丰田混合动力系统详解及省油原理

2019-02-04 18:30:00 606点赞 2610收藏 568评论

小编注:此篇文章来自#原创新人#活动,成功参与活动将获得额外50金币奖励。

上一次原创是双擎提车半年的使用感受,大半年过后,对丰田混动技术有更加深入的了解。很可惜的是,吃瓜群众对这一套技术有很多误区,一些键盘侠可能连混动都没有驾驶过就大放厥词误导他人,而即使身边的很多混动车主对整个丰田混动的原理也只是一知半解,所以花了一些时间对丰田混动进行整理,向大家进行介绍和提出一些个人见解。本人不是汽车工程师也不是从事汽车相关的工作,文章内的混动原理和解释摘自网络,然后结合自己的用车经验综合写出,虽然务求准确但不能难免有误,欢迎提出共同交流,非喜勿喷


丰田混合动力系统详解及省油原理

以下部分工作原理和图片源自网络,侵删。

虽然丰田(包括雷克萨斯)混动各个车型不同,结构不同,发动机排量和电机的功率不同,但所有混合动力都使用相同的工作原理,所以明白了THS(Toyota Hybird System) 的基本原理一理通百理明,对所有丰田混动车型都容易明白,即使是小白也不需要被误导和问东问西了。


以下问答转自丰田中国官网

1.需要外部充电吗?

不需要。它可以在行驶中将制动能等浪费掉的机械能转换成电能储存于电池。

混合动力系统可以在行驶过程中通过减速时制动能回收和匀速行驶时的剩余能量回收向混合动力驱动电池充电,无需使用外部电源充电。

个人体验:吃瓜群众对混合动力的认知大多停留在就插电式混动,作为混动车主已经N次回答非插电式混动无需充电,但明年卡罗拉/雷凌插电式混动面世,要解释可能需要更费周章。至于充电,除非长下坡,减速动能回收充电效果有限,匀速行使充电表述也不太恰当,行驶中主要是靠提速充电。


电池的寿命有多长?

混合动力车的混合动力驱动电池,与车辆寿命相当。混合动力驱动电池虽然不断重复放电及回收的工作,但并不会将电池电量充满或用尽。电池在这样的浅充浅放的环境中才可以保持较长的寿命。

个人体验:根据北美普锐斯及国内首批普锐斯/凯美瑞双擎车主实际使用情况,混合动力电池出故障机率极低与官方表述基本相符,但并不代表电池不会坏,任何产品都会有损坏的机率,而双擎车型有8年20万公里(一汽丰田)/终身电池质保(广汽丰田)完全无需担忧电池损耗。即使过保后电池出现问题更换费用并不贵而且无需整体更换(4S偏高,找修理厂更换具体价格可搜索淘宝和闲鱼)。拆解电池之后是片状镍氢电池模块,损坏可按单个模块更换,而混动镍氢电池价格对比锂电可称得上廉价,况且市面上出现大量丰田混动出租车,意味着将来有大量报废拆车件,而浅充浅放多循环”的程序化管理,就是电量不会耗尽,也不会充满,始终维持在40%-80%的最佳工作区域。

THS混动电池组THS混动电池组

THS混动电池管理原理THS混动电池管理原理

2011年1月加拿大电视台对温哥华的出租车(温哥华90%的出租车为丰田普锐斯)做了一次调查,调查结果显示丰田普瑞斯出租车(很多总行驶里程都已超过了100万公里)平均在行驶70万公里左右才第一次更换电池。2011年美帝《消费者报告》也进行了调查和测试,普锐斯即使到了第10年,其总体质量可靠性依然非常好,电池的故障率也才1%,第11年时电池故障率才比较高,达到了4%。用一场前后横跨十年的对比测试进行了对比。一辆使用10年行驶33万公里的第一代普锐斯和十年前《消费者报告》测试的仅行驶3200公里的第一代普锐斯新车进行相同标准的测试。其中油耗测试采用《消费者报告》自身制定的测试标准,性能测试环节则全面测试了各种情况下的加速性能,测试结果如下。

《消费者报告》关于THS可靠性测试结果《消费者报告》关于THS可靠性测试结果

使用了10年行驶33万公里的旧车与新车无论在油耗性能还是在动力性能都保持在同样水平,说明混动系统和镍氢电池组仍然工作正常。而且即便使用十年/33万公里这辆第一代普锐斯,其镍氢电池组从未更换过,人们十年前所质疑因电池容量衰减将大幅影响油耗和动力性能的情况也没有出现。


双擎需要特殊的维护和保养吗?

不需要。尽管油电混合动力车装备了电动机,在维护保养方面和普通汽车完全相同。

个人体验:实际上需要维护电池散热滤芯,严重积灰影响散热的情况下可能会提示混合系统故障,不过一般在保养时4S会做检查,只要注意清理积灰或者淘宝十来块钱买个滤芯直接更换即可。

有必要额外提一下关于双擎保养:因为日常行驶刹车多电机会参与制动回收动力,所以刹车盘损耗会比汽油车少;另外车内电器供电由混合动力电池提供,电瓶损耗也会比汽油车少;双擎在日常市区行驶中,有一半时间发动机处于关闭状态由电机驱动,所以理论上可以行驶更长里程再更换机油,而且火花塞点火次数更少,更换周期更长;E-CVT不是传统变速箱,变速箱油甚至无需更换;最后,因为THS系统的特性,发动机最低转速也会在1000转以上所以发动机也不容易产生积碳。


混合动力车有什么好处?

卓越的强动力能、极佳的低噪音、低油耗、低尾气排放。

个人体验:真正意义上的发动机启停,市区行驶发动机关闭时静谧无发动机震动,绝对平顺性,低油耗低排放更环保,无里程焦虑减少出入油站的次数。但是卓越的强动力能就实在说不过去,前段加速得益于电机驱动还算不错,但中后段乏力,尤其在时速100以上提速性能就比较差,01甚至比不上自家的1.2T车型。卡罗拉/雷凌双凌的1.8L的阿特金森发动机,只有可怜的99匹马力,叠加了电动机后为136匹,与市面上类似排量在售车型(名图 1.8 143匹/轩逸 1.8 139匹/凌派1.8 136匹/德原朗 1.4T 131匹),尚算中等但比起现在主流的1.5T/1.6T就显得动力较弱。


混合动力车的油耗真的不错吗?

和同等排量的普通汽车相比,相同的距离,大约只需要一半的汽油。混合动力车既有发动机也有电动机,两者互补, 发挥最佳能效。发动机在转数变动大或者汽车启动时,由于负担更大,耗油就多。在类似发动机负担较大的情况下,混合动力车使用电动机驱动汽车,以减少发动机的负担。比如、启动时,使用电动机驱动汽车。 加速时,通过电动机辅助发动机来实现节油。另外,减速时,则高效地回收能量,并转换成电能,为电池充电。

个人体验:极佳的油耗表现,但是越堵越省油是一个误区,关于详见下文


丰田混动是否值得买:

很多人会拿汽油版车型做对比,只会计算油耗差距是否足够回本,但汽油版与混动版是一个车壳里面动力总成完全不同的两台车,而且增加配置也值不少钱。要是说混动价格比汽油版高,拿都是同一样的车身,那买思域的时候干嘛不拿1.0T和1.5T的差价来算油费,买迈腾的时候干嘛不拿1.4T和2.0T的差价来算油费,都是动力不同混动还带显然易见的省油效果和其他优势。丰田混合动力系统详解及省油原理

VS汽油车型

1.傲视群雄的平顺性,除了发动机动力介入一瞬间的丝毫闯动,秒杀所以传统变速箱(MT,AMT,CVT,AT,DCT)

2.与同款汽油版相比,有更佳的动力感受。

3.真正意义上的发动机启停,动力随传随到,红绿灯起步抢道利器。

4.整个行驶过程中,发动机关闭时静谧无震动无噪音。

5.比汽油版配置更高,出手时残值率也更高。

6.无里程焦虑,续航里程长无需频繁出入加油站,时间也是成本。

7.在制造和回收层面上,与传统汽油车相比不会增加太多污染,使用层面上透过车辆自身技术节能减排更环保。

8.上市多年口碑佳故障率甚至比汽油车低,不会掉链子,E-CVT故障率几乎为零,不会异响顿挫也不会烧机油。

9.相对传统汽油车保养基本一致,部分零件保养周期更长。

10.油耗低,省钱丰田混合动力系统详解及省油原理


VS插电混动/纯电

1.无需改变生活习惯,如果对进一步降低油耗不感冒,驾驶和保养方式与汽油车型无异,插电混动/纯电则有较大差异,最基本就是要经常性充电,油门响应也需要适应。

2.镍氢电池在浅充浅放的情况下几乎无衰减,而且维护成本更低(国产混动更换电池要整体更换花费巨大),低温下电池性能无损耗,插电混动/纯电低温环境下续航会降低三分之一,冬天电加热供暖会进一步影响巡航。

3.双擎起步和慢速加速由电机辅助,低速扭矩大,车重只会导致电量消耗轻微增加,但车越重行驶惯性越大有利于动能回收,所以满载和轻载差距很少。而插电混动在电池电量耗尽情况下,则变成背负着很大重量电池行驶的汽油车,成为油老虎。

4.对比插电混动/纯电,双擎每公里行驶成本基本一致,双擎约0.25~0.3元/公里。插电混动/纯电约20度电100公里,按照充电桩1.2元/度电计算(约0.36元/公里),双擎每公里行驶成本更低。如果家里具备充电条件按照0.6元/度电计算(约0.12元/公里)会比双擎低,但大多数人不具备家用充电条件,而且充电需要时间成本。

5.双擎无续航焦虑,不需要考虑电量只需加油,插电混动则会担心电量耗尽油耗大增,而纯电难以进行跨省长途行驶。

6.制造/回收层面上大型锂电池组并不环保,用电也只是将污染层面转移到发电厂,实际上双擎更加环保。

7.国产混动/纯电整车质量存疑,丰田混动更可靠。

8.国产插电混动/纯电二手残值率低,双擎则与汽油版车型相若。

9.国产插电混动/纯电价格相对更贵,但在限牌城市有上牌优势,而且有购置税和补贴优势。

10.国产插电混动/纯电加速性能更好,配置更高。

总得来说,对比汽油车型丰田混动除了价格,在体验上有很大提升,即使不论油耗仅以体验对比差价完全值回票价;而对比国产插电混动除了加速性能和限牌城市的牌照问题外也是优势尽显,按照目前来说日系混动最适合国情(包括THS和i-MMD),只是国家的政策,大家都懂的。


丰田THS-II 工作原理


混合动力的核心E-CVT

丰田混合动力系统详解及省油原理

动力结构示意图动力结构示意图


行星齿轮横置结构图行星齿轮横置结构图

第四代THS平行轴(P410为第三代体积,图为P610第四代)

第四代THS平行轴结构第四代THS平行轴结构

平行轴机构平行轴机构

THS-II因架构限制,未能满足高性能需求,所以丰田解决的方案是E-CVT+4AT串联,用于LC500H上直置引擎后轮驱动的混合动力,称为“multi stage hybrid”,除了一样拥有双电机和PSD结构这种典型的丰田E-CVT结构以外,再接一个四速AT变速箱能够模拟10个档位,丰田向世人展示混动同样可以让高性能和低油耗共存。

高端十速THS结构高端十速THS结构

丰田THS混动主要是由两个电机,一个发动机以及一套动力分配装置组成,利用Power split device(动力分流装置,简称PSD)实现发动机和两个电动机之间的耦合,由PCU(功率控制单元)控制整套系统的运转。

THS依靠极为精密复杂的结构和超级复杂的计算,让发动机和电动机可以在大多数时间同时驱动车辆,在享有常规动力车型的直接感和平顺性的基础上,带来汽油车型不可企及的燃油经济性。丰田混动追求的是电动机和发动机间的互补,低速由动力更直接、扭矩更大的电动机来提供主要动力来源,而在巡航和高速行驶中,发动机则扮演主角来提供平稳的动力输出平台,此时电动机多为辅助输出。同时借助一块电池,就像是电脑的“内存”,把来不及处理的动力保存在其中。

THS通过对行星齿轮/平行轴齿轮组特性和对齿轮齿数的巧妙设计,以及通过油门踏板位置信号、车辆驾驶条件和蓄电池的充电状态,计算出发动机目标转速等信息,从而确定发动机在该时速下最佳转速是多少,通过对1号电机的控制来对发动机进行调速,使得发动机在任何情况下都尽量地保持在一个较为经济的工作区间,这时THS系统省油的关键。

PSD可以同时将发动机的动力分配给传动系统和发电机,通过齿轮无缝且有效地进行动力分配,齿圈连接着电动机驱动轮胎,太阳轮连接着发电机,利用发动机的动力进行发电,发动机连接于齿轮架,驱动齿圈和太阳轮旋转。

根据不同的车速,PCU会计算出发动机需要的转速,由PCU控制电动机连续电控调速实现无级变速,实现像无级变速箱那样平滑的变速。而变速的过程都没有切断动力的输出,因此不会有动力白白流失,而且整个变速的过程都表现得丝般顺滑。而2号电机与内齿齿圈相联,通过减速齿轮和差速器来给车轮补充更多的扭矩,得益于此,丰田混动要比同排量汽油车型要有更好的动力表现。

有别于传统变速箱,虽然称为E-CVT但与CVT变速箱完全是两回事。(E-CVT作为THS的核心,详细运作方式篇幅太长就不搬运了,有兴趣请自行找度娘)


高燃效阿特金森循环发动机

第三代THS阿特金森发动机最大热效率为38.5%(第三代普锐斯、卡罗拉/雷凌双擎,上一代凯美瑞双擎),而第四代THS最大热效率达高达41%(新款凯美瑞和ES300H等)

丰田1.2T发动机热效率示意图:(传统汽油发动机热效率较低而且日常行使难以工作在最佳/最接近最佳热效率工况下)

丰田1.2T发动机燃效曲线丰田1.2T发动机燃效曲线

卡罗拉/雷凌双擎发动机热效率示意图:

(海外版为2ZR-FXE,国产版后版本号改为8ZR-FXE,硬件部分没有太大区别。但中国版本发动机与其他版本的确存在细微差别。因为国内含有氯和硫成分比较多,所以发动机需要经过特殊的调校,才可以达到各方面的指标,国内的油品你懂的)

第三代普锐斯混动发动机燃效曲线第三代普锐斯混动发动机燃效曲线

我们知道,根据发动机万有特性曲线,想要提高燃油效率(省油),就需要让发动机在尽量接近最佳工况区间工作。而日常行驶过程中,我们知道怠速以及低速行使燃率低也非常耗油,而在双擎发动机效率示意图可以看出,丰田双擎阿特金森循环发动机只要启动,就会工作在最接近最佳工况范围,发动机转速也会从1000转起步而不会有怠速状态,而整个THS-II都是围绕发动机最佳工况而设计。阿特金森循环发动机效率高但动力较弱的劣势,而动力可由电机补充,所以成为大多数混合动力系统的选择。


THS省油原理:

丰田混动的基本驱动方式丰田混动的基本驱动方式

THS动力分配原理THS动力分配原理

上图所示省油原理并不够完整,以下根据行车过程进行说明:

1. 在日常市区行车过程中,车辆能够在发动机及电力驱动之间无缝切换,只有一半时间发动机会启动。

2.车辆停止发动机/电机关闭,车内电器(包括空调)电力需求由混合动力电池供应,避免传统燃油车怠速耗油。

3.低速行使及堵车蠕行,在电量充足的情况下发动机关闭,由电机驱动车辆前行,避开低效率的发动机工况。

4.中低速行车时,一般发动机难以达到经济燃效区间,而混动发动机会在保持动力输出情况下带动电机发电产生额外做工,从而工作在接近高效燃效区间。

5.中速行使时(时速低于78公里),PCU会根据行车情况关闭发动机进入纯电滑行状态。而在用电巡航的情况下,跟据行星齿轮机构原理电机也会转动产生电力,只不过充电没有用电快所以难以体现。

6.高速行使时(时速78~110公里),发动机已工作在最佳工况区间,在提速时电机会短暂进行动力输出以降低发动机瞬间动力需求并维持运行在最佳燃效区间从而减少发动机喷油量。

7.高速公路行使时(时速110公里以上),速度越高会越偏离最佳燃效区(传统燃油车也有同样情况,只是每款发动机最佳燃效区时速不同),即时在巡航状态电机也会进行动力补偿从而降低发动机转速降低油耗。阿特金森热效率高,出入匝道/服务区/收费站/高速堵车等利用电机驱动,以及上高速前市区行使比传统燃油车省油,离开高速后电量充沛可以进行较长距离用电巡航,空调也是由混动电池供电,在高速上电量充沛无需发动机额外做工带动空调压缩机增加油耗,所以双擎在高速公路的表现没有市区行使那么亮眼也会比传统燃油车油耗更低。

8.THS并不是固定1号电机充电而2号电机提供动力,ECU会跟据车辆行使状态进行调整。在巡航时1号电机会转变电动机,逆时针转动配合发动机驱动前行,而2号电机则转为发电机状态;而在滑行(完全松开油门)/下坡时两个电机同时转变为发电机状态为电池充电。

9.在减速/下坡时,轻刹进行动能回收,混动在电量充足的情况下满足各种红绿灯停车/电器用电/蠕行/滑行需求,而汽油车型没有动力回收而动力白白损耗。

10.在急加速时:1号电机会成为电动机并正向旋转至最大转速,以便让引擎进入最大扭矩转速推动车身。而2号电机也从电池取电,以最大功率推动车身前进。实际上整个加速过程是两颗电机和引擎共同输出扭矩驱动车身。

11.PCU动力控制单元会根据油门开度将发动机和电机输出进行控制,让发动机处于最接近最佳热效率工况驱动车辆。


驾驶模式和档位详解:


常规模式:

D档且不按任何模式按钮,最常用的模式兼顾动力响应和油耗控制,适用所有行驶场景。通过换挡拨片可进入D1~D5档(与S1~S5效果一致,详见S档),踩油门会自动取消档位。

ECO经济模式:

油门响应因应踏板角度反应降低,油门曲线大导致偏向用电机驱动,车内用电大户空调也会因应降低功率。经济模式并不代表一定省油,如果过于使用电机驱动会导致发动机强制充电反而更加耗油,而且非深踩油门反应迟钝提速非常感觉很差。但在堵车时若电量相对充足可减少频繁油门刹车操作或在高速匀速行使巡航优化车内空调功率从而节省燃油,日常驾驶并无必要使用。

PWR动力模式:

油门响应非常积极,发动机会更快启动,一般应用于急加速/超车/爬坡,其实无论普通模式或者ECO模式深踩油门也能达到同样效果,只是PWR油门深度要求更低。动力模式也不代表更耗油,如果熟悉双擎油门控制油耗可以做到普通模式无异。另外如果其他人想尝试双擎的动力表现,因为双擎的加速方式与传统燃油车有本质区别,所以最好开PWR模式,不然对方只会认为丰田混动软弱无力。当然如果有4格电,同时开EV和PWR模式,前60公里加速就比较给力了。


三种行驶模式下的油门踏板曲线三种行驶模式下的油门踏板曲线


其实跟据上图可知,无论何种模式本身并不会改变双擎的动力,只是行车电脑会跟据不同模式对启动发动机的油门踏板角度进行调整,举个不一定准确的例子,普通模式下油门踩到40%会启动发动机,ECO就是50%,而PWR模式只需要踩到30%。所以地板油起步跑01无论使用什么模式加速成绩都一样。

EV模式:

高于四格电可以启动纯电行驶,低于两格/时速超过48公里/深踩油用至POWER区/急踩油门都会自动取消

S档:

双擎的S档并不是运动档而是制动档,丰田将其称之为S档并配备换挡拨片误导了大多数人,看上去高大上实际上比较鸡肋。由S1~S5为发动机制动,发动机会一直介入直到速度降到档位的限定时速后发动机退出(发动机关闭退出时速由低至高),而发动机转速/油门响应/动能回收/发动机制动则由高至低,S6为电机制动,有最大的动能回收效果充电速度最快。但是在操作上使用逻辑混乱,挂S档之后直接进入S3,要进入最实用的S6只能长按拨片+或者连拨+三次,与D1~D5的分别就是踩油门不会退出。S1~S5最大的用处是下坡/出入匝道,利用发动机制动提高安全性同时充电。可惜实际行驶中大多数情况下都会选择S6,制动效果好充电快而且发动机关闭(通过HUD可以看到,即时是在用电巡航时,先进入S3再换到S6,发动机会先喷一口油非常无语)。


进一步省油的秘诀:

发动机与电池之间的配合,让更低的油耗成为可能。

听说循例要上图?

近期油耗:

近期油耗近期油耗

一箱油最低油耗

一箱油个人最佳油耗一箱油个人最佳油耗


上班路线上班路线

下班路线下班路线

提车后的平均车速,表显油耗(换机油后重置,约5000公里)提车后的平均车速,表显油耗(换机油后重置,约5000公里)


上下班油耗3.3L-3.8L(最近未开空调)上下班油耗3.3L-3.8L(最近未开空调)

最近一次加油后表显续航里程最近一次加油后表显续航里程


单程最佳油耗单程最佳油耗

快速路长距离行驶油耗快速路长距离行驶油耗

省油有一个大前提,不影响驾驶安全,不影响其他车辆行驶和阻塞交通,不牺牲时间、车速和舒适性,非双擎车主可以跳过

实际上任何人驾驶双擎都可以无视省油的各种规则,随心所欲的驾驶都会开出令人满意的油耗。

我并不是省油大神,据我所知一箱油能跑1200公里的黄金右脚为数不少,其实以双擎的低油耗加上本地油站优惠颇多实际上省不了几个钱。研究省油只是在旅途中寻找一些乐趣,可玩性很高(个人极限挑战42L/1064KM)。省油就是烧掉尽可能少的油,走尽可能远的路,而不是仅仅依靠车速快路况好。为了驾驶安全,就不进行拍照说明了,请见谅。


1.PG大法(加速与滑行 Pulse & Glide)

而在行使过程中可以自行控制油门踏板进入用巡航行状态。先线性加油启动发动机(地板油会导致油耗增加),加速到需要的时速然后松油门再轻踏油门进入用电巡航(发动机关闭仪表盘右上角显示EV标志)。类似数码相机的快门,深踩油门就是拍照,拍照一张照片松开快门,半按快门对焦就是用电巡航,直到需要加速或者充电就是按下快门(深踩油门)启动发动机。在掌握了PG大法以后,会慢慢形成肌肉反应无需用力也不会感觉累和操作繁琐。大多数人会爱上这种驾驶方式,除了油耗显著降低,没有发动机启动的噪音和震动是一个极佳的驾驶体验。在市区道路巡航时,指针在深绿色ECO区中间位置能够保持车速,指针过高或过低缓慢加减速,所以巡航应充分定住油门避免加减速节省电量。听起来好像很复杂,但是在用电巡航时PCU会降低油门灵敏度让尽量维持在一个区间巡航。

为了更容易大家理解,用秋千进行说明。要推动一个坐着个胖子的秋千,小孩需要使用所有的力量推动秋千进入运动状态而会筋疲力尽,再由成人维持推动就会大才小用。成人只需要正常出力就可以顺利让秋千运动,在运动下的秋千即使是小孩也只需要持续轻轻推动就能一直保持秋千继续运动,而小孩的饭量明显比较成人小。

而除非极端拥堵,中度拥堵PG仍然可用只是巡航里程的长短,在市区基本没有PG不适用的路段。

2.最佳热效率行车

此方法与PG有点背道而驰,实际行车过程中可以单独使用或与PG互补。虽然THS的特性发动机会一直处于高热效率的工况,但此方式则在正常行使中完全避开车辆发动机在起步和低速效率仍然相对较低的情况。

单独使用时,同样先加速至需要的时速,此时轻收油门降低发动机转速,此时指针会从浅绿色ECO区滑落到深绿色ECO区,但并不会用电巡航(虽然PCU有时也会跟据行车状况降低发动机转速但反应较慢),此时发动机会进入高热效率运行区间油耗很低(HUD显示3L~3.5L/100KM),同时为电池充电直到到四格以上。在电量储备充足后,在起步(HUD显示瞬间油耗25L~40L然后逐渐降低)/上坡(HUD显示瞬间油耗20L~35L然后维持在15L~25L之间)就可以直接进入使用纯电模式降低瞬间发动机高喷油量增加油耗,起步时使用EV提速快,时速超过48KM发动机启动(HUD显示瞬间油耗15L以下)继续加速,而上坡时则完全利用电力驱动避免高油耗。除了起步和上坡,也可以在电量充足时利用EV滑行。虽然在熟练使用的情况下,使用此方式会开出比PG大法更低的油耗(单程低0.1L~0.3L),但需要反复操作(PCU经常会自动进入用电巡航)而且油门控制也需要更精准,对道路不熟悉或者对电量控制不好甚至会比PG油耗更高,所以并不推荐单独使用。

若与PG互补,则是在路况较佳的路段提前储备电量,利用发动机高效率低油耗行驶同时充电,为之后长时间滑行又或者预知即将进入拥堵路段提前储备电量,再根据情况适时用电降低油耗。

3.充分利用惯性回收充电

松油门滑行/拖刹减速/下坡会进行动力回收,储备电量对用电巡航作用不言而喻。在不阻碍后车和车流的情况下,应尽量轻踩刹车拖刹让动力回收的距离更长,甚至在下坡时先加速保持一定的速度快速下坡,让电动机高转速回收动力,如果是长下坡路段可以使用S6电动机制动进行最强动力回收。踩刹车超过五分之一刹车盘就会制动,短距离和更大刹车深度对动力回收效果非常有限,所以刹车点和刹车的力度非常关键,进行分段刹车,经常需要先点刹控制车速和安全行驶距离再利用轻刹动力回收。值得一提的是不要为了充电而盲目进行动力回收,动力回收所充的电量远远不及再提速的能量损耗大,例如在下坡后利用动力回收车辆已下降到需要时速,应毫不犹豫轻踩油门用电巡航而不是继续回收动力,再踩油门提速浪费能量。

3.S6与ECO/PWR模式

S6因为最大限度利用电机制动进行动力回收充电,除了下坡之外,可利用这个档位进一步控制油耗。

1)冷车启动后PWR模式+S6。双擎会在冷车启动后,启动发动机热车,并由PCU根据电量储备及行驶情况为混合动力电池充到三格电,使用PWR模式会在行驶初段更容易拉高发动机转速加速充电,而S6则在减速时提供最大动力回收,从而双管齐下以最快速度充电到三格,然后系统能够关闭发动机避免更长时间强制充电耗油,然后再换D档及常规模式。

2)堵车时ECO模式+S6,利用ECO模式降低油门灵敏度以及空调功率,而S6提供减速和动力回收(时速10km以上)从而减少跟车踩刹车的次数和也更省油。

3)全程ECO模式+S6,利用ECO模式油门反应迟钝更容易保持在用电行驶范围加上S6最大动能回收充电,所以能够跑出更漂亮的油耗。另外,双擎可以在S6档位下进入独一无二的单油门踏板行驶模式,如果路况允许除停车外甚至全行程无需刹车。在松油门后马上会进行强动力回收充电同时降低车速,当感觉动力回收力度过大可以轻踩油门降低回收力度,整个行车的所有减速过程都会在利用S6进行极限回收动力充电,再适时用电巡航。虽然此方式比D档更省油,但并不推荐使用此方式行车,因为在收油门后S6进行强动能回收会有顿挫感,从而失去THS丝般顺滑的一大优势,其次ECO模式也进一步让行车反应缓慢索然无味,最后在掌握了THS的刹车方式进行动力回收充电,也可以开出相差无几的油耗。

4.避免发动机强制充电

发动机强充是双擎最耗油的车况,发动机热效率只有可怜的15%左右。

1)为降低发动机强制充电耗油,冷车启动后应着车即走然后平稳加速,利用发动机驱动车辆同时充电而不是原地热车充电,避免能量白白损耗。

2)在日常行驶中留意电量情况,在只有两格电而且在用电巡航一段距离消耗电能,而感觉即将进入强充状态时,在路况允许的情况下,应及时加大油门加速启动发动机驱动车辆一段距离同时充电,而不是一味用电巡航导致亏电强充。

3)如果在跟车过程中未能直接持续启动发动机巡航充电,可在与前车保留安全距离的情况下,加大油门提速然后松开油门回收动力充电(也可以利用S6档),在电量不足的情况反复进行此操作避免发动机强充,在路况允许的情况下再启动发动机巡航充电。

5.榨干混合动力电池

根据THS的原理,混动电池的浅充浅放是没法用尽的,低于2格就会强制充电除非超长下坡不然也只能充到6格。而在正常行驶过程中,除非刻意保持电量,使用PG一般电量会一直维持在2~4格,在上下坡后累积了3格或以上电量,应更多的用电巡航。如果已经接近目的地,可以尽量透过油门控制用电机驱动车辆,而避免启动发动机增加油耗。在驾驶双擎一段时间之后,即使仪表屏幕显示只有2格电也能根据经验判断是否能够用到达目的地,如果感觉电量不是很足,果断启动发动机行驶一小段距离充电,比较极端的情况下能做到停好车准备熄火刚好发动机启动强制充电。但是需要注意,如果对电量把握不好导致发动机强充就得不偿失了。另外在高速行驶出入服务区或者是市区有连续上下坡路段电量充足时,控制油门用电巡航甚至可以直接使用EV模式用电,避免电量6格停止充入而白白浪费电量。

6.更极致的省油方式

1)无箭滑行。在松开油门滑行正常动力回收的情况下(仪表盘屏幕显示动力由车轮指向电池充电),此时轻踏油门至CHG和深绿色ECO区交界,在达到一个临界点,会出现车轮无箭头指向电池充电同时电池也无箭头指向车轮驱动的无箭滑行状态。类似于手动档空挡滑行,此时内部能量损耗最低,滑行距离会更长同时带轻微动力回收(S6档+油门更容易操作无箭滑行)。无箭滑行只有一个范围极小的临界点,而且需要经常盯着屏幕确认是否无箭,非常容易分心影响行车安全,路况极佳的时候试试可以,但除非是神之脚否则完全不建议无箭滑行。即使在松开油门后再控制油门至CHG和ECO的临界点,没有进入无箭状态也能降低内部动能损耗从而加大滑行距离,所以也无需一味追求无箭。

2)高热效原地强制充电

在车辆停止的情况下(堵车/等红绿灯),如果发动机已经启动强充/或者想进行电量储备。可先挂P档拉手刹,然后左脚踩死刹车,挂D档再用右脚踩油门启动发动机至浅绿色ECO区,利用高热效率工况充电(热效率33%以上)。但目前不确定此方式是否会对E-CVT和刹车有损害,所以建议慎用。


导致丰田双擎增加油耗的因素

1.堵车

越堵越省油绝对是对双擎的误解又或者是销售的误导,很多人误以为双擎在堵车时会比路况好更省油实在是太错特错。因为无需发动机怠速,相对汽油车型来说双擎会在堵车时更省油,可是车内电器和蠕行一样会消耗电池电量,依靠低容量的电池和低功率的推动车身负担大,频繁踩油门刹车对电量消耗也更快,堵车时间长电量不够启动发动机油耗就会上升,堵车增加油耗对双擎来说同样无解。除非在进入拥堵路段前双擎保留充足电量,而在堵车区域电量消耗完之前离开拥堵路段双擎和汽油车的差距就十分可观,但如果没有进入拥堵路段这些电量是可以用来巡航降低油耗,所以根本不存在越堵越省油,只能说越堵越应该驾驶双擎。

2.空调/暖气

双擎的自动空调是由电池供电,用来巡航的电自然就少了,发动机启动的次数自然就会增加。而广州一年有七八个月是夏天,增加的油耗看似比例很高(实测25%左右),但是油耗基数低所以开空调的成本增加极其有限(每公里增加0.05元),与汽油车型油耗相比就再拉开差距了。

传统汽油车暖气是由发动机余热吹出来的,双擎启动发动机的次数少,热量不够自然靠强启发动机满足供暖(实测也是30%左右)。虽说强启发动机也会同时充电,即使油耗仍然比汽油车低,但是开暖气对油耗的影响比汽油车高,不过还是因为油耗低增加成本有限。比较折中的方法就是不要上车就开暖气(与汽油车型相同),先行驶一段距离热身再开暖气避免发动机因温度不够提高转速喷油量大增。值得一提的是,低温环境下双擎同样也会更耗油,因为不存在发动机怠速,如果一直巡航发动机温度不够,ECU为也会强启发动机顺便充电,只是时间上会比强制充电短。

3.行车距离过短

启动之后发动机热车和强制充电所消耗的汽油不能有效分摊到整个行程,而电能未能充分在巡航中发挥作用油耗自然降不下来。

4.停车距离过短而且过于频密

在市区红绿灯多的路段,两个红绿灯之间间距短,频繁的走走停停,充电慢耗电快没机会长距离用电巡航反而经常强制充电自然油耗高.

5.把混动当电动车开

刚提车的时候,我也将错误的讲双擎当成电动车,无论是加速,发动机启动充电还是刹车回收,都是认为应该先充电然后单纯用电行驶达到省油的,结果自然是经常强制充电油耗居高不下,这也算是对THS理解得不够透彻导致。

6.强制充电

强制充电对油耗影响实在太大,所以上文才会反复提及如何避免。在电量显示两格再消耗一些电能就会启动发动机强制充电保护电池,直到充够三格电才会关闭,也不能手动关闭,发动机热效率低而且没有向前行驶,虽说所充的电可以在之后的行驶利用,但是对比行驶过程中充电油耗会大增。曾经在一段10公里的路程,到达目的地停车场后表显单程油耗3.5L,但是到达后在停车场内绕来绕去找车位,结果10分钟时间发动机强启充电两次单程油耗飙升到4.5L触目惊心。

要是活动范围一直在拥堵的市中心,红绿灯多且间距又短加上经常性堵车,也不可能不开空调,是不是就不用考虑混合动力呢?其实更耗油只是针对混动自己与自己比,若与汽油车相比在市区的油耗/体验上依然有着巨大优势,虽然无法轻易开出超低油耗,但还是比汽油车更省油更环保。


THS-II的一些缺点(只谈论混合动力系统)

1.因为发动机和电机之间没有离合器而通过齿轮组直连,所以会导致动力损失。例如在高速行使过程中,即使“满电”发动机也需要带动电机增加负荷,而系统限制即使电机仍然运转也无法继续充电;而用电巡航的情况下,电机驱动车辆发动机关闭但仍会反转导致动力损失。

2.用电巡航滑行最高时速为78(会缓慢下跌至70左右后保持匀速巡航),在高速路况行驶时,电能不能有效利用巡航进一步降低油耗。即使最新一代THS也只能在时速110左右关闭发动机用电巡航。

3.档位设计不合理,经过这一年多行使其实觉得丰田可以进行优化。首选拨片不可以直接进入S6强动能回收,不明白丰田怎么考虑现在用拨片直接换档只能在D1~D5之间转换,而最实用的S6只能先挂S档,再由S3拨到S6非常繁琐。如果在S档可以直接用换档拨片转换,可以把PWR模式改到S档位置成为类似汽油车型的Sport档。而PWR模式的原来按钮可以改为CHG mode(充电模式,虽然S档在达到档位一定速度的条件下不会关闭发动机,但是却有发动机制动效果)只要踩油门不论任何深度都会一直使用发动机驱动车量从而在驾驶员需要的情况下一直为电池充电,好处是在路况条件比较好的情况下进行提前电量储备以应付可能即将拥堵路段的需要,无需透过油门控制取消用电巡航强行启动发动机,而在“满电”情况下自动取消。

4.老一代混合动力电池侵占后备箱空间,而新一代的TNGA架构已经进行了改进将电池塞到后排座椅下方算是解决这个缺陷。


THS还是最好的混动系统吗?

  论工作效率,本田的i-MMD已经和最新一代的THS油耗上打成平手,本田在运动性已经领先,通用的双电机甚至三电机Voltec甚至有不少更领先的地方,福特师出丰田但双电机动力分流混动也让丰田THS要规避专利,现代TMED和科力元CHS也加入搅局有也不错的口碑,而更多的车厂也陆续推出增程式混动和48V混动车型,但我依旧认为丰田的混动是最好的混动系统。

1.系统可靠

丰田混动全球累计销量已突破1200万,是业内公认最成熟的混动系统,而混动故障率极低镍氢电池比锂电池更可靠安全性更高,在冬天的低温下几乎无影响(雅阁混动在北方冬天油耗暴涨)。

2.成本更低

制造成本并不比汽油车增加太多,按照丰田的销量混动系统是大规模生产的产物,并不复杂即使对比AT变速箱成本也相差无几,电机功率和电池容量没有太高的要求,可以有效降低整车成本。而镍氢电池即使维修甚至更换价格也相对低廉。对比其他混动模式,产量不高意味着成本更高,而且需要大功率电机和锂电组,THS在基本国产后在成本上完胜。成本低意味着有降价空间,只是以丰田性格利润为王不肯降价而已。

3.体积更小

同一套THS可以不变应万变,结构相对简单,不单可以装配在B级车上,也可以装配在A级车甚至A0级上。

4.潜力更大

只需要简单增加电池容量,就可以升级为插电式混合动力(参考插电普锐斯和即将上市的卡罗拉/雷凌插电版),而且即使不充电油耗也极低(卡罗拉/雷凌插电版不充电情况下行使公布油耗4.3L/100km,而混动版则为4.2L,0.1L/100km可视为电池加大增重所增加的油耗).

5.车厂的选择

高傲的宝马愿意用底盘以及柴油机技术和技术宅马自达愿意用当家的创驰南天技术,去换取丰田THS相信他们也不傻,而福特和通用早就与丰田进行技术交换。至于丰田免费出让THS技术给吉利(在总理参观丰田工厂大半年之后1元转让技术,呵呵,挺值得深思)。


丰田混动的未来:(纯猜测)

1.最近一代THS即使由行星齿轮改成平行轴结构(15年第四代普锐斯)和大量优化,但丰田仍然固执的将这一套体统称为THSII(03年至今)而没有更新为THSIII,要不就是认为混动技术搞不过本田,要不就是还有干货在憋大招。

2.推出A0级混动车型抢市场,另外新一代的卡罗拉/雷凌双擎使用新一代混动系统综合油耗低至3.xL/100KM。

3.为THS增加离合器实现发动机和电机的解耦,由PCU控制根据行车状况离合,用电巡航无需反拖发动机,高速直接由发动机驱动,降低内部能量损耗进一步降低油耗和提升动力(类似i-MMD但运作和驱动方式不一样)

4.为各个家用车型增加插电THS插电混动版,以应付欧洲及国内各种严苛的排放要求,成为插电混动霸主,一统江湖。(在混动原理上丰田更容易实现插电化,而且已经在插电普锐斯上累积了足够经验)

5.融入创驰蓝天技术的丰田混动发动机,成就逆天热效率和油耗表现

6.推出柴油混动发动机或者涡轮混动发动机

7.丰田全力发展FCEV/EV/PHEV,并且成为市场上的主流,THS被边缘化

8.被其他混动技术追赶超越,泯然众人

最后,在新春之际祝大家新年快乐,出入平安,感谢阅读。

最后的最后,写了这么多,应该为丰田混动圈了不少粉。在这里许个新年愿望,广丰能把我的车置换成凯美瑞双擎么,或者一丰给我换台亚洲龙双擎也行,我一定会更深入的评测并提出的宝贵意见哦丰田混合动力系统详解及省油原理丰田混合动力系统详解及省油原理丰田混合动力系统详解及省油原理



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