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丰田混动本田混动哪家强,机械和电气的技术对决!

100人浏览   2024-07-08 10:16:31

在国产混动崛起以前,谈及混动离不开丰田混动和本田混动。在电池技术还没有像现在充足发展以前,两田通过油电混动将百公里油耗做到5升以内而且一玩就是几十年。那么,同为合资品牌的日系汽车,丰田和本田两家的混动技术差异到底在哪里?为何能在几十年前就能在同级做出技惊四座的油耗水平?区别主要在发动机之后的系统结构和能量处理方式不同,丰田混动倾向机械设计分配功率,本田混动倾向电气设计分配能量。以下作者将详细介绍丰田混动和本田混动的区别!

以油车思维开发的丰田混动系统

1997年,搭载丰田混动第一代的车型普锐斯上市。为那是一个完全油车的时代,当时国内街道上汽车都是极为少见的产物。诞生于这个时代的丰田混动系统THS是以油车思维开发的混动系统,一切只有一个目的,通过三电系统的加入,极大的分担发动机低效率区的输出,核心部件就是借鉴变速箱结构中的“行星齿轮组”,该部件连接在发动机和变速箱之间的,通过改变行星齿轮组各组成的旋转方向传递功率,其拓扑结构见下图:

如上图,行星齿轮组由四部分组成:分别是太阳齿轮(紫色)、行星齿轮(蓝色)、外齿圈(橘黄色)和行星齿轮盘(绿色),对外他们分别与发电机P1电机(黄色)、输出减速齿轮(白色)和以及发动机(橘红色)相连。

功率流动方向:

在车辆较高车速(>60km/h)时,这是以发动机直驱为主导的工况。功率流如下:

(1)发动机-行星齿轮盘-行星齿轮-外齿圈-输出轴-输出减速齿轮-车辆;

在车辆运动时如果电池电量不足,则太阳轮会在行星齿轮的带动下一起转动,发动机功率在行星齿轮中被分为两路,其中一路为上述(1)。另一路为:

(2)发动机-行星齿轮盘-行星齿轮-太阳齿轮-发动机P1电机-PDU变流单元(未画)-电池(未画);

也就是说,一部分发动机功率用于驱动车轮的同时,有一部功率通过PDU被转化为电能储存在电池当中。这一步就是省油的核心步骤,可以让发动机转速和车辆的转速解耦,让发动机始终运转在高热效率区间,虽然牺牲了多级能量传输的损耗,但是纵观整个行车过程来说,却换来了系统整体效率的提高。

当车主需要大功率加速时(低速下大油门或者高速超车),则(2)中的功率流在PDU处发生改变,流向驱动电机P3电机,发动机通过外齿圈和P3电机一起驱动车辆前进。

(3)发动机-行星齿轮盘-行星齿轮-太阳齿轮-发动机P1电机-PDU变流单元(未画)-P3电机+功率流(1)。

在车辆低速运行(<60km/h),车辆系统会根据车主油门指令和电池电量情况决定功率的流向,主要时要避开发动机低热效率区。

在车速还是比较快时,由发动机带到P1电机发电,使用电能驱动P3电机,虽然此时车主听到的是发动机的声音,但是实际驱动车辆的是电机。其实就是功率流(3)的减配,如下:

(4)发动机-行星齿轮盘-行星齿轮-太阳齿轮-发动机P1电机-PDU变流单元(未画)-P3电机

如果在塞车、倒车、停车场找车位等低速场景则由电池直接给P3电机供电。功率流如下:

(5)电池-P3电机--输出减速齿轮-车辆

绕来绕去,你是不是已经晕了?没关系,大道至简,用一句话概括就是“丰田设计了一个功率分配器,根据不同的车速和指令分配功率流向,可直接驱动车轮、可先发电再驱动车轮,也可对电池充电后让电池驱动车轮”

如果你已经理解上述的原理,那么恭喜你!你将很容易的理解本田的混动系统。

以电车思维开发的本田混动系统

从上述丰田混动的设计路线可以看到,混动系统都是围绕发动机为主进行设计,目的是把发动机的功率合理的分配和利用达到降低油耗的目的。而被专利堵死的本田则另辟蹊径走另外一条路线,先看原理图:

可以看到,本田混动IMMD技术原理十分简单。

(1)纯电模式时发动机停止电池供电驱动车轮;

这里和丰田不同的地方是,本田的电池功率和容量都比较大,使用的是锂电池,可以在市区低速当纯电车开。而丰田混动用的是镍氢电池,电池容量和功率都比本田的小。

(2)直驱模式是离合器接合发动机直驱车轮,这里和丰田差别不大;

(3)混动模式是两个系统差异最大的地方,两者的目的都是在发动机驱动车辆运动的同时把发动机高效率区多余的能量存入电池中。功率流向也一致,差异在于分配功率的部件不同,本田混动IMMD设计了更大的变流单元,并没有运用行星齿轮组的结构。通过变流单元完全吸收发动机的能量后再进行电驱动和充电。

如果说丰田设计的行星齿轮组是一个功率分配器,那么本田则设计了一个能量分配器。前者考验的是机械设计能力,后者考虑的是电控设计能力。这也是作者认为本田混动是以电车思维开发的混动系统。

结语

现在国产的混动系统发展极快,在大电池和先进电控的加持下推出了DMI、IDD、雷神HI.X等混动系统,而从日系混动设计的思路和诞生年代来看,不得不佩服日系车企在混动技术的创新能力。技术没有弯道超车,需要的是一步一个脚印的扎实,期待国内车企能向日系车企当年那样,开发出技惊四座的车辆技术!

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