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
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。







