Classic|四代技术变迁,混动领域的里程碑Prius

如今,对混动车的分类已经空前丰富,从轻混到重混,从插电式到增程式,人们乐此不疲地讨论混动新能源技术的发展。但如果从源头开始追溯,这套旨在降低汽车燃油消耗的技术,已经面世超过20年,而为此奠基的,就是丰田的Prius。

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其实,今天人们对于新能源车的能源模式之争,也就是选择混动还是纯电动的探索从20多年前就已经开始了。1996年美国汽车巨头通用量产了一款纯电动车EV1,而在几乎同时的1997年,日本的丰田则采用了更务实的混动车。

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显然,相较于EV1早于时代的跳跃式发展思路,循序渐进的混动策略则让丰田更平稳地与新时代对接,而在此过程中他们完成了技术的积累与发展,同时并没有丧失市场份额。

奠基,混动车的里程碑

1993年,当时的丰田领导层发起了一个名为G21的项目,此项目旨在打造一款既对资源和环境有利又保留了现代汽车精髓的新车型。两年之后,这样的愿望实现了,一款名为Prius的概念车出现在了东京车展上。

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不说动力形式,即便是带能量回收系统和启停功能的能量管理系统,以及低滚阻轮胎这些配置,在今天依然是各大厂商推新款车型时的卖点。而1升油能跑30km至今仍是一个非常好的节能成绩。

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而在量产化之前的测试中,丰田的技术团队就尝试了超过100种混合动力的方案。最终,他们选择了CVT变速箱作为这款混动车型的传动系统,汽油发动机采用一台代号1AZ-FSE的改进型1.5升四缸发动机。这也正是我们在第一代Prius身上所看到的动力系统。

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除了代号为1NZ-FXE的1.5升直列四缸自然吸气发动机外,作为混动车最重要的就是一台288V永磁交流电动机了。丰田在第一代Prius上采用的这款电动机,其最大功率为29kW(约合40马力),最大扭矩305Nm,配备ECVT变速箱,镍氢电池组作为电力源,丰田将这套油电混合动力系统称之为“THS”(Toyota Hybrid System)。而采用了这样的动力系统,让第一代Prius轻松达到了设计之初的油耗目标,商品车实测的油耗为31km/L,也就是大约3.22L/100km。

更强动力与更低油耗同时存在

很多人认为第二代的Prius最大的改变在于车身设计,确实如果说到造型,第二代是很多人最熟悉的Prius的模样。车身设计变好看了,风阻系数更是达到了0.26cd的新低。但如果你认为这一代只是更换了造型,就又错了。

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尽管第二代Prius依然采用的是1.5L自然吸气发动机加电动机的组合,但在性能上却变得更强大了。自然吸气发动机采用了VVT-i可变正时气门技术,最大功率77马力,最大扭矩115Nm。电动机更是采用了500V的版本与之前的288V有了长足提高,最大功率达到了68匹马力,最大扭矩也达到了400Nm。

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最让人惊喜的是,丰田在这一代车型上意识到了混动车的最大问题——电池寿命。所以,在这一代车型上,丰田着力地想要解决电池使用寿命问题,第二代Prius配备了尺寸更小且重量更轻的镍氢电池组。在售后保障上,丰田在北美市场给这套电池组提供10万英里或8年时长的保修期,此举更进一步降低了消费者对油电混合技术心存的疑虑。

当然,性能再次变得强劲,人们会否担心丰田偏离了节能的初衷?事实证明是不存在的。第二代Prius的油耗更进一步地降低到了35.5km/L,也就是2.82L/100km,这样的油耗即便在今天,仍然让人感到惊喜。

丰田混动技术的源泉

如果说,第一代到第二代车型最主要的变化是外观,那么第三代Prius则基本没有再对外观大改的打算。当然,这也与人们对Prius的外观深度认可有关系。

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不过,相似的外观下,第三代Prius技术上却有了长足的改变。比如,以往采用的1.5L发动机变成了1.8L,这样的变化有效地解决了高速行车中动力不足而过多消耗的燃油。同时这款发动机再也没用采曲轴皮带轮的设计,而是采用了电动水泵系统,除了不需要保养之外,这套系统还能减少发动机的摩擦,提高燃油效率。

同时,电动机也再次变化成了650V,使电动部分的动力变得更足。而在电池的选材上,丰田也提供了镍氢电池和锂电池等多种选择。

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更强大的配置是,在2009年,丰田就采用了车顶太阳能电池板,来以太阳能为动力为车内进行通风。此系统采用了一台可以用太阳能发电驱动的风扇来为车辆内部与外部换气,这个系统会在车内温度超过20摄氏度时自动启动,改善夏天太过炎热时坐入车内的不适感受。甚至有版本还传出过可以辅助提升10%燃油效率的性能来呢。

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当然,第三代车型最重要的意义是,从这一代车型起丰田开始将Prius的技术铺陈到其他车型上。事实上,从第二代车型开始,丰田和雷克萨斯旗下的诸多车型都贴上了“HYBRID”标识。到了第三代Prius上市后,这股混动风吹得更猛烈了。作为丰田的高端品牌,雷克萨斯为旗下的混动车型CT200h配备了和第三代Prius相同的动力系统。

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而几乎就在第三代Prius上市的同时,丰田就开始不再满足于电机的使用,而是打造了一款Prius Plug-in Hybrid的概念车型,如今看来这一概念又是相当正确,插电混动必然是下一代混动车型的主流技术之一。

求变,以应万变

当第四代Prius将要登场时,整个混动车的市场环境已经有了变化,Prius所面临的竞争对手变得非常多。所以,Prius不能再只注重于节能而轻视驾乘感受了。这也就是Prius需要变革的大前提。

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好在,在相同的时间节点丰田就已经主动求变了。所以TNGA是肯定要有的。采用了这块全新的模块化底盘结构,让第四代Prius的车身强度提升了65%。虽然发动机还是1.8L的阿特金森循环,甚至动力还指标还比上一代更弱了一些,但丰田对其进行的改良才是最大的卖点。

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丰田通过重新设计进气口的几何形状使得气流更加流畅。而且对于EGR进气道也进行了新的设计,让发动机废气可以更好地均匀回收导入气缸。车辆前部使用了进气格栅主动关闭系统(Active Grille Shutter),它会根据室外温度主动打开或者关闭进气格栅,可以改善空气动力性能,帮助减少油耗。而这些变化,让这款1.8L的发动机热效率达到了40%。

在电动系统上,第四代普锐斯依旧采用镍氢电池组,电池密度相比老款更大,体积减小了10%,新款普锐斯的电机重量比老款减轻了21%。第四代Prius共有4种级别,分别为最低配款“E”、标准款“S”、高级款“A”、顶级款“A Premiu”。除了S采用与原来一样的镍氢电池外,E、A、以及A Premiu为了减轻重量,配备锂离子电池。当然,四轮驱动款均使用镍氢电池,这恐怕也与传动轴与电池的布局平衡有关。

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同时,第四代Prius首度使用了E-Four四驱系统,发动机依然在车辆前方,电动马达分布在后桥。这套带后轴电机的四驱技术,主要在20km/h以下的低速区域使用,车速升至20-30km/h以上的中高速区域后,后轴电机便退出工作,也就是低速启动时彻底的让燃油退出。

而这些调整,只是为了让它Prius甚至丰田,在混动汽车的领域内真正保持持续的领先。也就是真正做到主动求变,以保持地位不变。当然,我们还是希望有更多的竞争者,拿出更新更好的技术,以使混动车领域产生更奇妙的变化。

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