車難以匹敵的速度。

4. 汽車需要減速時,豐田混動系統進入再生制動回收模式,簡單來說就是通過減速時輪胎的旋轉力帶動電動機運轉,產生電能存儲到蓄電池中。車子減速時因為摩擦而散失掉的熱量,此時也會被轉化為電能和前者一起回收到蓄電池組中。

上面介紹了一下豐田混動的配置和工作原理,從理論上說它當然不是最好的,市場上也存在原理和效率優於豐田的混動系統,但無一例外都不是豐田的對手。從使用效果上來看,豐田的混動是最牛逼的在不同條件下完成化學能和電能轉化的同時,還能保證整套系統高效率,低故障運行。最重要的是,豐田成功的降低了這套系統的使用成本,在不需要政府補貼的前提下,豐田混動汽車以更低的油耗,更好的駕駛體驗,一樣的價格在排放要求極其嚴格的歐美市場大放光彩,連續多年拿下銷量第一桂冠。

 和一直飽受材料和效率困惱的純電動汽車相比,豐田混動車碾壓式的續航裡程,更高的電能轉化速率,更快捷的電能轉化方式,更平民的價格,成功獲得了市場的認可。和同級別燃油車相比,豐田混動用更少的油行駛同樣的路程,降低用油成本,經濟效益明顯,飽受消費者青睞。

各國對排放和油耗的要求日益嚴格,如何節能減排是每個車企都面臨的難題,新能源汽車目前碰到了的瓶頸短時間內難以解決,現階段的混合動力依舊是市場的寵兒,豐田的成功也是必然的結果。

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