導讀:在混動領域,豐田無疑是行業(yè)中翹楚,這與其E-CVT的變速箱不無關系,簡單的設計,優(yōu)異的架構是豐田雙擎性能的保障,而輸在起跑線的本田,在豐田的E-CVT的專利壁壘前,只能另辟蹊徑研發(fā)自己的混動技術。
如果提及純電動汽車,大家腦海中肯定會出現(xiàn)特斯拉的身影,但要說起混動,恐怕恐怕很多人就會想起豐田了。有人曾提及:“世界上只有兩種混動,一種是豐田混動,另外一種是其他混動”,雖然這句話比較夸大,這與豐田多年來在華的推廣積累有一定關系,但也足以證明豐田混動在消費者心中的位置。
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我們在上一章曾經提及豐田混動,但也僅僅是簡要的解說了一下其行星齒輪變速箱,對于其細節(jié)的架構并未細致的分析,而在本期,我們就聯(lián)合本田,做一個簡要的橫向對比,除了理解其不同的混動架構之外,對于各自的優(yōu)勢也有一個簡要的了解。
提及豐田混動,就不得不說下行星齒輪變速箱,這是豐田混動的靈魂所在,這個稱之為E-CVT的變速箱,與CVT看似一字之差,但結構上卻風馬牛不相及。從架構來看,E-CVT真是太簡單了,簡單到很多人不認可它屬于變速箱,但在我們看來,正式由于簡單,才更顯其結構的完美。
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從具體運作原理來看,E-CVT由外齒圈和行星齒輪架、太陽齒輪組成,而其具體運作講解起來比較復雜,為了便于理解,我們先將其名詞為大家解釋清楚。
PCU:即動力控制單元(Power Control Unit),這是混動汽車中不可或缺的一部分,內部包含了電壓變換器和逆變器,電壓變換器我們看名字也應該清楚其原理,而逆變器的作用則是起到直流電與交流電變換,因為混動系統(tǒng)一般都搭載一臺大功率交流電動機,電池組提供的直流電,需要經過逆變器與電壓轉換器才能推動電動機運轉。此外,豐田混動系統(tǒng)包含兩個電動機,其中一號電機與太陽齒輪相連,二號電機則與外齒圈相連。為了避免大量的動力數(shù)據(jù)出現(xiàn),導致部分讀者難以理解,我們簡單從運行角度講解一下。
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首先,豐田混動并不是單輸出,而是雙輸出,簡單來說,即起步階段,需要一號電機開始介入,在起步后內燃機開始啟動并帶動運轉行星齒輪,而隨著速度的進一步提高,1號電機逐漸達到了其動力操控極限,這時候,系統(tǒng)開始啟動2號電機,通過單速減速器將動力傳導到車輪上,與內燃機共同工作。
而此時,連接太陽輪的1號電機的轉速開始下降,并開始發(fā)電通過逆變器供給2號電機,1號電機發(fā)的電力如果不能滿足2號電機的需要,電力的缺口則由電池組來彌補。反之,1號電機多余的電量則直接供給電池組,這樣,兩個電動機來回切換,即可發(fā)電亦可工作,可以使整車一直維持在合理的加速度區(qū)間,這即是豐田所宣傳的“雙擎”的含義。
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其實,在E-CVT領域,并不是僅僅只有豐田,通用亦另辟蹊徑研制出了屬于自己的E-CVT變速箱,并且在專利申請方面還要比豐田推出普銳斯早兩年,專利表述了雙電機加行星齒輪組組成的EVT變速機構,這個已經和現(xiàn)在通用混動系統(tǒng)的運作方式非常類似了,旗下車型如君威,君越,邁銳寶XL的混動版等均采用了此技術。此外,對于E-CVT技術覬覦已久的國內,雖然想要研發(fā)類似變速箱,如科力遠的THS,為了規(guī)避技術壁壘只能采用雙排行星齒輪,在結構上更為復雜,但也能看出,國內車企以及供應商已經開始有所動作了。
慢于一步的“技術宅”本田,在與豐田混動教技中,輸在了起跑線之上,但是生性孤傲的本田在豐田的E-CVT的專利壁壘前,只能另辟蹊徑研發(fā)自己的混動技術。
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本田的i-MMD系統(tǒng)構型是典型P1+P3混動,即一個負責發(fā)電,另一個負責驅動,并具備三種不同的行駛模式,分別是純電運行模式、混合模式以及發(fā)動機驅動模式,雖然本田稱,可根據(jù)不同的路況及需求切換行駛模式。但顯然玩了一把文字游戲,i-MMD混動系統(tǒng)只有在高速勻速的情況下才有可能直接通過發(fā)動機驅動車輛,其余情況均是純電或是發(fā)動機發(fā)電供電機驅動車輛。
雖然架構上的劣勢,使本田無法實現(xiàn)雙電機以及發(fā)動機同時工作,但P1+P3混動架構在變速箱末端的電動機的純電驅動和動能回收效率更為高效,且在急加速以及高速運行階段也明顯優(yōu)于豐田,這樣的技術路線也是非常符合本田“技術宅”的性格的。
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在專利壁壘的面前,“技術宅”的本田既然繞不過,只能從機構細節(jié)下功夫了。本田的i-MMD系統(tǒng)搭載了2.0L阿特金森發(fā)動機,該發(fā)動機采用了VTEC技術,凸輪相位可變技術,熱效率可達38.9%。并且,本田還將配套的高效PCU實現(xiàn)了高度集成化設計,以減輕其重量以及體積。此外,對于電動機結構上,本田將電機的圓形銅線改為了方形銅線,優(yōu)化了銅線的繞組密度,使電動機功率提升了11千瓦,扭矩提升了8牛米,并且體積以及重量降低了23%。
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而第三代i-mmd系統(tǒng),本田繼續(xù)對混動系統(tǒng)進行了優(yōu)化,其發(fā)動機熱效率已經達到了40.6%,高于上一代雅閣混動的38.9%。并且動力單元比上一代體積減少了32%,此外,本田電動機磁鐵則換裝了不含重稀土類元素的釹磁鐵。而搭載i-mmd系統(tǒng)的雅閣,油耗從之前的5.0L/100km降低到如今的4.9L/100km,可見,正是通過點滴的優(yōu)化,本田才能形成如今的技術優(yōu)勢。
通過“喪心病狂式”的輕量化以及結構改進,本田以細節(jié)彌補了架構的差距,將i-MMD這種P1+P3構型利用到極致。根據(jù)此前日本能源部門的測試結果來看,雅閣混動燃效30公里/升汽油,綜合輸出功率158千瓦。凱美瑞混動燃效23.4公里/升汽油,綜合輸出功率151千瓦。雖然測試的過程到底如何我們并不是很清楚,但從結果也應該可以看到,“技術宅”的本田,通過自身的努力,終于在混動技術上站到了豐田的面前,并且,本田在油耗和加速兩個重要的性能指標方面都是顯著優(yōu)于豐田的,至于這是本田在國內的宣傳重點,相信業(yè)內人士都是心知肚明的。