臥榻之側有本田,豐田混動技術是如何被逆襲的?
技術 發布于:2018-11-08 18:24:49
“這個世界上,只有兩種混動技術,一種是豐田,還有一種是其他”。
這句話當然不是我說的,估計是衍生自整個行業過去20年間被豐田混動技術支配的恐懼。
豐田也沒手軟,出門右轉就拿下了20年的專利保護期,大殺四方,混動車型銷量超過1200萬臺,真是拿著望遠鏡也看不到身后有人在追;
直到這位不信命的本田君,憑借自身的不懈努力,勤學苦練,總算是逼平了身位,贏得了眾人的喝彩,畢竟一招吃盡20年的好日子任誰都看不下去了。
一邊是天賦異稟的豐田THS II行星齒輪機構的雙電機直連混動系統,一邊是穩扎穩打甚至有后來居上之勢的本田i-MMD雙電機非直連混動系統。
自此,混動技術哪家強的爭論就再也沒停過了。
第一回:行星齒輪組奪先機 雙電機系統有巧勁
作為這個星球上誕生最早、結構最精妙、銷量最廣的混動技術,豐田THS系統的行星齒輪機構猶如剛出場就會使降龍十八掌+擒龍功的喬峰,出場就是滿級,完全沒有給其他玩家學(作)習(弊)的機會。
第八代凱美瑞混動
再看本田就苦逼多了,抄豐田吧那是萬萬不能的,苦思冥想搞出了了一套非等功率的電傳動邏輯,并且在發動機高速區間通過離合器能夠與輸出端直連,以此克服了電傳動的低效區間。
同時日復一日的精進每一個部件、環節。就像是出場晚了半本書的虛竹,開竅之前在少林寺挑了23年的糞,一路打怪升級,經過一番磨煉i-MMD混動系統才算是功德圓滿。
第十代雅閣銳·混動
來看結構,二者就顯露出了差異,例如全新第八代凱美瑞包括一臺新2.5L的直列四缸發動機、一套最新的THS II電子無級變速器(也就是E-CVT)、一組鎳氫混合動力電池組、以及能量控制單元(PCU)。
再看雅閣,使用2.0L阿特金森循環自然吸氣發動機+雙電機的系統驅動車輛、前部放置PCU,電池組依然位于后部,但是雅閣則使用了鋰電池,在電池的選用角度來說,豐田更加傳統和看重循環壽命,而本田則更注重同等容量下的體積表現。
這下也明了了,最核心的差異就在E-CVT無級變速器以及雙電機(電CVT)結構上了。
小結一下:本田i-MMD系統比較簡單粗暴,沒有豐田THS II的行星齒輪機構那樣復雜,發動機既可以直接通過離合器驅動車輪,也可以通過電機輸出,而豐田的THS II發動機只能通過復雜的行星齒輪組來輸出。
第二回:富二代天生據奇功 技術宅漫漫長征路
作為混動系統的動力源頭,發動機自身的素質是不能落下的。
第八代凱美瑞采用的是全新的2.5L自然吸氣發動機,熱效率高達41%,有多高?這是目前量產車型熱效率最高的發動機了。
全新的2.5L阿特金森循環發動機通過強化滾流、改善噴油霧化形狀后的雙噴射、減少排氣冷卻機械運轉等各類能量損失、各部件全變電子化等多管齊下;提升了熱效率、降低了油耗,同時也實現了高動力輸出。最大功率131kW,最大扭矩221N·M(3600-5200rpm)。
而本田的新款2.0L阿特金森發動機也有不少改進,提升了EGR閥的流量、氣門也采用了鏡面拋光、最高熱效率值和范圍都獲得了提升,最終斬獲了40.6%的熱效率,最大功率107kW,最大扭矩175N·m(3500rpm),熱效率僅次于豐田2.5L混動發動機。
所以只看發動機的話,凱美瑞混動和雅閣混動都擁有市售發動機所罕見的寬閾熱效率表現,說是神仙打架也不為過。
那索性就進入最核心的混動系統比較,差異更加凸顯,依然先看豐田的。
豐田THS II混動系統最大的特點就是車輛速度本身不決定發動機轉速,車輛負載也不決定發動機轉矩,只要車在動,那么動力一定要通過行星齒輪機構的的兩臺電機再輸出。
行星齒輪組的妙處就在于無論是行駛條件還是蓄電池的電量處于何種狀態,均可以根據當前的工況得出最佳的發動機轉速,進而和MG1配合之下永遠處于最經濟的工作區間。
當低速啟動后,我們通過電池組驅動MG2進而帶動MG1,發動機不介入的話MG1最高能達到10000rpm左右,此時如果再有更高的動力需求,就會啟動發動機。所以每當我們在低速這種發動機的低效工作區間,總是會優先利用電能來驅動,直到達到發動機的高效區間時發動機就會啟動。如果說在低速時用光了電量不足以驅動車輛,發動機也會啟動。
更妙的是,豐田THS II混動系統在這些工況中都能為利用發動機輸出的過剩能量為電池充電,假如MG2獲得的動力已經滿足當前的行駛需求,此時MG1獲得的一部分動力就不用輔助輸出了,這部分能量將被儲存到電池內,一點兒也不浪費。另外剎車時也能完成動能回收,通過車輪反拖MG2反轉來為電池充電。
可見豐田THS II混動系統異常復雜,既實現了“無級變速”,還能夠能量回收,只有在高速(也就是發動機最高效的工況)下,由于多轉換了一道步驟且處于電傳動的相對低效區間,可能會產生一定的能力損失。
再來看看雅閣的話,就會覺得簡單明了許多。
雅閣混動的i-MMD結構就好理解太多了,中低速的時候,驅動完全由電機完成。一臺電機用來發電,一臺用來驅動車輛,達到類似于增程式的效果。高速工況時發動機可以通過離合器將動力直接輸出到車輪,因此我們認為在高速巡航時i-MMD系統的理論效率更直接。
雅閣混動用電明顯更勤快、范圍更廣,一般處于“沒電就充,有電就多用電”這種狀態,同時受制于結構,本田i-MMD系統的能量回收也主要通過制動、滑行時車輪帶動電機來完成充電。
第三回:打榜實測互有勝負 后來居上前景可期
從理論上看,豐田THS II系統在應對復雜工況時更有針對性、更靈活,而本田i-MMD系統也不遑多讓,采用了更簡潔的結構,高速工況輸出更加直接。
那么,放到實際測試當中又如何呢?不妨對照一下此前完成的凱美瑞混動、雅閣混當打榜成績比一比高低。
從實際得分結果來看,兩者相差也在毫厘之間,雅閣混動以2分的微弱優勢拔得頭籌,且兩者均位于目前打榜排名的前排位置。
至于兩者的差距,主要體現在凱美以4.2L/100km的油耗勝于雅閣的4.7L/100km(并非同一路況下測試,參考價值有限),雅閣在大電機的加持下加速成績有優勢、更換為不含重稀土的磁鐵電機后,不到20萬的起售價性價比又更為突出,因此得分相近甚至是有所反超也在情理之中了。
第四回:兩強相遇棋逢對手 若論高下雙雄罷兵
就像喬峰后期并沒有和虛竹打過架,我不能證明完全體的虛竹是否能擊敗喬峰,畢竟喬峰實戰經驗強悍(豐田銷量霸主),而虛竹的實戰經驗稍遜(i-MMD有待大規模驗證)。兩套系統過于宏觀,互有利弊。不能說i-MMD已經完成了對THS II的反超,只能說豐田混動技術已經遇到了實力相當,甚至在諸多細節更加可圈可點的對手。
就實際體驗來看,凱美瑞混動拿來正常通勤似乎更容易得到更低的油耗,而雅閣混動則擁有更敏銳的動力響應以及性價比,也足夠贏得大伙兒的青睞。
雖然豐田混動與本田混動在結構設計上有所殊途,但是在壓榨內燃機工作在經濟區間、配合電機削峰填谷來達到節能減排的目的,無疑是同歸了。
這最終的結果,更像是英雄所見略同。
(皆電 宗澤)