现实版进化论 三代普锐斯混动技术革新解析

2012-02-19 21:03:32来源: 网易汽车

  从1997年开始,丰田普锐斯就成为市场上最具竞争力的混合动力车型,而全新一代的丰田普锐斯也准备好迎接新一阶段的挑战——重回中国市场。作为一个在世界上超过70个国家都有售的量产版混合动力车型,超过200万辆的累计销量也证明了其市场认可度,虽然上一代普锐斯也在国内小批量销售过,但是销量确实不值一提,而今中国市场对于节能高效且技术成熟的混合动力车型的渴望,推动着更适合中国国情的第三代普锐斯重返中国。那么对于这样一款我们消费者既熟悉又陌生的车型来说,新一代普锐斯有着哪些技术革新呢?我们从长计议。

  作为石油能源100%需要进口的岛国日本来说,汽车工业的发达与能源供应的紧缺始终不相称,作为传统能源到新能源之间的过渡产品,混合动力车型能够实现投入产出比的最大化,因此也是日系车企所最推崇的形式之一。日本最大的汽车企业丰田在1997年首次推出混合动力产品——代号XW10的第一代普锐斯,第一代普锐斯由于处于技术商品化验证阶段,因此最先仅供应日本本土市场,当时的车型配备了1.5 L 1NZ-FXE四缸发动机,采用了13.5:1的超高压缩比,最大功率却只有58马力,峰值扭矩102牛米;与传统动力配合的是288V的镍氢电池,电池比容量只有初级的600W/kg。电动机具有40马力的功率和305牛米的扭矩,使用行星齿轮组机构最为变速器。

第一代普锐斯(XW10)

第一代普锐斯(XW10)

  在2000年的时候,验证基本结束后第一代普锐斯进行了小幅技术升级,并全面推向以欧洲、美国为主导的国际市场,为了适合美国地广人稀车速高的特点,动力被着重提升。相同型号的发动机加入了VVT-i可变气门正时,同时适当缩小压缩比为13.0:1,使得其最大功率上升到70马力,扭矩提高到110牛米;混动部分也有所调整,电池电压降低为273.6V,比容量却增长为900W/kg,同时电动机功率达到44马力,扭矩提升到350牛米。凭借着5.7L/100km的油耗水平获得了北美超低油耗车型评级。

  普锐斯的诞生,虽然没有立即给世界汽车市场带来全新的竞争格局,但是也足以向世人展示量产的、成熟的、可靠的民用混合动力技术,因此第一代普锐斯也于诞生当年获得了1997-98日本年度车型的奖项,我想若是普锐斯能够同步推向国际市场,可能获得荣誉会更早一些。

  如果说第一代普锐斯是开山之作的话,那么第二代普锐斯就称得上是完全占领市场、奠定地位的作品,同时也是技术革新之作。

第二代普锐斯(XW20)

  代号XW20的第二代普锐斯与2003年推出,尝到甜头的日本人此时认识到美国市场的核心地位,因此第二代普锐斯首批投放了美国和日本市场。这一代普锐斯也是国产普锐斯的一个开始,高昂的售价虽然享受国家补贴,但依旧对普通消费者而言遥不可及,因此略显生不逢时。

第二代普锐斯(XW20)

  第二代普锐斯实现了混动系统的技术升级,汽油机依旧是第一代普锐斯上的那颗1.5L 1NZ-FXE VVT-i发动机,动力继续小幅提升至76马力,扭矩上涨到115牛米。混动部分最大功率67马力,峰值扭矩400牛米。虽然没有使用当时价格高昂的锂离子电池,依旧是镍氢电池,但是通过对于电池的小型化和轻量化,成功地将系统能耗降低,获得了更出色的节能效果,综合油耗降低至5.2L/100km。

  取得如此成绩,一方面归功于0.26的超低风阻系数,另一方面更要归功电子转向助力等电气设备代替传统机械取力设备,降低发动机的功耗。因此第二代普锐斯由于销售铺展更广阔,也在全世界范围内取得了大大小小十余个年度车型奖项。

  第三代普锐斯的代号相比大家也能猜到了,没错,就是XW30。在前作当中非常成功的低风阻系数的造型给了第三代普锐斯更多借鉴的机会,于是史无前例的0.25风阻系数诞生了,同时前两代产品的成功铺垫,也给了第三代普锐斯旺盛的市场需求,因此在2009年到2011年两年的时间里,第三代普锐斯销售突破了100万辆,一举成为最畅销的混合动力车型。

  负责普锐斯产品研发的总工程师大冢明彦表示,第三代普锐斯所搭载的THS油电混合系统(Toyota Hybrid System) ,在追求能源效率表现提升上,主要就几个方面加以着手进行。首先,是在能源管理的效能方面。

  由于Hybrid系统为传统内燃机引擎、电动马达和电池模组等多个系统整合而成。因此,能源的管理将是影响效率的主要因素之一。第三代普锐斯能源管理的进步,主要在于经验的累积下,发展出更有效的管理机制,并在电脑运算效能提升的基础下,可以更复杂的运算来达成管理效能提升。

  而就动力系统本身,第三代普锐斯与上一代车型最重要的差异,则在于换装1.8L汽油发动机。就混合动力系统的运作原理而论,电动马达及汽油发动机各司其职,在不同的行驶阶段,扮演不同的角色。大体来说,起步或低速阶段,主要由电动机负责,因为在这个阶段,通常是汽油机能源效率最差、污染排放最严重的阶段。但到了高速行驶阶段,由于汽油机运转效率高、污染排放低,因此是由汽油机运转为主。

第三代普锐斯与上一代车型最重要的差异,则在于换装1.8L汽油发动机

  前两代普锐斯所搭载的THS系统,仅采用1.5L的汽油机。在高速巡航时,低排气量的引擎需以较高的转速运转,这也让高速驾驶成前两代普锐斯的弱项。针对此,第三代普锐斯搭载的1.8L阿特金森循环引擎,通过加大排气量的方式,使最大功率自上一代的76马力,增加至第三代车型的99马力。排气量提高,马力、扭力同步上涨的情况下,最直接的收益,即在于汽油机动力主要所负责的高速巡航路段时,动力性能得以大幅改善。搭配CVT变速系统,第三代普锐斯在高速巡航时的发动机转速下降10%,此举也带来更为经济的燃油使用表现。

  除了排气量增加直接带来的马力上涨外,工程师也在许多发动机细节部分进行修改,以继续提升发动机效率。包括丰田首次使用的电动水泵设计,直接由电池供电,舍弃皮带驱动设计,降低对发动机输出动力的耗损,并可更精确的控制冷却水量。气门结构上,滚柱式摇臂设计也能降低内部机件摩擦力,进一步提升燃油效率。此外,诸如EGR废气再循环和废气热能再循环系统,皆是为提升内燃机效率所做的努力。主要负责驱动的电动机,第三代普锐斯则将减速齿轮整合于电动机内部,在提高扭力输出的同时一并缩减体积和重量,同时电动机动力输出提高至80马力。

第三代普锐斯将减速齿轮整合于电动机内部

  第三代普锐斯在电池上有了更多的选择,这也要得益于更丰富的车型设计,普通版普锐斯依旧搭载改进后的镍氢电池组,电压达到了650V,容量提升至1.4kWh;插电版普锐斯由于要适合频繁的高压充放电,因此配备了可用容量4.4kWh的锂离子电池组。

普锐斯插电版混合动力

  就电力控制系统方面,新一代Prius的转换器,输出电压自上一代的500伏特,提高至新一代的650伏特。而原厂也改善了镍氢电池模组,在体积缩小的前提下,提升电力输出。同时,周边的冷却系统和元件也经过妥善安排,以提供车室更宽广的乘坐与置物空间。

电池组进一步轻量化

  第三代普锐斯的THS油电混合系统,通过汽油发动机排气量提升,以及电动传动系统的技术进步,使得整体动力效率达到新高度,最大动力输出增至136匹马力,基本可以相当于普通的2.0L自然吸气发动机的水平,但是油耗却只有1.0L发动机的水平,综合油耗低至4.7L/100km。

第三代普锐斯还衍生出了普锐斯V/C等产品

  总体而言,普锐斯就是一部演绎中的进化论,它展示出的不仅是人们在面对石油危机时的这种措施,更展现出为地球美好明天做出的实质努力。

 

 

关键字:现实  三代  普锐斯

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0219/article_5103.html
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