汽車——這個(gè)曾經(jīng)/正在改變無數(shù)人生活方式的偉大發(fā)明卻依然越來越多得受到指責(zé)。盡管近日國(guó)際油價(jià)大幅回落，但是溫室氣體排放造成全球變暖，北極浮冰加速消融。而近年來自全球各地的汽車制造商致力于更環(huán)保并且更高效的汽車，“百公里油耗”和“CO2排放量”也成為人們關(guān)注的汽車性能參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)，汽車公司所帶來的科技并不僅僅停留在如氫能，電能，太陽(yáng)能這些環(huán)保新能源上，技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)的混合動(dòng)力車已經(jīng)逐漸演變成為可以購(gòu)買到的產(chǎn)品。
近日，雷克薩斯品牌正式上市了，在去年廣州國(guó)際車展上首次在國(guó)內(nèi)發(fā)布最新改款的2008款雷克薩斯GS 450h混合動(dòng)力轎車，這是繼普銳斯、雷克薩斯RX400h，雷克薩斯LS600h后豐田引入的又一款款混合動(dòng)力車型。那么，此次上市的雷克薩斯GS450h轎車采用何種類型的混合動(dòng)力技術(shù)，混合動(dòng)力技術(shù)又已經(jīng)發(fā)展到何種程度了呢？
揭秘雷克薩斯GS450h混動(dòng)技術(shù)
在縱置發(fā)動(dòng)機(jī)的后驅(qū)車中，雷克薩斯GS450h是一款全混合動(dòng)力車（Full Hybrid）。它配備的是與GS350相同排氣量的3.5升 V6發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率為218 kW。與GS350一樣，GS450h搭載的3.5升V6發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)駕駛狀況分別使用缸內(nèi)直噴和進(jìn)氣口直噴2種噴射方式。再配合峰值功率可達(dá)147kW的永久電磁型同步電動(dòng)機(jī)，雷克薩斯GS450h的混合動(dòng)力系統(tǒng)最大輸出功率可達(dá)254kW。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩為368Nm，電動(dòng)機(jī)為275Nm。整套混合動(dòng)力系統(tǒng)可以提供與V8形式的大排量發(fā)動(dòng)機(jī)同等或同等以上水平的扭矩。雷克薩斯GS450h從靜止加速至100km/h只需5.7秒，其加速性能也可以和不少4.5升排量V8車型相媲美。而油耗僅與2.0升四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的轎車相差無幾。
圖1：雷克薩斯GS450h是全混合動(dòng)力車，其搭載的豐田THS II 混合動(dòng)力系統(tǒng)和與GS350相同排氣量的3.5升 V6發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖2：雷克薩斯GS450h在THS II系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配備了雙極減速齒輪。雷克薩斯GS450h所搭載的電動(dòng)機(jī)最大輸出功率高達(dá)147kW是普銳斯所搭載的2.4倍。
雷克薩斯GS450h的另一個(gè)亮點(diǎn)是其搭載的豐田THS II 混合動(dòng)力系統(tǒng)。豐田THS II混合動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)于中國(guó)消費(fèi)者并不陌生，豐田第二代普銳斯Prius車型即采用這款混合動(dòng)力系統(tǒng)。不過此次雷克薩斯GS450h搭載的THS II混合動(dòng)力系統(tǒng)與普銳斯所搭載的還有不同之處。雷克薩斯GS450h在THS II系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配備了雙極減速齒輪。雷克薩斯GS450h所搭載的電動(dòng)機(jī)最大輸出功率高達(dá)147kW是普銳斯所搭載的2.4倍，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為12400轉(zhuǎn)，其工作電壓也高達(dá)650伏。豐田為了提高電動(dòng)機(jī)的輸出功率，并沒有采用加大電動(dòng)機(jī)尺寸的方法，反而逆其道而行之，通過采用高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)反而減小81%的電動(dòng)機(jī)體積。不過大幅減小電動(dòng)機(jī)體積，提高功率導(dǎo)致的負(fù)面影響便是扭矩降低，因此豐田采用齒輪比更大的減速齒輪，降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、增大了扭矩。
圖3：GS450h搭載的3.5升V6發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)駕駛狀況分別使用缸內(nèi)直噴和進(jìn)氣口直噴兩種噴射方式。再配合電動(dòng)機(jī)，雷克薩斯GS450h的混合動(dòng)力系統(tǒng)最大輸出功率可達(dá)254kW，并且可以提供與V8形式的大排量發(fā)動(dòng)機(jī)同等或同等以上水平的扭矩。
雷克薩斯GS450h所使用的減速齒輪采用太陽(yáng)齒輪與電動(dòng)機(jī)、環(huán)形齒輪與傳動(dòng)軸連接的行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星齒輪采用固定類型。環(huán)形齒輪與動(dòng)力分配裝置設(shè)計(jì)為一體，從而構(gòu)成復(fù)合齒輪。因此，改良后的混合動(dòng)力系統(tǒng)可由三軸驅(qū)動(dòng)。而第二代普瑞斯是通過鏈條來驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的，共需要四軸驅(qū)動(dòng)。新設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置可以帶來更輕快的加速性，更很好的燃油經(jīng)濟(jì)性，更低的噪聲，更低的CO2排放和廢氣排放。
技術(shù)判斷標(biāo)準(zhǔn)：混合化程度橫向?qū)Ρ?/SPAN>
一般來說，混合動(dòng)力總成以動(dòng)力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等三種。串聯(lián)式混合動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三部分動(dòng)力總成組成，它們之間用串聯(lián)的方式組成動(dòng)力單元系統(tǒng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)通過變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)汽車。
并聯(lián)式混合動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，也可以在不同的工況上自動(dòng)選擇共同驅(qū)動(dòng)或單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。一般大多數(shù)的設(shè)計(jì)都是將發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)整合成一個(gè)單元。這樣的發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)整合單元被安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，并且替代了傳統(tǒng)汽車中的起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。
圖4：混聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。它的動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。在實(shí)際運(yùn)行中，與并聯(lián)式運(yùn)行模式類似。這一類型的經(jīng)典代表便是豐田普銳斯。
圖5：混合動(dòng)力系統(tǒng)形式各具特點(diǎn)，因此很難單單通過對(duì)這三種混合動(dòng)力形式就能做出誰優(yōu)誰劣的結(jié)論。因此“混合化程度”成為技術(shù)判斷的參考。
混聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。它的動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。在實(shí)際運(yùn)行中，與并聯(lián)式運(yùn)行模式類似。這一類型的經(jīng)典代表便是豐田普銳斯了，同時(shí)此次上市的雷克薩斯GS450h也屬于混聯(lián)式混合動(dòng)力。但是上述三種混合動(dòng)力形式各具特點(diǎn)，因此也很難單單通過對(duì)這三種混合動(dòng)力形式就能做出誰優(yōu)誰劣的結(jié)論。
由于單從混合動(dòng)力形式上并不能很好的判斷，于是一種對(duì)混合動(dòng)力技術(shù)的新評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)——“混合化程度”成為技術(shù)判斷的參考。它被分為全混合動(dòng)力， 輔助混合動(dòng)力，輕度混合動(dòng)力和插電式混合動(dòng)力。而這四種類別的混合動(dòng)力汽車都聚集在了本屆的上海車展上，下面將會(huì)就這四種類別和其代表車型做逐一評(píng)述。
全混合動(dòng)力是指既可以使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛也可以同時(shí)使用兩種動(dòng)力的汽車。它們普遍采用大容量電池以供給電動(dòng)機(jī)做純電動(dòng)模式運(yùn)行，同時(shí)還具有動(dòng)力切換裝置用以發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)各自動(dòng)力的耦合和分離，不過這些設(shè)備往往由于技術(shù)復(fù)雜而造價(jià)較高。豐田普銳斯，雷克薩斯GS450h和福特Escape Hybrids都是全混合動(dòng)力的代表。
圖6：全混合動(dòng)力車型可以使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛也可以同時(shí)使用兩種動(dòng)力，但是往往由于技術(shù)復(fù)雜而造價(jià)較高。豐田THS系統(tǒng)是這一技術(shù)的代表。
圖7：輔助混合動(dòng)力指車輛依然以發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿碓?，大扭矩助?dòng)電機(jī)作為輔助動(dòng)力來源與主要?jiǎng)恿ο嗦?lián)，本田IMA輔助混合動(dòng)力系統(tǒng)是這一技術(shù)的代表。
輔助混合動(dòng)力是指車輛依然以發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿碓?，大扭矩助?dòng)電機(jī)作為輔助動(dòng)力來源與主要?jiǎng)恿ο嗦?lián)。電動(dòng)機(jī)被安裝與發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，當(dāng)行駛中需要更大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，它被用作一個(gè)大型的電動(dòng)機(jī)。當(dāng)需要重新啟動(dòng)熄火的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，它被用作為一個(gè)起動(dòng)機(jī)。最新一代的輔助混合動(dòng)力技術(shù)也可以使用電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛，但是電動(dòng)機(jī)功率相對(duì)全混合動(dòng)力形式較弱。本田insight，思域(圖庫(kù) 論壇)混合動(dòng)力版便是輔助混合動(dòng)力技術(shù)的典型代表，由于本田在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的更勝一籌，因此本田IMA輔助混合動(dòng)力系統(tǒng)在節(jié)油和環(huán)保表現(xiàn)并不輸于以豐田為代表的全混合動(dòng)力技術(shù)。
圖8：輕度混合動(dòng)力技術(shù)是在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，替換更大功率起動(dòng)機(jī)，但是應(yīng)用這類技術(shù)的車型不算是真正意義上的混合動(dòng)力車輛，因?yàn)檫@樣的車型并不能達(dá)到混合動(dòng)力車所要求的節(jié)油標(biāo)準(zhǔn)。
圖9：插電式混合動(dòng)力車完全由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且比全混合電力汽車有較長(zhǎng)純電動(dòng)行駛里程(圖庫(kù) 論壇)，當(dāng)電池處于較低電量時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將啟動(dòng)發(fā)電為車輛提供動(dòng)力。
輕度混合動(dòng)力是指在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，替換更大功率起動(dòng)機(jī)的車輛。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后，可以依靠這臺(tái)起動(dòng)電機(jī)快速將發(fā)動(dòng)機(jī)拉到較高轉(zhuǎn)身下重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣可以令內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)更有效及節(jié)省汽油，同時(shí)這種車輛可以在減速、剎車時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以節(jié)省燃油。但是從技術(shù)上來說，輕度混合(Mild Hybrid)不算是真正意義上的混合動(dòng)力車輛，因?yàn)檫@樣的車型并不能達(dá)到混合動(dòng)力車所要求的節(jié)油標(biāo)準(zhǔn)。例如，奔馳S級(jí)(圖庫(kù) 論壇)mart MHD輕度混合動(dòng)力車，別克君越(圖庫(kù) 論壇)混合動(dòng)力車都屬于輕度混合動(dòng)力，節(jié)油效果并不顯著。
插電式混合動(dòng)力（PHEV）是Plug-in Hybrid Electric Vehicle的縮寫，是指可以使用家用電源插座（例如110V/220V電源）并且在行進(jìn)過程中可以對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)中電池充電的汽車，這種混合動(dòng)力汽車比全混合電力汽車有較長(zhǎng)純電動(dòng)行駛里程（30、50或80公里，依設(shè)計(jì)而異），但需要時(shí)，仍然可以像通常的串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車一樣工作。例如有一輛可以單獨(dú)靠電池行駛50公里的PHEV，可利用電池行駛40公里，到旅程終點(diǎn)后，再利用電網(wǎng)電源對(duì)電池充電；如果旅程超過50公里，則開始的50公里可以用電池來行駛，超過50公里后則可以依靠車載發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電繼續(xù)行駛，到了旅程終點(diǎn)則再一次利用電網(wǎng)電源對(duì)電池充電。
圖10：傳統(tǒng)混合動(dòng)力車的燃油經(jīng)濟(jì)性在實(shí)現(xiàn)百公里油耗5升左右后止步，而電池容量更大的插電式混合動(dòng)力車很可能將成為現(xiàn)有混合動(dòng)力技術(shù)走出瓶頸的關(guān)鍵一步。圖為雪佛蘭Volt插電式混合動(dòng)力車，將在2010年前后上市。
作為連接電動(dòng)汽車時(shí)代和內(nèi)燃機(jī)汽車時(shí)代的過渡產(chǎn)品，混合動(dòng)力技術(shù)無疑是個(gè)不錯(cuò)的折中選擇。不過傳統(tǒng)混合動(dòng)力技術(shù)雖然在排放上優(yōu)于傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車，但是其所能達(dá)到的燃油經(jīng)濟(jì)性卻在實(shí)現(xiàn)百公里油耗5升左右后止步，而百公里5-6升的油耗在不少小排量發(fā)動(dòng)機(jī)上也并不是不能達(dá)到的。因此電池容量更大的插電式混合動(dòng)力車很可能將成為現(xiàn)有混合動(dòng)力技術(shù)走出瓶頸的關(guān)鍵一步。
總結(jié)：從節(jié)油環(huán)保的角度論英雄
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為：輕度混合動(dòng)力只是將汽車中的起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)整合為一個(gè)較小功率的電動(dòng)機(jī)，其功能是取消怠速，因此它只能節(jié)能5％到8％，不過其成本也只增加百分之幾，較易被市場(chǎng)接受。輔助混合動(dòng)力需要電動(dòng)機(jī)一起參與驅(qū)動(dòng)，其電動(dòng)機(jī)一般需要10至20kW，這種結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力可以節(jié)能20％～30％，但成本增加20％～30％。全混合動(dòng)力系統(tǒng)，其電力功率約為30至50kW，可節(jié)能30％～50％，但成本則會(huì)增加30％～40％。而目前由于電池尺寸、重量以及其他因素還是使得插電式混合動(dòng)力的成本較高，但是隨著電池和混合動(dòng)力技術(shù)的進(jìn)步，插電式混合動(dòng)力車可能會(huì)成為未來混合動(dòng)力的最終解決方案。
圖11：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工程哲學(xué)是集成優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)來彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的弱點(diǎn)，不過隨著電池和混合動(dòng)力技術(shù)的進(jìn)步，插電式混合動(dòng)力車可能會(huì)成為未來混合動(dòng)力的最終解決方案。
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工程哲學(xué)是集成優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)來彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的弱點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在最佳工況工作，取消怠速，并且能夠再生制動(dòng)能量反饋?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)需要發(fā)揮其作用，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)合不是簡(jiǎn)單的一加一等于二。能否真正意義上做到節(jié)油環(huán)保，才應(yīng)該是決定是否將混合動(dòng)力汽車產(chǎn)品向市場(chǎng)推廣的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
（轉(zhuǎn)載）
