丰田新款PHEV,用双电机提高纯电行驶性能

2016-08-240阅读0

  丰田于2016年6月在日本首次公开了新款插电式混合动力车(PHEV)“普锐斯PHV”,预定2016年秋季在日本、美国及欧洲上市,特点是延长了纯电动(EV)模式下的行驶距离,提高了行驶性能。日本版和欧洲版可选配太阳能充电系统(图1)。

  

图1:新款“普锐斯PHV”

  预定2016年秋在日美欧上市,首次在日本公开(照片中是日版)。

  新款普锐斯PHV将配置在行李舱下方的锂离子电池的容量提高至现行版的2倍(8.8kWh),目标是使JC08模式下的EV行驶距离达到60km以上。混合动力系统方面,在发动机与动力分割用行星齿轮之间设置“单向离合器”,EV行驶时可使用两个电机。

  具体来说,除了名为MG2的通常用于EV行驶的驱动用电机之外,还将名为MG1的通常作为发电机使用的电机用于驱动。丰田通常的混合动力系统中,发动机的输入与行星齿轮的行星架连接,MG1与恒星齿轮连接,包括MG2在内的驱动轴与环形齿轮连接。新款PHV的系统在发动机与行星架之间设置了仅向一个方向传递扭力的单向离合器(图2)。

  

图2:驱动系统的比较

  在发动机与动力分割用行星齿轮之间设置了“单向离合器”,EV行驶时可利用两个电机。

  防止发动机反转

  在以往的系统中,如果利用MG1进行EV行驶,会导致发动机轴反转,从而发生空转,因此无法传递驱动力。新系统设置了防止发动机轴发生反转的单向离合器。该离合器的结构就像是倒着的陀螺。这样一来,新系统在旋转MG1时,发动机轴不会反转,而是被锁死,从环形齿轮传递驱动力。

  最终,将MG1的驱动力与MG2组合,能以更大的扭矩驱动。MG2的最高输出功率为53kW,MG1的最高输出功率(作为电机使用时)为23kW,合计可获得76kW的驱动力。

  EV行驶时的最高速度由现行版的100km/h提高至135km/h。还能增加再生能量,因此,尽管配备大容量电池导致车辆变重,但JC08模式下的燃效仍达到了37.0km/L。与混合动力车(HEV)“新款普锐斯”中除低价位车型(E级,40.8km/L)以外的其他车型的37.2km/L基本相同。

  重视实际燃效,采用太阳能充电

  为了提高实际燃效,日版和欧版车型可选配太阳能充电系统。该系统由车顶搭载的太阳能电池板、储存电池板产生电能的镍氢电池和内置DC-DC转换器的ECU(电子控制单元)组成(图3)。

  

图3:车顶设置的太阳能电池板

  停车时发电的电力存储在驱动用锂离子电池中,行驶时发电的电力供应给电压为12V的系统。最大输出功率为180W。

  太阳能系统的驱动模式分为两种。停车时,太阳能电池板产生的电能先临时存储在镍氢电池中,然后统一输送至驱动用锂电池为其充电。行驶时,太阳能电池板产生的电能不输送到锂电池,而是供应给用来驱动辅机的电压为12V的系统。由此可减少向12V系统供应部分电力的锂离子电池的电力消耗。

  太阳能充电系统有望对延长实际行驶时的EV行驶距离和改善燃效起到一定的效果。不过,太阳能电池板的最大输出功率只有180W。晴天时太阳能电池板发电一天可以得到的电量,换算成行驶里程最多为5km,而平均值只有2.7km。另外,能够充电的电力受天气影响,变化较大。因此,丰田表示,“太阳能充电系统的燃效改善效果不计算在JC08模式燃效的数值内”。

  尾门采用CFRP减重3kg

  车身方面,将尾门的部分部件由现行版的铝合金变更为CFRP(碳纤维增强树脂基复合材料),重量减轻3kg。采用CFRP的是尾门内侧的骨架部分(图4)。

  

图4:尾门骨架部分

  通过将铝合金材料变更为CFRP,使尾门整体重量减轻3kg。

  新款普锐斯PHV与现行款相比,后悬挂加长80mm。这样不但确保了配备大容量锂离子电池的空间,同时也是为了实现宽敞的行李舱容量等。如果尾门材料依然采用铝合金,车辆后部会变重,因此新一代车型将材料改为RTM(树脂传递模塑)成型的CFRP。片状中间材料是从其他树脂厂商采购的,RTM成型由丰田自己完成。

  通过将材料变更为CFRP,与利用铝合金制造相同形状的产品时相比,可使尾门重量减轻3kg。不过,新款车不但加长了后悬挂,为了改善后方视野,后方左右两侧也采用玻璃,因此尾门的形状比现行款要大,所以实际重量与现行款的尾门基本相同。(记者:林达彦、高田隆)

  (全文完)