图说雷克萨斯多级混动系统:为LS/LC带来巨大提升

2019-08-19 14:39:53 30点赞 92收藏 41评论

图说雷克萨斯多级混动系统:为LS/LC带来巨大提升

旧闻摘要:同样一套系统,对比中美官方宣传资料,明显是国外更详细。

对雷克萨斯旗舰LC 500h coupe 和 LS 500h sedan来说,Multi-stage Hybrid system多级混动系统是雷克萨斯的第6代混动技术。从引擎到变速箱,再到后驱动桥,整套系统都是全新的。

多级混动系统为LC500h和LS500h研发,用于宽引擎运行范围的上下极限。该系统的进步如下:

· 全新直喷 3.5 L V6 ( 8GR-FXS) ,DVVT进排气气门可变正时技术 , 压缩比13.0:1,阿特金森循环,输出 220 kW (295 HP /299 PS);

· 锂电池组,含84节电池,总电压310 V ,输出44 kW (59 HP/ 60 PS)。相比于之前的镍氢电池组,首次应用的锂电池组动力更强劲,电池组减重30%以上,体积减小20%;

· 将 295 HP 引擎与双电机结合,LC500h和LS500h的多级混动系统总计输出动力 264 kW (354 HP or 359 PS);

· 全新变速箱将雷车THS II核心机构PSD动力分流装置与4速自动变速箱结合起来,模拟出一套10速自动变速箱。

图说雷克萨斯多级混动系统:为LS/LC带来巨大提升

▲Lexus Hybrid Rear

同其他雷克萨斯混动车一样,多级混动变速箱依旧包含了两个电机。主电机MG1,主要用于发电,也可启动引擎和驱动车轮。副电机MG2,主要用于驱动车轮,也可在减速和制动期间回收动能。发电机和电动机通过PSD动力分流装置与引擎耦合。

在其他雷克萨斯混动车型上,处于加速等高负载工况时,PSD可基本维持引擎转速恒定,以使效率最大化,其表现像电控CVT一般平顺。

多级混动系统可以控制PSD通过3种特定齿比与多挡主减速器(4速自动变速箱)的前三个挡位耦合,产生3×3=9种特定齿比;PSD还有一个更高齿比,仅与多挡主减速器最高档耦合,作为第10挡。

下图详述了十个挡位的所有组合以及特定齿比:

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▲Lexus Hybrid Gear Ratios

精细的挡位组合提供了节奏平稳的换挡——每次升降挡,引擎转速变化量趋同。

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多级混动变速箱通过AI控制换挡。在ECO或者普通模式下的D挡,MG1换挡时的转速变化会更平稳。即使在自动模式下,DMI人工智能换挡控制带会计算车辆加速度来确定车主的意图,避免在连续弯道上的不必要换挡。

全新手动模式下换挡,允许司机用拨片自由选择并维持特定挡位。运动/运动+模式下急加速,MG1几乎能做到瞬间换挡。

与其他雷车混动版一样,多级混动系统可通过MG2实现低速纯电驱动,但LC 500h和LS500h纯电驱动极速更高(140km/h),同时也是首款可使用引擎直驱起步的雷克萨斯车型。

TIPS 1:雷克萨斯混合动力系统的背景

自2006年以来,每一代雷克萨斯混动系统的核心都是PSD,这是一套行星齿轮组,它将引擎和副电机MG2耦合,再通过主电机MG1提供保持转矩来控制动力输出。

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▲Lexus Planetary Gear

该系统允许引擎和电机以任意比例混合输出,并以任意齿比在引擎曲轴和主减速器之间进行传动。由于系统是纯电控,没有摩擦元件或者滑轮,因此不存在传统链式无级变速箱那种摩擦损失。不仅如此,当MG1约束太阳轮转动,并维持一个特定齿比时,它是作为发电机在为电池组提供能量。这是雷克萨斯混动系统如此高效的原因之一。

先进混动车必备核心技术之一,是非常精密的速度“分解器”,即各电机中的特殊速度传感器。不同于常规速度传感器——它们无法区分电机转动方向,仅记录每个循环的单个数据点(因此至少需要三个完整循环才能明确动向),分解器则可以分辨电机转动的方向,且测算更加离散,对每次转动都做多次速度测量。

这些分解器与强流控制电路和高效电机结合起来,让雷克萨斯混动系统能够精准控制动力输出和电机转速,使得引擎和电机的动力在到达主减速器之前,可以任意齿比进行瞬时连续可变混合输出。

TIPS 2:丰田混动技术历史版本

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Multistage THS II 多级混动系统不仅增强了起步加速性能,提升了高速工况的系统效率,且该工况下引擎间歇使用也成为可能,大幅提升了高速工况的燃油经济性。

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▲New Multi Stage Hybrid System

让V6 3.5L 引擎拥有超越V8 5.0L引擎的低扭输出。

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▲High driving power at the start which exceeds V8 5.0L engine performance with V6 3.5L engine

加速响应更迅速。

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▲Quick responding acceleration

模拟10速自动变速箱,创造平顺加速体验。

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▲Smooth acceleration created with 10-speed A/T simulated control

改进电路效率。

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▲Improved electrical path efficiency

同时实现高动力输出和高燃油经济性。

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▲High power and high fuel economy is achieved at the same time

多级混动系统,使得引擎工作转速区间更广。

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▲By adopting the Multi-Stage Shift Device to THS, the engine is able to operate in a wider speed range

多级混动系统使得引擎和电机输出都得到加强。

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双电机驱动系统:在常规驱动电机之上,还加入了一个发电机,辅助实现强劲的纯电巡航性能。

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电池组向双电机供电:通过PCU动力控制单元来控制电机输出。

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▲The battery supplies electric power to the two motors

普通模式下纯电巡航:可以看到电机扭矩极限更高,转速覆盖范围更广。

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▲During normal EV-mode cruising

单向离合器:阻止引擎反转,实现无阻力正向转动。

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编译|休不眠

图|网络

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