丰田:“PHEV正在两极分化”

2013-02-05 21:40:17来源: 互联网 关键字:丰田  正在  两极分化

    日本汽车技术协会于2013年1月30日在东京举办学习班,介绍了日本2011年发行的汽车技术手册第10分册“设计(EV·混合动力)编”的纯电动汽车技术,丰田和三菱汽车的工程师在会上发表了演讲。

       首先登台的是丰田HV系统控制开发部部长阿部真一,他以“HEV、PHEV系统设计的最新动向”为题,介绍了提高燃效的原理、丰田混合动力系统的发展、其他公司HEV(混合动力车)的动向以及PHEV(插电式HEV)的最新动向。

       关于丰田混合动力系统的发展,阿部提到第三代“普锐斯”与第二代的不同点,包括把电池电压的升压电压由500V提高到650V,以及为马达安装了减速机构。另外,发动机方面,通过扩大燃耗为230g/kWh的转速范围,提高了燃效。据介绍,小型车“Aqua”的发动机也采用了这种思路。阿部表示,今后的强混合动力车的趋势就是同时提高混合动力系统的传动效率和发动机的热效率。

       PHEV方面,阿部介绍了全球的动向,认为PHEV正在两极化发展,一方面是EV(纯电动汽车)续航距离为60km以上的车辆,另一方面是EV续航距离不到40km的车辆。前者有三菱的“欧蓝德PHEV”、通用的“Chevrolet Volt”、比亚迪的“F3DM”等。而丰田的“普锐斯PHV”、福特的“C-MAX Energi”以及本田的“雅阁PHEV”等属于后者。要想延长EV续航距离,就必须要配备大型马达和大容量电池,这样成本就会升高。而EV续航距离短的的车虽然成本就低,但长距离行驶时的燃效提高存在限制。

       三菱汽车开发本部EV及传动系统技术部的半田和效介绍了“EV系统设计的基础和EV技术的可能性”。在系统设计中,必须要使电力的供给侧和需求侧保持平衡。为此,首先要使驱动电池和逆变器取得平衡,此外,还应该考虑空调、DC-DC转换器、加热器及电动助力方向盘等的电力需求。原因是,虽然马达以外部件所需电力并不太高,但如果忽略这些因素,就无法达成车辆的目标性能。

       例如,马达输出功率为60kW的话,空调和加热器只有3~5kW左右,但因夏天和冬天要经常使用,就会占用电池的输出功率。考虑到这些因素,需要实施启动后不立即打开空调等控制。

       另外,半田表示,根据EV续航距离决定电池容量时,需要注意电池的输出功率会随着SOC(充电状态)和温度而大幅改变。例如在0℃时,输出功率只有25℃常温时的1/3。此外,SOC降低时输出功率也会降低,因此,采取能在最严峻的条件下实现目标性能的设计非常重要。

    三菱汽车1月上市的欧蓝德PHEV以串联混合动力方式为基础,在前后各配备了60kW的较大功率马达。不过,由于可利用发动机发电,该车的电池容量没有EV大。另外,由于欧蓝德PHEV在高速区利用发动机行驶,EV行驶范围较狭,因此该车与全EV相比,马达等稍小。实际上,由于必须要在发动机舱配置发动机、驱动桥、马达和发电机,因此没有采用i-MiEV使用的水冷式马达,而是在前部马达和发电机采用油冷式,缩小了尺寸。

       半田还表示,今后的EV和PHEV配备的电池系统除充电外,还要考虑为家庭供电等充放电用途的增加。在开发时,不能只考虑车辆,还要考虑与交通系统和能源供给的相关性进行设计。

       此外,丰田第2技术开发本部HV先行开发部的水谷良治以“EV和HEV马达的设计技术”为题发表了演讲。他介绍了混合动力系统的种类、马达的特征、马达设计的事例以及新技术动向等。

       水谷指出,在车辆重量为750kg以上的乘用车中,并联HEV、EV以及串联HEV使用的马达的性能参数和形状各不相同。并联HEV的扭矩会随着变速箱放大,因此即使车重2吨左右,马达输出功率也只有约50kW。另外,最高转数由发动机转数的上限决定,因此比较低。另一方面,由于对空间有限制,并联HEV的马达大多采用直径大、厚度薄的类型,定子直径为260~300mm,转子为200mm左右。如果铁芯较大,打孔的电磁钢板上不能使用的部分就会增加,从而导致成本上升,因此大多采用分裂铁芯。

       而EV和串联HEV大多采用直径小、输出功率高的马达。例如,特斯拉汽车的“Roadster”的马达输出功率高达225kW。这种类型的马达为兼顾高功率和小型化,常倾向于提高转数。丰田普锐斯的第三代车型将最高转数由原来的6000rpm提高到了1.39万rpm。

       马达设计的重点在于如何冷却,为提高散热性,大多采用将油直接涂在线圈上的油冷式。另外,水谷介绍说,将线圈作为发夹状部件插入铁芯后弯曲焊接的构造越来越多,美国Remy International公司的马达就是这样。这种马达在盛满油的桥壳中放入线圈密封,从而提高了冷却性能,这种构造的马达将成为今后的开发方向之一。

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/0205/article_6745.html
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