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混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

以往來三亞出差,都是陽光海浪沙灘,一出機場就擁有置身於海島的歡樂,然而這次只有烏雲和颱風,不免心裡有了落差,就好似生活,美好的東西也不是一成不變的。

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

天公雖然不作美,但糟糕的天氣反而讓我更專注於車輛本身的表現。

言歸正傳,這次來三亞的目的其實是體驗豐田的雙擎動力,關於THS II混動系統大家已經很熟悉了,本來沒有必要再次重複那些已經講過的內容,但本次廣汽豐田帶來了他們的產品工程師,在與工程師更深入的溝通之後我發現,其實以往對豐田雙擎的解讀還是過於表面和簡單。

比如,為什麼豐田要把THS II混動在版型命名上均命名為雙擎?只是為了表達電動機與發動機兩個動力源頭嗎;再比如,行星齒輪結構到底可以帶來什麼好處?為什麼本田i-MMD系統在低速時無法發動機直驅,而THS II可以?除了油耗低、續航長,作為車主我們還能在THS II上得到什麼?

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

這些問題其實需要對THS II進一步研究後才能得到,所以本期是一篇相對深入的技術探討,將我對豐田雙擎的一些研究和試駕體驗分享出來(不想看技術解析的可以直接跳到第二部分看“真雙擎”對應到駕乘上的優勢)。

混動是統稱 豐田是真雙擎

雙擎概念從命名來講很簡單粗暴,就是表達這臺車擁有兩個及其以上的動力源,包括像漢蘭達擁有前後兩個驅動電機+發動機,理論上來說已經做到了三擎結構,但豐田在命名上依然採用的是雙擎命名,這是為了突出一個概念——“真雙擎”。

所謂真雙擎,其實背後的含義是表達無論在任何工況下,都至少有一個驅動電機參與輸出。這可能與我們日常的一些的觀點相違背,不是說進入中高速區間之後,電機的工作效率會變低嗎?難道在發動機直驅的時候電機也會介入輸出?

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

是的。哪怕是在中高速發動機介入驅動的情況下,THS II的邏輯依然是會從發動機截出一部分動力給發電機進行發電,再由發電機輸出給驅動電機進行驅動。

要解釋這個邏輯我們還得從THS II的最基本結構開始,這裡我引用一位UP主畫的邏輯圖來輔助解釋。

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

(圖片來自於B站up主:11磅小老虎)

我們來細分一下這套混動系統各個部件的具體作用,不用將THS II複雜化,更不要將其看作“妖魔鬼怪”,把它當作是一家“公司”就很好理解了。比如,我們介紹一下“動力分配器”這個部門的作用。

動力分配器:這是豐田新一代THS II混動結構裡面最重要的一個部件,採用行星齒輪結構,也可稱作為動力控制單元。這個單元的外殼透過齒輪直接與前橋差速器相連,基本看做是與車輪硬連結,只不過因為減速器的存在轉速會有差異。

下圖是這個動力分配器的橫截面示意圖,標記為紅色的行星齒輪內部有一根軸直接與發動機曲軸連線,而太陽齒輪則連線發電機,這臺電機除了發電之外,還有起動機的作用。

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

(圖片來自於B站up主:11磅小老虎)

動力分配器最大的作用就是既可以讓發電機的動力輸出給驅動軸,也可以讓發動機的動力輸出給驅動軸。同時,還可以讓發動機動力同時輸出給驅動軸和發電機。原理也不復雜,當車輪轉速一定,發動機轉速增加的時候必然也會帶動發電機轉動,讓這臺電機在不同工況下,分別充當動力或發電的角色。而動力分配器可以讓發動機動力進行無級分配,這是行星齒輪結構最大的特點。

單向離合:此外,在動力分配器與發動機之間還有一個單向離合,即動力分離結構,它最大的作用是在當發電機要參與動力輸出的時候,將紅色行星架鎖死,讓紅色行星齒輪原地轉動,從而帶動藍色外殼輸出動力給驅動軸。

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

(圖片來自於B站up主:11磅小老虎)

驅動電機:作為P3結構的電機,權力很大,跟車輪直接溝通。工作職責也最簡單,就是驅動車輛,減速時動能回收,沒了。但在雙擎混動中,這臺電機基本上全速域都在工作,無論高速低速,它本身直接與驅動軸的差速器直接相連,沒有中間損耗,所以算是整套系統裡最高效的動力源。

瞭解了各部門的本職工作,我們可以來梳理一下在各種工況下,“真雙擎”是如何實現了。

“真雙擎”開起來怎麼樣?

以本次試駕的威蘭達雙擎為例,這臺車搭載一臺TNGA 2.5L發動機,並且是一臺三電機車型,因為它在P4位置(後橋)上還有一臺驅動電機,實現了E-Four電子四驅,這套四驅主要是為提升冰雪路面的穩定性,前後比最大可以達到2:8,不過由於動力並不經過傳動軸和分動箱進行分配,所以理論上的前2後8狀態是以降低前電機的輸出功率為代價,所以說透過性並不算E-FOUR的長處。

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

話分兩頭,回到雙擎的邏輯上。當威蘭達雙擎處於低速的時候,工作邏輯很簡單,電池給驅動電機供電,驅動電機輸出的動力透過差速器傳到車輪,此時發電機與發動機均未執行,但與前橋差速器硬連線的動力分配器也會轉動,理論上來說存在動力損耗,此時的執行效率其實不如同樣是純電工況下的i-MMD;

當然了,車內確實很安靜,再加上威蘭達雙擎本身NVH也還不錯,所以這一階段的體驗是最好的,整臺車最接近於電車的駕駛感受。

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

當車輛進入中高速區間,發動機開始介入,此刻進入雙擎模式。發動機輸出動力透過動力分配器進入前橋差速器,同時驅動電機依然保持動力輸出狀態。但由於發動機與前橋差速器之間不存在變速箱,所以在固定的齒比關係下,該模式的執行速度區間並不多,因為THS II的控制機構要保持發動機時刻處於高效區間。

具體到駕乘感受上,此刻狀態下的威蘭達雙擎依然保持了足夠靈敏的油門響應,且動力輸出非常線性,發動機的啟動也沒有突兀感。不過呢,由於發動機介入在一個經濟轉速(經濟轉速≠低轉速),所以純電下優異的NVH開始減分,但整體在一個可接受範圍。

當你繼續加大油門,系統邏輯會沿著兩種方向發展。當電量充足的時候,發動機會進入純電高負荷狀態,此刻電池會同時給驅動電機和發電機供電,而發電機也變成輔助驅動電機與P3驅動電機一起為車輛輸送動力,此刻發動機是停機狀態,透過我們前面提到的單項離合工作原理,讓動力分配器實現動力傳遞。

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

如果電池電量不夠而駕駛者又需求動力的時候呢?發動機則開始介入,輸出的動力經行星齒輪機構無級分配,一部分直驅車輪,一部分輸出給發電機,讓其發的電繞過電池直接給驅動電機供電。如果是地板油的話,電池還會進一步釋放剩餘電力給驅動電機以達到最大功率狀態,當然了,這種急加速的狀態畢竟不會持續太久,所以電池電量不會消耗到太低,而當動力需求小於當前系統輸出功率的時候,發電機就會把冗餘功率給電池進行充電。

所以你看,除了低速以及啟停狀態下的工況,THS II永遠是雙擎狀態工作,哪怕是高速發動機直驅工況下,也會有一部分功率透過動力分配器給到電機進行輔助輸出,所以搭載THS II的車型理論上動態響應都非常出色,完美規避了發動機直驅時齣戲的感受,尤其是檸檬DHT還給輸出軌跡上增加了“2AT”,要做到全速度絲滑就更難。

當然,從物理的特性上來說,動力分配器本身一定不是一個高效的方案,能量從機械能變為電能又轉化為機械能,肯定沒有直接機械傳動高效,從這個角度出發,THS II也不是完美無缺。

混動太片面 重新理解下何謂“真雙擎”

簡單總結下,其基本邏輯就是為了保證發動機處於最佳效率區間,所以它輸出功率會是一個經濟功率,這個功率可能會大於需求的功率,也可能會低於需求的功率。大於的時候反充到電池,小於的時候用電機補足。這本身是最小化功率浪費、最大化發動機效率的一種方式。

對於車主來說,這樣的邏輯最大的特點就是饋電油耗極低和全速域超快動態響應,無論有電沒電,都不影響雙擎車型的最終表現。正因為此,豐田旗下所有雙擎車型,在同系列裡銷售佔比都極高,因為這本身是一種相對高階的駕乘體驗,威蘭達雙擎自然也不例外。

分類: 遊戲
時間: 2021-12-29

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