『汤叔解惑』从丰田Hybrid混动的发展历程 看THS设计哲学有多“落后”

2019-09-21 投稿人 : www.hebeihongye.com.cn 围观 : 1951 次

2019-08-31 10: 47: 21电子状态

丰田的THS混合动力产品在中国市场表现出色。销售非常火辣的凯美瑞混合,卡罗拉和雷凌混合销售羡慕竞争对手。之所以称这些混合产品,是因为性价比非常高。即使他们站在省钱的地步,他们也可以在几年内“找到并填补”相同燃料车辆的差异,更不用说实际使用了。享受长途巡航,极其安静和舒适的低速交通拥堵体验等。

虽然市场表现如此之好,但THS混合动力技术也存在一些致命的缺陷,导致其性能下降,远远落后于国家对新能源汽车的定义。在丰田混合动力时代,国内自主的PHEV混合动力车型经历了多年的市场回火,技术升级和性能提升。在上一篇专栏文章中,我介绍了一系列优秀的自主品牌混合技术,如SAIC的EUD和比亚迪的DM。如果我们重新审视丰田THS的发展,就很容易理解国内外新能源技术。发展差距已经消失。

■THS系统是20世纪90年代定义的系统,其概念远远落后于当今的汽车电气化理念

THS在开发之初的设计理念不是建造新能源汽车,也不是建造电动汽车。但在世界燃料汽车的时代,如何进一步节省燃料,降低油耗和减少排放。因此,配备THS系统的普锐斯在定义性能目标时是节能和环保的全球领导者。

▲早期普锐斯以节油和环保为第一目标。为了获得较低的阻力系数,这种形状设计得非常奇怪。

那时,丰田看到了电动机和发动机的互补特性。在欧洲汽车公司仍在花费巨资来改善柴油发动机性能的时代,丰田采取了不同的方法,采取了结合石油和电力的技术路线。因此,当普锐斯在20世纪90年代定义时,所有目标都是节省燃料和减少排放。虽然有三个电气系统可以加入,但三个电气系统的核心吸引力在于使发动机更加省油。除了三款电动车,车辆的轻量化,超低阻力系数,阿特金森循环发动机,这些也是那个时代开发的黑色技术,以节省燃料。

不仅如此,在20世纪90年代,三元锂电池根本没有实现大规模生产,即使是手机技术领先的手机仍处于镍氢电池时代。那时,电池价格非常高,能量密度极低。这意味着A级轿车根本无法带来太多动力。而不是在后备箱中安装动力电池,最好说它只是一个大电容器。

因此,在那个时代,汽车公司没有必要考虑纯电动车。电池的主要功能是实现制动能量回收和混合动力驱动,以实现短期快速加速。打开早期普锐斯的用户必须记住当时的混合动力车根本无法完全驱动,并且根本不起作用。 2008年之后,GAC丰田凯美瑞混合动力版和进口雷克萨斯RX400h在中国上市,驾驶舱内设有EV按钮。但是,即使按下EV按钮并且可以纯粹驾驶,也只能以极低的速度进入单元或地下室。速度会稍微加快,或者油门稍微大一点,发动机就会启动。

■THS的最大问题是MG1电机将始终分流电源

前一篇专栏文章详细介绍了THS的系统结构和技术原理。丰田THS系统在发电机(发电机MG1)和燃油发动机之间具有速度耦合。这样做的优点是发动机没有速度限制,发动机可以以任何速度驱动车辆或发电,这为PCU创造了一个空间,以优化发动机的燃油经济性。但最大的缺点是电机和发电机不能断开

从上图可以看出,无论纯电动驱动条件还是混合动力驱动条件,连接到发电机的S(太阳齿轮)始终处于旋转状态。非高速巡航是正向旋转,纯电动模式,高速巡航和能量回收模式是相反的。

然而,在纯电动驱动模式中,连接到S太阳齿轮的发电机不需要发电。相反,如果此时采取发电负荷,则电动机输出的功率损失并且浪费了宝贵的电能。正是因为在开发的初始阶段没有考虑纯电动驱动场景,THS的系统结构不能完全断开MG1发电机。因此,在按下EV按钮后,发电机将在纯电动驱动模式下产生一定量的电磁电阻,并消耗一定的电量。由于外圈的齿数远大于太阳齿轮的齿数,因此电机和太阳齿轮的速度将超限(超过设计的极限速度),理论最大速度不能超过80km /H。所以在丰田的混合动力时代,THS只能被视为更省油的燃料汽车,而不是新能源汽车。

当然,经过20多年的发展,Hybrid的最大成就是将成本降到了极致。由于这20年来全球产量和销售量巨大,早期的研发成本已被稀释,这使得今天的THS具有较高的性价比,与同一燃料车的价格差异也越来越小。

直到2019年Carola&雷诺兹双引擎E +表示未获得补贴的情况被打破。

今天,根据国家对新能源汽车的定义,丰田通过将混合动力汽车升级到混合动力新能源汽车的性能水平来改进THS。通过重新设计电子控制系统并增加单向超越离合器,可实现125公里/小时的纯电动行驶速度。纯电动行驶里程可超过50公里,比比亚迪,上汽等自主品牌晚几年。由于改进后投入市场的时间短,成本高,价格范围超过20万,性价比远低于混合动力版。

改进的丰田PHEV系统在THS的基础上增加了单向超越离合器,用于在纯电动模式下锁定MG1电机并禁止其反转,MG1和MG2电机可以同时参与驾驶,从而实现更高纯电极速度和更大的混合动力输出。

纵观目前自主品牌的PHEV技术,其性能远远超过丰田双引擎E +,而且价格更便宜,性价比突出。比亚迪的PHEV系列轻松超过100公里,无论是比亚迪DM还是上汽EDU,甚至是广州航空的G-MC,加速性能和纯电动续航能力都远远超过丰田的双引擎E +系统。如果丰田是混合动力混合动力时代的一个有价值的领导者,那么在PHEV和EV时代,国内自主品牌的优势将逐渐体现出来。

丰田的THS混合动力产品在中国市场表现出色。销售非常火辣的凯美瑞混合,卡罗拉和雷凌混合销售羡慕竞争对手。之所以称这些混合产品,是因为性价比非常高。即使他们站在省钱的地步,他们也可以在几年内“找到并填补”相同燃料车辆的差异,更不用说实际使用了。享受长途巡航,极其安静和舒适的低速交通拥堵体验等。

虽然市场表现如此之好,但THS混合动力技术也存在一些致命的缺陷,导致其性能下降,远远落后于国家对新能源汽车的定义。在丰田混合动力时代,国内自主的PHEV混合动力车型经历了多年的市场回火,技术升级和性能提升。在上一篇专栏文章中,我介绍了一系列优秀的自主品牌混合技术,如SAIC的EUD和比亚迪的DM。如果我们重新审视丰田THS的发展,就很容易理解国内外新能源技术。发展差距已经消失。

■THS系统是20世纪90年代定义的系统,其概念远远落后于当今的汽车电气化理念

THS在开发之初的设计理念不是建造新能源汽车,也不是建造电动汽车。但在世界燃料汽车的时代,如何进一步节省燃料,降低油耗和减少排放。因此,配备THS系统的普锐斯在定义性能目标时是节能和环保的全球领导者。

▲早期普锐斯以节油和环保为第一目标。为了获得较低的阻力系数,这种形状设计得非常奇怪。

那时,丰田看到了电动机和发动机的互补特性。在欧洲汽车公司仍在花费巨资来改善柴油发动机性能的时代,丰田采取了不同的方法,采取了结合石油和电力的技术路线。因此,当普锐斯在20世纪90年代定义时,所有目标都是节省燃料和减少排放。虽然有三个电气系统可以加入,但三个电气系统的核心吸引力在于使发动机更加省油。除了三款电动车,车辆的轻量化,超低阻力系数,阿特金森循环发动机,这些也是那个时代开发的黑色技术,以节省燃料。

不仅如此,在20世纪90年代,三元锂电池根本没有实现大规模生产,即使是手机技术领先的手机仍处于镍氢电池时代。那时,电池价格非常高,能量密度极低。这意味着A级轿车根本无法带来太多动力。而不是在后备箱中安装动力电池,最好说它只是一个大电容器。

因此,在那个时代,汽车公司没有必要考虑纯电动车。电池的主要功能是实现制动能量回收和混合动力驱动,以实现短期快速加速。打开早期普锐斯的用户必须记住当时的混合动力车根本无法完全驱动,并且根本不起作用。 2008年之后,GAC丰田凯美瑞混合动力版和进口雷克萨斯RX400h在中国上市,驾驶舱内设有EV按钮。但是,即使按下EV按钮并且可以纯粹驾驶,也只能以极低的速度进入单元或地下室。速度会稍微加快,或者油门稍微大一点,发动机就会启动。

■THS的最大问题是MG1电机将始终分流电源

前一篇专栏文章详细介绍了THS的系统结构和技术原理。丰田THS系统在发电机(发电机MG1)和燃油发动机之间具有速度耦合。这样做的优点是发动机没有速度限制,发动机可以以任何速度驱动车辆或发电,这为PCU创造了一个空间,以优化发动机的燃油经济性。但最大的缺点是电机和发电机不能断开

从上图可以看出,无论纯电动驱动条件还是混合动力驱动条件,连接到发电机的S(太阳齿轮)始终处于旋转状态。非高速巡航是正向旋转,纯电动模式,高速巡航和能量回收模式是相反的。

然而,在纯电动驱动模式中,连接到S太阳齿轮的发电机不需要发电。相反,如果此时采取发电负荷,则电动机输出的功率损失并且浪费了宝贵的电能。正是因为在开发的初始阶段没有考虑纯电动驱动场景,THS的系统结构不能完全断开MG1发电机。因此,在按下EV按钮后,发电机将在纯电动驱动模式下产生一定量的电磁电阻,并消耗一定的电量。由于外圈的齿数远大于太阳齿轮的齿数,因此电机和太阳齿轮的速度将超限(超过设计的极限速度),理论最大速度不能超过80km /H。所以在丰田的混合动力时代,THS只能被视为更省油的燃料汽车,而不是新能源汽车。

当然,经过20多年的发展,Hybrid的最大成就是将成本降到了极致。由于这20年来全球产量和销售量巨大,早期的研发成本已被稀释,这使得今天的THS具有较高的性价比,与同一燃料车的价格差异也越来越小。

直到2019年Carola&雷诺兹双引擎E +表示未获得补贴的情况被打破。

今天,根据国家对新能源汽车的定义,丰田通过将混合动力汽车升级到混合动力新能源汽车的性能水平来改进THS。通过重新设计电子控制系统并增加单向超越离合器,可实现125公里/小时的纯电动行驶速度。纯电动行驶里程可超过50公里,比比亚迪,上汽等自主品牌晚几年。由于改进后投入市场的时间短,成本高,价格范围超过20万,性价比远低于混合动力版。

改进的丰田PHEV系统在THS的基础上增加了单向超越离合器,用于在纯电动模式下锁定MG1电机并禁止其反转,MG1和MG2电机可以同时参与驾驶,从而实现更高纯电极速度和更大的混合动力输出。

纵观目前自主品牌的PHEV技术,其性能远远超过丰田双引擎E +,而且价格更便宜,性价比突出。比亚迪的PHEV系列轻松超过100公里,无论是比亚迪DM还是上汽EDU,甚至是广州航空的G-MC,加速性能和纯电动续航能力都远远超过丰田的双引擎E +系统。如果丰田是混合动力混合动力时代的一个有价值的领导者,那么在PHEV和EV时代,国内自主品牌的优势将逐渐体现出来。

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