丰田混动未来是否面临挑战?
大家好,今天小编来为大家解答丰田混动未来是否面临挑战?这个问题,很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
丰田的混动系统究竟厉害在哪有什么缺点
“这世上只有两种混动,一种是丰田。另一种是其他”,这句话算是汽车界对丰田在混动技术上成就的最高褒奖,在很多车企传统汽油车还没有造明白的90年代,丰田就推出了当时的第一款混动车型——普锐斯,一时间站在了汽车技术蓬勃发展年代的制高点上。之后的丰田并没有满足于现状,把只在日本本土售卖的普锐斯带到了全世界,让全世界人民可以看到丰田是如何在这项技术领域里从0做到1的,不断的完善技术细节和申请专利,早就了丰田迄今为止都难以撼动的混动老大地位。“THS power-split device hybrid”——动力分流,这便是丰田当下混动技术的关键所在,而关键中的关键则是实现发动机转速与车轮转速实时解耦的行星齿轮,它是由与一号电机相连的太阳轮,与发动机曲轴输出相连的行星轮,与传动这相连并且为之最靠后的外圈齿轮构成,如下图所示。
工作原理在汽车起步阶段,动力直接由2号电机驱动与车轮相连的齿圈齿轮,避开了发动机此时的低效率区间,发动机也是不工作的。如果汽车突然提高了对动力的需求,发动机则开始介入,与发动机直接相连接的行星架与2号电机共同发力驱动车辆,而此时的一号电机则是通过反向运转进一步提高动力响应。此时汽车的动力来源实际有三个,兼顾了动力性与燃油经济性。
而在中高速巡航工况时,发动机动力经由行星架直接带动外齿圈驱动车轮运转,此时的一号和二号电机则是再对动力有需求时再介入,这是因为,中高速的巡航对发动机而言是可以实现高效率运转的,已经达到了省油的目的。在刹车时,THS系统则可以利用两个电机实现动能回收。在这里我们就能看出,丰田混动系统的核心理念就是尽量避免发动机在低效率区间参与工作。要么不工作,要么就直接在高效率转速区间参与工作,再加上两台电机的调节作用,让热效率已经非常高的发动机又达到了一个新的高度。
但是这台被人称作外星科技的混动系统难道就没有缺点吗?首先在这套混动系统中,发动机输出的动力要经过多重齿轮结构才能参与到车轮的运转,中间确实存在内燃机功率的损失,而且无可避免,只能说通过后期的不断优化,把动力传输的损失尽量降低。第二就是在纯电行驶时,为了保证足够的平顺性,整个行星齿轮结构都是处在运转的工况下,包括与发动机曲轴相连的行星齿轮固定架。虽然此时的发动机实际上并没有喷油点火工作,但是活塞依然会被反拖着上下运转,完全是在做无用功,而发动机内部的机械磨损是不可能消失的,这也导致了一定的功率损失。
就目前为止,丰田的这台混动系统还是相对完美的。不过随着通用和本田对混动系统研究的不断深入,新的效能更好动力性更强的混动系统也展现了最新的成果,比如本田的I—MMD,在国内的混动雅阁上就搭载了。
丰田、本田的混动车有什么缺点
丰田一向自视甚高,把自家的混动技术当压箱底的宝贝,用两万多个专利保护得严严实实的,不许别人伸一个手指头。近来却一下子变慷慨了,去年宣布开放专利,这几天又有新闻说要把整套THS混动系统都授权广汽等友商使用。丰田的算盘打得很复杂,但其中肯定有一个原因,就是现在THS混动系统没以前那么香了,再这么捂下去,好多机会就浪费了。
让丰田THS混动花容失色的,就有本田的i-MMD。1997年丰田THS一发布,确实有点巧夺天工的意思,思路之清奇、结构之精妙,一时间业界惊为不可多得。丰田用专利严防死守,其它汽车公司看着眼馋也只好绝望地绕道而行,没想到本田经过几轮折腾,最终于2013年搞出了个i-MMD,跟丰田THS完全不是一个套路,但省油效果一点也不差(甚至略好)。
最初有句话叫“世界上只有两种混动,一种是丰田的,另一种是其它的”;等本田i-MMD出来又改成“世界上有三种”;其实到了今天,这句话又该改了,毕竟比亚迪和现代又有新绝招,尤其是比亚迪的插电混动,性能飙到飞起,一时无人能及。
“两田”混动可谓汽车节油技术的两朵奇葩,即降低了油耗,又提升了驾驶体验。其中的好处,大家听得比较多,这次,我们重点挑刺,说说它们的缺点,这可以让消费者对混动技术的印象更完整,在选车时心里更透亮。
挑刺之前,先简单了解一下混动系统,要不,刺都不知道从哪里挑。
汽车上搞混合动力,无非是为了省油;混合无非是油电混合,把汽油发动机和电机的动力混合在一起。
虽然电机也提供动力,但从根儿上说,混动车上电机的动力还是发动机提供的,驱动汽车的所有能量来源,就是加到油箱里的那几十升汽油。
混动系统省油,办法主要是三个:
一是给发动机减负,尽量在最省油的转速区间工作;
二是如果发动机输出的动力多了,多余的部分就用来发电,存到电池里;
三是在减速或制动时,把汽车的动能变成电能回收到电池里。
混动车上的发动机,跟普通车上的略有不同。你可能已经注意到了,这种发动机特别强调热效率,比如丰田到处在说:混动版2.5发动机热效率高达41%;本田混动版用的2.0发动机,热效率也达到了40.6%——都是全球顶尖水平。
混动车的发动机出工时可以挑挑拣拣,一般只干最省力的活儿,起步、加速之类的苦活儿累活儿,要么有电机帮衬着,要么干脆全交给电机去干,所以这种发动机在设计和调校上就可以不顾很多工况,一门心思就是省油。为了提高热效率,不惜牺牲掉一些动力性能。
混动技术基本的诀窍,就是让发动机和电机各自发挥强项,互帮互助,工作流程大致如下:
电机有个先天优势,只要一动就能输出最大扭矩,混动车的起步就靠它,这时候是电驱动。
但混动车的动力电池容量小,靠电机驱动跑不了多远。这时候,发动机就该干活儿了,进入“混动状态”。“两田”的混动系统都有小妙招,能用电机先带着发动机转起来,拉到合适转速再点火,这样的好处,一是发动机一点火就在省油的转速区间运转,二是启动的振动很小,基本感觉不到。
如果需要加速,发动机和电机就一起使劲儿;如果车开得比较平和,发动机出的力会有富余,这时候,多余的动力会带着发电机发电,再存到电池里。
在汽车减速或刹车时,转动的车轮会带着电机发电,把汽车的一部分动能变成电能,回收到电池里。
发动机本来就省油,还尽量只在省油的状态下干活儿,再把普通汽油车上白白流失的能量变成电能存起来,用来驱动电机——油就是这么省下来的。能省多少?同等车比的话,混动比汽油车百公里能省个两三升。
丰田的THS和本田的i-MMD从结构上看完全不是一回事儿,但省油办法无非就是这三点。至于各自的结构是啥情况,非专业人士很难搞懂,搞不懂也没关系,不影响挑刺。
既然说到这儿,还是要顺便聊聊混动车的几个优点。它不光是能省油,由于起步阶段用的是电机,没有发动机的噪音,显得特别安静;电机一动就能输出最大扭矩,混动车的起步和中低速的加速反应快,提速能力强,开起来嗖嗖的。电机还能调整发动机的转速,动力衔接平顺,再加上“两田”的混动没有“档位”,开起来非常顺溜,什么换挡顿挫之类,根本不存在。
混动系统也真是不容易,处处精打细算,把边边角角的能量能用的全用上了。说了这么多,重点不是表扬,而是为挑刺做准备,不了解点混动的A面,也就不好理解它的B面。
在汽油车的基础上,混动车多了一套电驱动系统,动力电池、电机、电控一个都不能少。更麻烦的是,要把发动机和电机的动力“混合”在一起,还要和谐相处,这是非常费脑筋的。丰田的独家秘籍是一套由行星齿轮组构成的动力分流装置,本田的独门绝技是电驱+直驱和厉害的算法,两套东西的研发成本都不是小数目。
虽然少了一个汽油车上的变速箱,但混动汽车的成本还是明显要高,在多次降价之后,同品牌混动版比汽油版车型一般要贵出两万以上。
研发混动车,主要目的是为了省油。油是省下了,性能却会受一些拖累。
起步和中低速区间,在可以瞬间输出大扭矩的电机加持之下,混动车加速能力比同级燃油车要好,但一到高速区间,就虚了。
上边说到,混动发动机在调校上是怎么省油怎么来,跟同排量发动机比起来,最大输出功率要低一大截。比如丰田凯美瑞双擎上用的2.5升发动机,最大输出功率131kW,也就相当于汽油版凯美瑞2.0升的水平,差距很明显。
这位说了,混动上不是还有电机吗?电机和发动机加起来,动力比汽油车牛多了吧?
账不是这么个算法。具体来说,丰田和本田的路数也不一样。
丰田混动的核心就是那套行星齿轮组动力分流装置(与双电机一起组成E-CVT),这套东西,巧妙地把发动机、驱动电机、发电机三个动力源糅合到一起,三方分工协作,配合默契。但世上难有完美之事,这套机械结构有个先天局限,就是发动机和驱动电机都无法使出全力去推动汽车跑。发动机最多只能使出7成多的驱动力,其余的会用于发电;驱动电机受发电机转速的牵制,发力也只能适可而止。
丰田凯美瑞双擎版,发动机最大功率131kW,驱动电机最大功率88kW,两个加起来共219kW。但你看双擎版标的“系统最大输出功率”才160kW,只比汽油版2.5自吸发动机的154kW略高。
本田混动系统的结构和丰田大异其趣,大部分工况下是用电机驱动。所谓混动模式,不是发动机去参与驱动,而是带着发电机发电去给驱动电机“加力”;只有在较高速度巡航时,发动机才会“直联”,直接驱动汽车,但这时,电机又歇了。
简单来说,在本田混动结构中,发动机和电机不会同时驱动汽车,车子的动力性能,主要取决于那个功率更大的驱动电机。混动版雅阁上用的电机最大功率才131kW,中低速度区间,仗着电机的先天优势,加速力道甚猛,但到了高速区间就开始泄劲。
再说点吹毛求疵的话,“两田”的混动车正常开挺安静,很有点高级感;但急加速的时候,发动机声嘶力竭简直要吼破嗓子,究竟还是底气不足。
上边说到,混动省油有三法宝,这三招,到高速工况下就都不好使了。所以,混动车跑高速不怎么省油。
第一个法宝是尽量让发动机在省油的转速区间工作。在高速行驶时,混动车的发动机拉高转速才能提供足够的动力,脱离了转速“舒适区”,这个状态下没法儿省油。
第二个法宝是用发动机多余的动力发电,变成电能存起来备用。在高速行驶时,发动机吃奶的劲儿都使出来了,哪儿还有多少余力可供发电?
第三个法宝能量回收。在高速行驶时,大多数时间是巡航状态,减速和刹车大幅减少,也没有多少能量可供回收。
所以,混动车跑高速,油耗跟同等动力的汽油车区别不大。
还有一些可以吹毛求疵的地方:比如混动车中低速区间也不总是安静,电池电量不足的时候,发动机也会突然启动;比如天冷时,发动机暖机速度慢,可能出现机油增多之类的毛病。
汽车厂商研发混动车主要为省油,混动车确实也省油,但人们买混动车真是为了省油吗?
混动版百公里油耗比同等动力的汽油车能低两三升,跑一万公里也就能省下一千多块钱,你可以算算要跑到多少里程才能省回两万块的差价。买辆卡罗拉双擎版跑网约车还是很划算的,但大量私家车一年连一万公里都跑不到,省不省那点油钱,意思不大。
对很多人来说,混动车真正吸引他们的,是那种科技感和新鲜的驾乘体验。混动车给人“技术含量很高”的感觉,起步悄无声息,提速反应灵敏,行驶顺滑流畅,还能在不知不觉间神秘地节省汽油。有人觉得这种车很高级,多花个三万两万的也值。
对于那些对动力要求比较高的人来说,“两田”的混动就差点意思了。现在2.0T遍地跑,零百加速7秒不算啥,相比之下,混动在城里跑跑还行,真跑到远方去浪,还是涡轮机更爽。
挑了半天刺儿,说实在的,“两田”的混动最大的毛病就是“贵”,如果再便宜一些,比如只比汽油车贵一万块,啥都不用说了,买它!
“两田”混动车的可靠性也不用怀疑,虽然混动系统听上去很复杂,实际上“两田”混动的机械结构并不复杂,甚至比配备自动变速器的汽油车还要简单。“两田”的混动车上市多年,混动系统的故障率很低,动力电池的寿命也够长,质保政策也不错(丰田动力电池质保8年或20万公里;本田动力电池质保10年或20公里)。
这两天看到消息,按最新发布的“节能与新能源汽车技术路线图2.0”,对混动汽车的政策支持力度会加大,丰田向友商成套售卖混动系统看来也是踩着政策的点儿去抢市场。接下来,本田肯定也会有动作,现代、比亚迪之类也不会袖手旁观,随着混动的大规模推广和竞争的展开,进一步降价也指日可待。
混动车其实挺尴尬的,真正在乎油钱的那些人买不起,买混动车的人,又不怎么在乎油钱,所以,不光要省油,还是降价吧。?文/傅雪峰
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