丰田的“Aqua” 可实现JC08模式下35.4km/L的最高燃效

2012-03-06 15:23:27来源: 汽车技术

  丰田2011年12月开始发售JC08模式下的燃效为35km/L(“L”级别在10·15模式下燃效为40km/L),为日本最高水平的混合动力车“Aqua”(图1)。价格为169万日元起价,目标是每月销售1万2000辆。

  

图1:丰田“Aqua”
基于与“威姿”相同的“B底盘”开发。车身尺寸为长3995×宽1695×高1445mm。车长比威姿长110mm,车高低55mm。轴距长40mm,为2550mm。

  Aqua是基于与“威姿”相同的“B底盘”开发的混合动力车,在排量1.5L的“1NZFXE”发动机上组合使用串并联方式的混合动力系统。Aqua的车名用于日本市场,在海外市场上其车名为“Prius c”。

  混合动力系统是沿袭了“普锐斯”“THSⅡ”的设计思想,而专为Aqua开发的。作为小型车的Aqua无法容纳普锐斯的系统。因此,小型化成为最首要的开发课题。

  发动机、驱动桥(马达和变速机构)比现行普锐斯的混合动力系统均小而轻。Aqua的发动机长度(在车身中横置时的宽度)比普锐斯短了51mm,驱动桥长度短了21mm。另外,Ni-MH(镍氢)充电电池模块轻了11.0kg(图2)。

图2:混合动力系统的比较
左为“普锐斯”,右为“Aqua”。Aqua的系统,其发动机短51mm、轻16.5kg。马达和变速机构组成的驱动桥短21mm、轻8.0kg。Ni-MH(镍氢)充电电池模块短148mm、轻11.0kg。Aqua的马达改为使用平角绕线的新构造,减小了线圈末端。

刷新马达的制造方法

  驱动桥的特点在于改进了马达的制造方法,减小了定子线圈。马达、发电机虽然都采用分布绕组方式,但却属于使用分割铁芯的类型。原来铁芯不分割,采用圆环状铁芯,因此线圈末端为圆形膨出的形状,而为避开这种形状,需要有多余的空间。

  而Aqua是将铜线事先卷绕并卷成鸟笼状之后,再从外侧插入呈扇形分割的铁芯。最后固定铁芯,制成定子。平角铜线的截面为方形,因采用分割铁芯,线圈外侧不会膨出,因而实现了小型传动轴。驱动马达由电装制造。

  发动机虽与第二代普锐斯排量相同,但70%的部件为新设计。采用与现行普锐斯相同的爱信精机制造的电动水泵,去掉了辅机用的皮带,缩短了全长。另外,还对吸气歧管及排气歧管做了小型轻量化改进。由于有了马达,对发动机扭矩特性的要求得以放宽,可缩短吸气管,因而使用了到集合部的距离较短的4-1型排气歧管(图3)。

图3:发动机和功率控制单元也得以小型化
(a)发动机虽与第二代普锐斯为同排量,但70%的部件为新设计。对功率控制单元从部件入手实施了改进,重量减轻1.1kg,容积减小12%。(b)采用小型的吸气歧管、EGR冷却器、电动水泵以及催化剂一体型排气歧管。

  马达输出功率及电池容量也随着车辆尺寸变小而减小了。马达输出功率从普锐斯的60kW降至45kW,充电电池的电池单元个数从168个减少到了120个。马达输出功率及电池单元个数均为普锐斯的70%左右。充电电池的电压也随之从普锐斯的200V下降到了144V。

细致控制电压

  Aqua在马达输出功率高时是将电压升压至最大520V来驱动马达的。为提高燃效所做的改进,不是总升至最大电压,而是在不升压情况下驱动马达,或者控制在300~340V驱动,从而减少损失。

  升压能够使马达在同等条件下提高功率,并通过降低电流值减少铜损,但升压电路会造成损失也是事实。因此,在马达输出功率低的范围内,要细致控制电压使燃效达到最佳。丰田从新款“凯美瑞”和Aqua开始采用这种控制,通过这种控制,JC08模式下的燃效提高了1km/L以上。

  Aqua降低了发动机的配备位置,电池配备在后座下方而非行李舱内(图4)。油箱位于后轮扭杆前部,其前侧的车内是电池。这种布局的优点在于,在确保小型车上容易被牺牲的行李舱容量的同时,通过降低较重部件的位置、将其配备在正中央,可提高运动性能。行李舱带底盒,其进深与大众“高尔夫”相当。另外,通过降低重心,横摆量也得以减小,而且还可降低减震器的衰减力,从而提高乘坐舒适性。

图4:在后座下方配备Ni-MH充电电池
(a)从里侧起依次为风扇、电池模块、12V铅电池。(b)由于后座下方空间有限及车辆特性要求等原因,充电电池的电池单元个数从168个减少到了120个(模块从28个减至20)。

  内装方面虽与普锐斯同为中央仪表设计,但采用了地板排档杆(图5)。丰田表示这是因为“普通用户习惯使用地板排档”,但更重要的原因估计在于机械式换档操作可降低成本。

图5:采用中央仪表和地板排档杆

  车辆在关东汽车工业的岩手工厂组装。除该工厂的第一生产线之外,从2011年底第二生产线的生产也已开始。Ni-MH充电电池由Primearth EV能源的宫城工厂生产。

关键字:实现  模式

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0306/article_5179.html
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