在全球汽车行业向电动化、智能化转型的大背景下,混合动力技术成为连接传统燃油车与纯电动车的重要桥梁。广汽丰田第五代双擎技术(智能电混双擎技术)的推出,不仅代表了丰田技术路线的最新成果,同时也推进了中国新能源汽车混合动力相关技术的发展。本文介绍广汽丰田第五代双擎技术的发展背景、技术特点、市场应用及未来趋势,旨在为相关领域的产品研发提供参考。
丰田汽车是全球汽车行业的领军企业之一,其技术路线在行业的创新与发展上走在前列。在混合动力技术这一关键领域,丰田自1997年开创性地推出首款普锐斯车型以来,持续深耕混合动力,不断推动技术的迭代与升级。通过多年的努力,丰田已经构建了包括HEV(油电混合动力)、PHEV(插电式混合动力)、EV(纯电动)及FCEV(燃料电池电动车)在内的多元化、全方位的新能源汽车技术路线,其开发的丰田混合动力系统(THS)被公认为汽车市场上最成功的混合动力系统之一。
这些技术路线的并行发展,不仅极大地丰富了丰田的产品线,满足了不同消费者对于新能源汽车的多样化需求,更为全球新能源汽车混动领域的技术开发树立了标杆。丰田的HEV技术以其极佳的燃油经济性和平顺的驾驶体验赢得了市场的广泛认可,而PHEV技术则进一步提升了车辆的纯电续航能力,为用户提供了更加灵活的出行选择。同时,丰田在EV和FCEV领域也取得了显著进展,展示了其在新能源汽车领域的全面布局和技术实力。
丰田的这些技术路线相互关联、相互促进。例如,HEV技术的积累为PHEV技术的研发提供了宝贵经验,而FCEV技术的探索则推动了电池技术和氢能源技术的整体进步。多元化技术路线并行发展策略使得丰田在全球新能源汽车领域保持了领先地位。
THS-I 和 THS-II由于只有一个电机推进,在纯电力驱动时的爬坡能力不足;同时,由于输入分流结构的固有特性,在高速行驶时驾驶性能较差。针对这些问题,丰田公司提出了一种多模式混合动力架构解决方案,该架构提供了一种能够双电机驱动的电动车模式和一种在高速行驶时具有良好驾驶性能的替代混合动力模式。这是丰田双擎技术的首次推出。
广汽丰田第五代双擎技术,作为丰田技术路线在中国的最新成果,历经多年研发与试验,于近年正式推出。该技术针对中国市场的特定需求进行了优化与升级,具备先进的热效率管理、能量回收以及智能控制系统,运行平顺、动力强劲,旨在为用户提供更加智能、高效、环保的驾乘体验。
PCU,全称动力控制单元(Power Control Unit),是混合动力汽车和电动汽车中的核心控制组件。它主要负责管理汽车在启动、加速和减速过程中的电力生成与电机驱动,包括电机驱动控制、能量回收控制、发电控制以及系统电压升降时的VCU(升压单元)控制等。
广汽丰田第五代双擎技术的PCU通过采用新功率半导体,DCDC电流输出由100A增强到130A,实现17%轻量化的同时在功率损耗上降低约10%,而且提高了控制的响应速度,优化了车辆的搭载性能,为车厢内部设计提供了更大的灵活性。PCU是广汽丰田第五代双擎技术在技术层面的一大亮点,体现了丰田在混合动力领域的技术积累。
第五代智能电混双擎系统搭载的三元锂电池包采用新的锂电芯,其功率提升了8%,并采用新结构集成设计,实现了34%的小型化、44%的轻量化。这种小型轻量化电池方案的出现意味着降低了整车重量和成本,提高了整车的布局灵活性和安全性。同时,小型轻量化电池所占整车成本较小,后期车辆二手保值率也会高于大电池的插混车。
第五代双擎技术采用了高效率的永磁同步电机作为驱动电机。这种电机具有体积小、重量轻、效率高、响应快等优点,能够提供强劲的动力输出和优异的操控性能。同时,通过电机小型化和齿轮的优化,实现了15%的轻量化,加之采用了新开发的电动车专用超低粘度机油,电机功率提升了16%。
第五代双擎技术采用了新开发的行星齿轮结构,不通过离合器就能够实现两种动力输出无缝衔接,精准的功率分流。区别于其他混动系统低速以用电为主,高速以用油为主的混合动力理念,第五代双擎技术的油电均衡理念是完全智能分配动力,油电无缝协作,提高平顺性和可靠性,超越传统离合器的插电混动汽车。
第五代双擎技术在动力与油耗的均衡方面展现了多种新的技术。
首先是全速域超低油耗,车辆在各种速度状态下发动机始终运转于高效区间,实现了全速域油耗降低。从媒体实测来看,以市区行驶为代表的低速行驶工况和中高速行驶工况下,油耗表现始终稳定。
第二个技术特点是随着行驶速度提高,油耗节省程度也更高。在时速120公里以上的高速工况下,雷凌混动较同价位混动车型油耗低1升左右,油耗降低约20%,实现了高速工况下低油耗的均衡。
第三个技术特点是在不同工况下的标准油耗偏差低。在NEDC(New European Driving Cycle)和WLTC(Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle)两种工况下的油耗差值在10%以内,而部分混动汽车两种工况的油耗值会接近30%。究其原因,NEDC仅有城市驾驶工况和市郊驾驶工况,行驶速度较低,行驶工况相对简单,且重复性高,部分车载器件关闭;而WLTC工况包括低速、中速、高速与超高速测试,最高车速为131.3km/h,平均车速为46.5km/h。WLTC的测试环境温度为14-23℃,湿度为40%-60%,空调开启,车辆负载为100kg,测试条件要更加严格和多样化,测出的续航里程也更贴近实际使用中的续航里程。
因此,大部分普通插电混合动力汽车由于油和电通常难以有效协作,且高速时的驱动策略以发动机直驱为主,存在高速高油耗的短板,会有较大的工况标准偏差值。
第四个技术特点是全速域低油耗的同时全速域强动力。第五代双擎技术采用大排量发动机,相比第四代其功率提升11kW,达到101kW,得益于其发动机的高热效率,实现了强动力与低油耗的完美兼顾。41%的高热效率覆盖最常用的1400到3200转转速区间以及120到180牛米扭矩区间,覆盖了超过40%的工况,是目前行业内范围最广的热效率工作区间,实现动力与油耗的均衡。
第五代双擎技术电池包的独特设计,搭配浅充浅放的电池管理策略,减小了电池容量,同时电池安全性得到大幅提升。同时,小电池和整体轻量化设计在制动性能上也有优势,百公里制动距离最佳表现为33米,而部分混合动力车型百公里制动距离超过40米。
广汽丰田已将第五代双擎技术应用于其多款车型上,如锋兰达双擎、凌尚双擎、汉兰达智能电混双擎等。这些车型在市场上均取得了不错的销量与口碑,进一步验证了广汽丰田第五代双擎技术的市场竞争力。2023年,广汽丰田的智能电混双擎车型卖出了28.3万台,销售占比超过31%,HEV销量在全国排名第一,而在三大旗舰车型的销量中,也有超过43%是智能电混双擎的版本。2024年上半年,广汽丰田智能电混双擎车型销量约为19.5万辆。
经过实地测评,广汽丰田雷凌双擎E+得到了专业评委们的认可,在2020中国环境友好汽车颁奖盛典上荣获"年度最佳混动车"。
随着全球汽车行业向电动化、智能化转型的加速推进,第五代双擎技术有望在未来发挥更加重要的作用。一方面,广汽丰田将继续深化与丰田汽车的技术合作与交流,推动第五代双擎技术的持续优化与升级;另一方面,广汽丰田将有可能积极拓展新能源汽车市场布局,推出更多符合市场需求的新能源车型。
同时,随着新能源汽车技术的不断发展与成熟,混合动力技术也将面临新的挑战与机遇。电动化、智能化等新兴领域也将与混合动力技术相互融合和创新,形成全新的产业生态。混合动力汽车将朝着更加智能化、更强大的电池技术、可再生能源的应用、自动驾驶技术的应用等方向发展。