豐田混動與本田混動,是兩條完全不同的技術路線上,都走到極緻的典型!此文會詳細對比一下二者的技術路線與優劣。
世界上隻有兩種混動,一種是豐田混動,另外一種是其他混動——這句話足以說明豐田混動系統THS(Toyota Hybrid System)的曆史地位。崇高的曆史地位來源于兩個方面:
一方面是銷量,豐田普銳斯車型是迄今為止,累計銷量最高的混合動力汽車。另一方面是技術,作為最早推出量産車型的廠家之一,豐田早在近20年前,第一款混動就直接推出了最精妙的構型系統。為何不是曆經挫折後才終成大器呢?為何一下子就讓豐田找對路,并通過專利霸占了這個技術路線呢?這讓我在研究混動構型曆史時,時常感到贊歎!
豐田混動最有特點的結構,是使用了行星齒輪。與汽車的一般變速器不同,它不是單輸入、單輸出,而是雙輸入、單輸出。而混合動力的“混合”是啥意思?就是發動機 電機的雙輸入嘛,與行星齒輪真是絕配!具體的技術原理就不在此展開,隻給出下面的一個直觀示意圖,以及一個勝過千言的視頻。
行星齒輪機構在運轉的時候,能讓人感受到機械之美。而深入研究才能知道,它的根本價值并不在于此。
了解發動機的同學都知道,發動機是個壞脾氣,轉速太高或太低,轉矩太高或太低,都會導緻效率急劇降低。而混動為啥省油?簡單的一句話就是“伺候好發動機的壞脾氣”。豐田混動系統的根本價值在于:在發動機可以機械傳動驅動車輪的前提下,使發動機的轉速與轉矩同時解耦!從而在系統構型層面,具備了“伺候發動機壞脾氣”的最大自由度。讓我們把豐田混動與其他混動作一個對比:
傳統車:在任一時刻,車輛速度決定了發動機轉速(根據檔位不同,倍數不同);車輛負載(可簡單理解為油門深度)決定了發動機轉矩,均不解耦。
串聯混合動力: 發動機的主要工作是驅動電機發電,與車輛速度和車輛負載均沒有關系(同時解耦),但與車輪沒有機械連接,這導緻必須有發動機發電——電動機放電的過程,效率低。
并聯混合動力: 發動機可以通過機械傳動驅動車輪,但車輛速度決定了發動機轉速。
豐田混合動力: 發動機可以通過機械傳動驅動車輪,但車輛速度不決定發動機轉速,車輛負載也不決定發動機轉矩。
在别家小孩還在練武當入門劍法的時候,豐田就已經揀到了《九陽神功》開始修習了,也就難怪跑得快,爬得高了。豐田還申請了專利,讓别家小孩揀了《九陽神功》也不能練,真是壞!
當然,也有的小孩名叫雪佛蘭,由于爸爸(美國)比較厲害,也可以偷偷地練,豐田和豐田的爸爸也不敢說啥。對了,還有個爸爸也挺厲害的,根本不在乎專利那套東西,讓孩子們該練就練,可惜的是,這家孩子們都沒揀到《九陽神功》——行星齒輪加工不出來,也是一聲歎息吧。
關于THS系統還有不少有趣的故事,參見我的另外一篇文章
通用Volt是如何“規避”豐田Prius的THS專利的?
各大車廠的混合動力系統中,有哪些是與豐田THS相似的?這些車廠如何規避豐田THS專利呢?”
本田混動——厚積薄發,終成大器
回歸正題,豐田混動的構型,除了在跑高速時略有不足之外,堪稱完美。技術宅”本田輸在了起跑線上,在構型上又難以另辟蹊徑,所以一直以來聲勢與銷量上都相差很遠,實在也是沒有辦法。
本田的i-MMD系統構型較為簡單,為典型的P1 P3混動,可以工作在純電驅動模式、混合動力驅動模式與發動機驅動模式下。從構型上來講, i-MMD系統唯一的優勢就是在發動機直驅模式下,跑高速比豐田混動要強一些。然而,咱們買混動可不是為了跑高速的啊……
由于構型上的劣勢,技術宅的本田混動就注定被壓制嗎?那可不是“技術宅”本田的性格啊,本田走的是一個大音希聲,大象無形的路子——既然構型上有繞不過的鴻溝,那我就從構型上的每一個零部件去下功夫啊!所謂混合動力,最終不就是為了“伺候發動機壞脾氣” 嘛,那我可以讓發動機的脾氣好一點,讓電機、電池也更優秀一些,讓标定工作做得更細緻一些,最終一樣可以達到目的。
不得不說,這條路要更艱辛一些,要做的工作也更多。但“技術宅”本田就像武俠小說中的郭靖,一步一個腳印,厚積薄發,最終也成為一代大俠。
a) 發動機
新開發的混動系統專用2.0L阿特金森發動機采用了VTEC技術,凸輪相位可變,将阿特金森循環控制在最佳狀态,比上一代混合動力系統中的2.0L發動機燃油經濟性提高了10%。這
是世界上熱效率最高的量産發動機,達恐怖的38.9%。
與發動機配套的高效PCU(Power Control Unit)也實現了高度的集成,實現小型化輕量化。輕量化是最有效的提高能效的方法啦。
b) 電機系統與電池系統
本田的工程師将原有電機的圓形銅線改為了方形銅線,優化了銅線的繞組密度,不僅使新電機的體積和重量降低了23%,更是将功率提升了11千瓦,扭矩提升了8牛米。新一代PCU動力控制單元也降低了23%的體積和28%的重量,可以直接搭載在變速箱内。IPU智能動力單元也比上代體積降低了11%,重量減輕了6%。綜合所有因素,整個系統比上代系統的體積和輕量化都得到了極大地提升。不愧是技術宅,電機電池都做到如此深入。
c) 綜合能效
說了那麼多細節,最終咱們關心的,還是集中到一個指标:每升汽油,本田與豐田到底誰跑得遠
到底是骨骼神奇略勝一籌,還是厚積薄發笑到最後呢?
根據日本能源部門的測試結果來看,雅閣混動燃效30公裡/升汽油,綜合輸出功率158千瓦。凱美瑞混動燃效23.4公裡/升汽油,綜合輸出功率151千瓦。換言之,雅閣混動不僅動力更強,經濟性還更好。
根據國内标準測量出的油耗為4.2L/100km,相當不錯。雅閣混動,将i-MMD這種P1 P3構型利用到極緻,使用了熱效率最高的發動機,在輕量化上又做了如此多的工作,因此綜合能效優于凱美瑞混動,我是相信的。但差距竟能達到30%這麼大嗎?由于不了解測試工況、測試方法等細節,我也不好下結論。
從題主的提問口氣來看,應該對新能源汽車比較關心,但并不是很了解技術細節,同時又很可能會購買新能源汽車的同學。那麼,我在此做一個科普,對比一下市面上幾種不同的新能源汽車。
混動(HEV):無論是豐田混動還是本田混動,其最終能量來源都是汽油,電池中的電能,也是發動機燒汽油發電發出來的。油耗比傳統燃油車要低很多。部分地區還有新能源汽車補貼。混動車的一個特點就是用起來和傳統車一樣,比較方便,不用考慮充電的事情;購置成本也比插電混動要低。
純電動(EV):沒有發動機,最終能量來源是電能。電能很便宜,缺點就是續航裡程低,有時候沒機會充電,就歇菜了。有補貼,補貼額數萬。
插電混動(PHEV):相當于混動與純電動的結合,在混動車上裝一個很大的電池,既可以充電,也可以燒油。考慮到純電驅動的部分,油耗比混動還要低。但由于電池比較貴,購置成本最高。但PHEV要求車主每天都能找到充電的地方,否則,由于車重比HEV大,油耗反而會高。據新聞報道,很多比亞迪秦的車主是從來不充電的……
1. 如果您所在的地區,您所喜愛的品牌,插電混動有補貼:
插電混動>混動>純電動
2. 如果您所在的地區,您所喜愛的品牌,插電混動無補貼但充電方便:
插電混動=混動>純電動
3. 如果您所在的地區限購,而插電混動與純電動可以挂E牌:
插電混動>純電動 (大部分地區不準混動挂E牌)
4. 我已經決定了要買混動或插電混動,買哪個車型呢?
喜愛的品牌(真愛大于一切)>質量可靠性(新能源車還不成熟哦) >綜合油耗>技術細節
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