日本混动技术路线

丰田

1993年,美国政府建立 Partnership for a New Generation of Vehicles 组织,简称PNGV。美国政府在该组织内依托其三大整车厂:通用(General Motors)、福特(Ford)及克莱斯勒(Chrysler),希望研发一款油耗为80 mpg(换算为百公里2.9升)的汽车。也许是出于对美国政府与三大车厂秘密项目的担心,丰田在公司内部也开始了在混动方面的研究。1994年,丰田内部正式启动了“G21项目”,其中最主要的目标就是将发动机的燃油经济性提高两倍。1995年时,丰田在东京车展上第一次展出了普锐斯的概念车。

1997年3月丰田混动系统THS实现量产,1997年12月搭载THS系统的丰田普锐斯上市销售。丰田THS非常巧妙地利用了行星排三元件、二自由度的特点进行机电耦合和功率分流,成为功率分流型混动变速器的经典,经过二十多年的演变,目前已经发展到了第五代。

业界人把这套系统称为“单模式输入式功率分流系统(one-mode input-split system)”。称它为单模的原因很简单,就是因为THS系统只有输入式功率分流一种模式。

壁垒:行星齿轮系统

  • 采用平行轴架构,更小轴向尺寸。从第四代普锐斯开始,将原有的同轴线THS双电机架构,改成平行轴架构,这样可以有效的降低整套系统的轴向尺寸。采用新架构的THS系统轴向尺寸下降47mm,能够适配更大的发动机,并且增加MG2电机的功率。
  • 镍氢电池→锂电池,能量密度不断提升。2019年之后所有的丰田混动系统均采用锂电池作为动力电池方案。

以普锐斯为代表的输入式分流系统适合于城市内的低速行驶。在这种行驶情况下,系统有较高的效率。第三代普锐斯的市内油耗约为百公里3至4升。然而,在高速公路上,由于系统结构的限制,输入式分流系统内无可避免的会出现功率循环,导致系统效率大幅降低,油耗可以增加至2倍多。这也是这类系统的一个很大的缺点。

丰田普锐斯第四代驱动系统

时间 1997 2003 2009 2015 2016 2022
代际 第一代Prius 第二代Pruis 第三代Pruis 第四代Pruis 插电混动Pruis 第五代Prius
变化 新增一个行星排 换装1.8L发动机 改成平行轴 轴向缩短47mm 发动机与MG1之间增加单向离合器 三电系统通过轻量化和小型化以及降低损耗
发动机排量 1.5L 1.5L 1.8L 1.8L 1.8L
发动机型号 INZ-FXE INZ-FXE 2ZR-FXE 2ZR-FXE 2ZR-FXE
发动机功率(kW)/扭矩(Nm) 43/102 57/115 73/142 73/142 73/142
热效率 36.80% 36.80% 38.50% 40% 40%
电池类型 镍氢 镍氢 镍氢 镍氢/锰酸锂 三元锂电池 三元锂电池
电池电压 201.6V 201.6V 201.6V 201.6V/207.2V 351.5V
电池能量(kWh) 1.78 1.31 1.31 1.31/0.75 8.8 2.72
电机类型 永磁同步 永磁同步 永磁同步 永磁同步 永磁同步
MG1电机功率(kW)/扭矩(Nm) 16/175 38/45 42/- 23/40 23/40
MG2电机功率(kW)/扭矩(Nm) 29/305 50/400 60/207 53/163 53/163
MG2电机转速(rpm) - - 13500 17000 17000
油耗数据(L/100km) 3.22 2.82 2.62 2.48 -

HEV PHEV
车型 卡罗拉1.8L 双擎先锋版 全新雷凌双擎进取版 RAV4荣放双擎2.5L 精英版 2022款威兰达2.5L双擎领先版 卡罗拉双擎E+ 先锋版 雷凌双擎E+ 1.8PH GS精英版 RAV4荣放双擎E+ 都市Pro 威兰达高性能版2.5L 劲擎版
类型 轿车 轿车 紧凑型SUV 紧凑型SUV 轿车 轿车 紧凑型SUV 紧凑型SUV
售价万 13.58 13.38 22.58 20.78 20.78 19.38 24.88 25.88
长X宽X高 4635×1780×1435 4640×1780×1455 1890×1515×1200 4665 × 1855 × 1680 4635×1775×1470 4645 x 1775 x 1480 4600×1855×1685 4665×1855×1690
轴距 2700 2700 2690 2690 2700 2700 2690 2690
油箱容积 43 43 55 55 - 40 55 55
发动机最大功率(kW) 72 72 131 131 73 73 132 132
发动机最大扭矩(N·m) 142 142 221 221 142 142 224 224
电机最大功率(kW) 53 53 88 88 53 53 134 134
电机最大扭矩(N·m) 163 163 202 202 207 207 270 270
变速器 E-CVT E-CVT E-CVT 新一代E-CVT E-CVT E-CVT E-CVT 新一代E-CVT
百公里加速时间(s) 11.27 10.76 10.02 10.16 11.7 11.41 9.1 6.6
纯电续航里程(km) - - - - 55 55 78 87
综合工况油耗(L/100km) 4 4.36(WLTC) 4.7 4.6(NEDC) 1.3 1.3 1.46(WLTC) 1.1

本田

i-MMD(intelligent Multi-Mode Drive)

2014年,本田公司首创了基于定轴齿轮传动的混动变速器i-MMD,成为串并联混动变速器的典型代表,目前已迭代进化到第四代。

本田混动技术发展历史
发布时间 1999年 2013年 2016年 2017年
混动系统 IMA系统 i-MMD-I i-MMD-II i-MMD-III
进化点 - 首次采用双电机结构 电机减重23% 缩小电池单元32%体积
采用扁线电机,体积下降23%
架构 P2 P1+P3 P1+P3 P1+P3
发动机排量 - 2.OL 2.OL 1.5L 2.OL
发动机热效率 - 38.9% 38.9% 40.5% 40.6%
发动机功率(kW)/扭矩(Nm) - 105/165 105/165 80/134 105/165
动力电池容量(kwh) - 1.3 1.3 1.2 1.3
动力电池类型 - 三元锂 三元锂 三元锂 三元锂
TM电机功率(kW)/扭矩(Nm) - 124/307 135/315 96/267 135/315
综合最大功率(kW) - 158 158 113 158

智能化多模式双电机驱动系统主要由

  • 2.0L 阿特金森循环发动机
  • e-CVT
  • 发电机
  • 驱动电机
  • 动力电池

组成,发动机 通过离合器连接到发动机输出轴,在离合器前通过齿轮与发电机连接,驱电动机直接连接电机输出轴,在发动机输出轴和电机输出轴之间有第三根轴,把动力传递到车轮。e-CVT 并不是传统意义上的CVT 而是为了连接发动机、驱动电机、 发电机专门设计的齿轴结构。这套齿轴结构最大的特点就是能量传递路径短,机械效率高。相较于 THS 系统,i-MMD 拥有更少的齿轮副,减少了传动路径上的机械损失。i-MMD 系统具有高灵活性,除了纯电动、串联、发动机驱动这三 种常见工作模式外,在实际使用中,还可以实现数十种其他混动模式。

HEV HEV HEV PHEV PHEV
车型 皓影HYBRID 锐·精英版 CR-V 锐·混动净行版2.0L 雅阁锐·混动锐酷版 皓影e PHEV豪华版 CR-V 锐·混动e+ 睿智版
类型 紧凑型SUV 紧凑型SUV B级轿车 紧凑型SUV 紧凑型SUV
官方指导价格(万元) 20.98 20.98 19.98 24.78 27.38
长X宽X高(mm) 4634×1855×1679 4621×1855×1679 4908×1862×1449 4718×1861×1679 4694×1861×1679
轴距(mm) 2661 2661 2830 2660 2660
油箱容积(L) 53 53 48.5 - 26
发动机 2.0L 2.0L 2.0L 2.0L 2.0L
发动机最大功率(kW) 107 107 107 107 107
发动机最大扭矩(N·m) 175 175 175 175 175
电机最大功率(kW) 135 135 135 135 135
电机最大扭矩(N·m) 315 315 315 315 315
变速器 E-CVT E-CVT E-CVT E-CVT E-CVT
百公里加速时间(s) 9.1 9 - - 10.3
纯电续航里程(km) - - - 85(NEDC) 65(WLTC)
综合工况油耗(L/100km) 4.9 4.9 4.2(NEDC) 1.3(NEDC) 1.84
最低电荷状态油耗(L/100km) - - - 4.6(NEDC) 6.08

i-MMD 的控制策略所实现的效果,用最简单的话来说,就是让混动车开出纯电动车一样的感觉。

i-MMD 的优势

  • i-MMD 串并联系统最大的优点应该说是它极为简单的结构。与功率分流系统相比,它没有复杂的行星齿轮组,而且只有一个换档装置,即离合器。
  • 发动机在串联模式下可以高效率运行。
  • 跟纯电驱系统长得非常像,符合于当今各大车厂的模块化策略。

iDCD

Intelligent Dual Clutch Drive. 7x, P2 + DCT

日产

e-POWER

  • 百分之百只能烧油;而增程式则是保留了烧油和充电桩充电两种能源输入方式;
  • e-POWER的电池容量只有1.5kWh,跟丰田本田的HEV差不多;而增程式普遍要大得多,目前市面上销售的理想ONE是40kWh,赛力斯SF5也有35kWh。增程式电动车的电池负重大了二三十倍(基本相当于3-4个成年人的体重),对节能不太友好。

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