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二十年磨一剑 浅析丰田的“三电技术”到底有多强

更新时间: 2018-09-19  来源: 编辑:

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摘要:

一直以来,谈到丰田的新动力技能,人们往往想到的只要普锐斯和混合动力技能。可能是因为丰田的混动技能太闻名,再加上丰田的行事风格太低调太愚直,人们一直不知道,开展混动技能仅仅是丰田为了完成汽车电动化开展中的一个过程。

在上一期丰田电动化系列报导中,人民网汽车频道报导了丰田电动化技能以及相关开展进程(详情请点击:只要混动独步天下?其实在整个电动化范畴丰田早已布局二十年)。本期,让咱们一同了解一下丰田在电动化范畴终究做了什么,作为全球销量榜首的汽车集团,面临着电动化的全新趋势,丰田布局之早、技能储藏之丰厚,都是令人意想不到的。

车辆电动化有三大关键技能,分别是电动机、PCU(电控单元)和电池技能。这三大技能加上发动机就是HEV;加上充电设备就是EV;一起加上发动机和充电设备就是PHEV,而加上燃料电池和储氢罐就是FCEV。所以不管哪种方法都离不开这三大关键技能,丰田就是在这三大关键技能上有着自己独特的研讨,也是丰田电动化开展的效果。

丰田自上世纪70年代开端研讨,直到榜首代普锐斯的问世,能够说就把握了这三大关键技能的研制和制作。而接下来的20多年里,丰田做的就是把电动机、PCU和电池完成轻量化小型化,一起还要有更高效能和更优质量,但本钱只降不升。

咱们知道,电动车之所以难以开展,一个重要的瓶颈就是电池的储能密度太低。燃油车完成500公里的续航,只需50L左右的燃料就足以,而纯电动车,则要装置数百公斤的电池包。

丰田一直在致力于电池包的减重。通过零部件小型化和整合,每一代的普锐斯电池包体积都在缩小。此外通过电极资料和操控改善,电池的全体功能和针对不同车型的通用性也有了大幅前进。最新一代的电池组最大输入功率比榜首代前进了68%,最大输出功率前进了28%。

详细到电池上,榜首代普锐斯电池单体选用了圆形Ni电池,到了第四代现已优化为方形LI-ion电池。此外丰田在混动体系中加入升压转换器,然后下降电池额外电压,削减电池单体数量。这也让电池在车内布局上选择性更多,在不影响运用空间的一起,小型车搭载混动体系变得更为简单。从榜首代安置于后座反面到第四代电池包能够安置于后座之下,安置方位的改动也为扩展后备箱体积做出了奉献。

在动力操控单元(PCU)方面,同样也是遵从低损耗、轻量化和低本钱的开发准则。间隔来说,榜首代PCU的体积高达17.4L,而开展到第四代,体积简直缩小了一倍,仅为8.4L,一起输出功率密度则前进了2.5倍。

PCU主要由IPM、升压变压器、电抗器、冷却器、DCDC变频器构成,从第二代普锐斯开端添加升压变压器,将体系电压前进到500V,追加升压变压器的意图在于下降电流和设备损耗,然后平等功率下完成体系的小型高效及低本钱化。冷却功能层面,第四代PCU选用双面冷却结构大幅前进冷却功能。

丰田针对电机技能优化主要包含优化电机特性和减速组织前进电机小型轻量化,前进电动机冷却功能、推高电价驱动单元功率下降损耗、前进电动单元静寂性。

针对驱动桥的小型轻量化技能,丰田从第三代开端选用齿轮传动,下降纵向间隔。第四代驱动机发电机选用平行轴规划。终究通过改动齿轮组、电动机室油室化、优化油位等,将损耗下降了60%。

榜首代电动机体积为5.1L,到了第四代体积现已下降到2.2L。第四代电动机最高转速可达17000rpm,转速比榜首代前进了3倍。

第四代电动机定子绕组线圈选用方线(平角线)布局,添加铜线面积前进线圈槽满率,前进通过电流。

能够看到,这三大关键技能历经了四代开展,丰田的混动技能也历经了四代开展。从97年的榜首代普锐斯到现在的第四代普锐斯,混动体系的体积逐代减小、本钱逐代下降、功能逐代前进,而燃油焚烧效能也逐代前进。榜首代普锐斯耗费一升燃油可行进28公里,现在第四代耗费一升燃油可行进40.8公里,大大削减了化石燃料的耗费,下降了二氧化碳的排放。这就是效果,而这些除了推动混动技能的开展之外,更极大地推动了丰田EV、PHEV和FCEV的同步前进。

在开展混合动力技能的一起,丰田并没有拘泥于单一的技能道路。2013年,丰田根据自家的微型车iQ推出了iQ EV纯电动版别。这台微型电动车仅仅是丰田的一次试水。

不只是电动车,丰田早就开端了对燃料电池的布局,旗下的Mirai就是较早量产并面向开放市场的氢燃料电池车(FCEV),早在2014年就已问世。通过从HEV普锐斯研制的成功经验中,燃料电池车的开展也在不断罗致着营养。于是咱们能够在2014年看到氢燃料电池车Mirai的上市。Mirai选用的氢燃料电池技能能够让氢气在催化剂的效果下与氧气反响发生电能,并通电机驱动车辆。但其比较于纯电动车的优势在于其无需充电,只用加氢气的方法完成续航,大大缩短了每次“进站”的时间,相当于用氢燃料替代了汽油和柴油等化石燃料,加氢3分钟续航超500公里。因为氢氧反响后排放的气体仅为水,因此完成了0污染。

别的,普锐斯也没有局限于混动方法,插电混动方法的普锐斯也现已完成了量产。假如说榜首代普锐斯之前,丰田还在做技能储藏的话,那从榜首代普锐斯开端,HEV就开端得到遍及,而丰田的电动化技能也开端蓬勃开展。

能够看出来,通过20年的开展研磨,丰田对电动化技能有着深沉而厚实的储藏。可是为什么直到2020年,丰田才愿意全面推动EV战略呢?

这又要回到丰田的造车理念上来。愚直的丰田一直没有忘掉自己的“初心”。已然电动化的底子意图是处理环保问题,那么丰田的确还有些事没找到答案。

事实上,在我国纯电动车内行进过程中尽管的确比较燃油车环保,可是在能量制作和储藏过程中、车辆制作过程中、行进时、维修时以及作废后,等等各个环节中的环保问题尚难以处理。尽管这样“100%”的环保不可能一蹴而就,但丰田人以为,榜首款EV车在制作时,就得尽可能的节能环保。

举一个例子。在城市中建立移动充电车给车辆充电的方案,丰田人觉得并不抱负。即使这台充电车也是电动车,但它载着几吨重的电池在大街上跑,这很不环保!现在丰田的处理方向对错接触式主动充电,也就是现在手机完成的无线充电。

再举一个例子,一些厂家连电池怎么收回,稀有金属怎么提取都没万全之策,就接二连三地推出电动车,这也很不环保,丰田人觉得这是车企有备无患的职责。丰田的混合动力,从1997年量产普锐斯到现在,收回运用的体系就在不断实施、探究、改善。

事实上,丰田的电动化布局不只仅限于产品。要完成丰田所设想的电动化移动社会,还需要让电动化产品和资源动力达到调和的局势。作废电池的再运用再循环可完成资源的节省和循环运用。别的则要有用的运用电能和氢能等可再生动力,下降对化石燃料的依靠,完成可持续开展。为此,丰田建立了Hama Wing制氢工厂、虚拟电厂、氢燃料网络、低碳氢供应链等,这样就有用的运用可再生动力完成了“制作、运送、运用”全体的低碳化。

制作出高水平的电动化车型或许不难,但要构建可持续开展的电动化移动社会却不简单,但是丰田好像现已做出了成果。这就源于其几十年来的电动化探究,以及不只限于产品的电动化理念。假如汽车职业没到转型之际或许丰田还想再沉积几年,以求以愈加完美的姿势呈现,不过现在电动化杀声四起,丰田也不得不亮剑了,而这丰田电动化的剑也的确尖利无比。


一直以来,谈到丰田的新动力技能,人们往往想到的只要普锐斯和混合动力技能。可能是因为丰田的混动技能太闻名,再加上丰田的行事风格太低调太愚直,人们一直不知道,开展混动技能仅仅是丰田为了完成汽车电动化开展中的一个过程。

在上一期丰田电动化系列报导中,人民网汽车频道报导了丰田电动化技能以及相关开展进程(详情请点击:只要混动独步天下?其实在整个电动化范畴丰田早已布局二十年)。本期,让咱们一同了解一下丰田在电动化范畴终究做了什么,作为全球销量榜首的汽车集团,面临着电动化的全新趋势,丰田布局之早、技能储藏之丰厚,都是令人意想不到的。

车辆电动化有三大关键技能,分别是电动机、PCU(电控单元)和电池技能。这三大技能加上发动机就是HEV;加上充电设备就是EV;一起加上发动机和充电设备就是PHEV,而加上燃料电池和储氢罐就是FCEV。所以不管哪种方法都离不开这三大关键技能,丰田就是在这三大关键技能上有着自己独特的研讨,也是丰田电动化开展的效果。

丰田自上世纪70年代开端研讨,直到榜首代普锐斯的问世,能够说就把握了这三大关键技能的研制和制作。而接下来的20多年里,丰田做的就是把电动机、PCU和电池完成轻量化小型化,一起还要有更高效能和更优质量,但本钱只降不升。

咱们知道,电动车之所以难以开展,一个重要的瓶颈就是电池的储能密度太低。燃油车完成500公里的续航,只需50L左右的燃料就足以,而纯电动车,则要装置数百公斤的电池包。

丰田一直在致力于电池包的减重。通过零部件小型化和整合,每一代的普锐斯电池包体积都在缩小。此外通过电极资料和操控改善,电池的全体功能和针对不同车型的通用性也有了大幅前进。最新一代的电池组最大输入功率比榜首代前进了68%,最大输出功率前进了28%。

详细到电池上,榜首代普锐斯电池单体选用了圆形Ni电池,到了第四代现已优化为方形LI-ion电池。此外丰田在混动体系中加入升压转换器,然后下降电池额外电压,削减电池单体数量。这也让电池在车内布局上选择性更多,在不影响运用空间的一起,小型车搭载混动体系变得更为简单。从榜首代安置于后座反面到第四代电池包能够安置于后座之下,安置方位的改动也为扩展后备箱体积做出了奉献。

在动力操控单元(PCU)方面,同样也是遵从低损耗、轻量化和低本钱的开发准则。间隔来说,榜首代PCU的体积高达17.4L,而开展到第四代,体积简直缩小了一倍,仅为8.4L,一起输出功率密度则前进了2.5倍。

PCU主要由IPM、升压变压器、电抗器、冷却器、DCDC变频器构成,从第二代普锐斯开端添加升压变压器,将体系电压前进到500V,追加升压变压器的意图在于下降电流和设备损耗,然后平等功率下完成体系的小型高效及低本钱化。冷却功能层面,第四代PCU选用双面冷却结构大幅前进冷却功能。

丰田针对电机技能优化主要包含优化电机特性和减速组织前进电机小型轻量化,前进电动机冷却功能、推高电价驱动单元功率下降损耗、前进电动单元静寂性。

针对驱动桥的小型轻量化技能,丰田从第三代开端选用齿轮传动,下降纵向间隔。第四代驱动机发电机选用平行轴规划。终究通过改动齿轮组、电动机室油室化、优化油位等,将损耗下降了60%。

榜首代电动机体积为5.1L,到了第四代体积现已下降到2.2L。第四代电动机最高转速可达17000rpm,转速比榜首代前进了3倍。

第四代电动机定子绕组线圈选用方线(平角线)布局,添加铜线面积前进线圈槽满率,前进通过电流。

能够看到,这三大关键技能历经了四代开展,丰田的混动技能也历经了四代开展。从97年的榜首代普锐斯到现在的第四代普锐斯,混动体系的体积逐代减小、本钱逐代下降、功能逐代前进,而燃油焚烧效能也逐代前进。榜首代普锐斯耗费一升燃油可行进28公里,现在第四代耗费一升燃油可行进40.8公里,大大削减了化石燃料的耗费,下降了二氧化碳的排放。这就是效果,而这些除了推动混动技能的开展之外,更极大地推动了丰田EV、PHEV和FCEV的同步前进。

在开展混合动力技能的一起,丰田并没有拘泥于单一的技能道路。2013年,丰田根据自家的微型车iQ推出了iQ EV纯电动版别。这台微型电动车仅仅是丰田的一次试水。

不只是电动车,丰田早就开端了对燃料电池的布局,旗下的Mirai就是较早量产并面向开放市场的氢燃料电池车(FCEV),早在2014年就已问世。通过从HEV普锐斯研制的成功经验中,燃料电池车的开展也在不断罗致着营养。于是咱们能够在2014年看到氢燃料电池车Mirai的上市。Mirai选用的氢燃料电池技能能够让氢气在催化剂的效果下与氧气反响发生电能,并通电机驱动车辆。但其比较于纯电动车的优势在于其无需充电,只用加氢气的方法完成续航,大大缩短了每次“进站”的时间,相当于用氢燃料替代了汽油和柴油等化石燃料,加氢3分钟续航超500公里。因为氢氧反响后排放的气体仅为水,因此完成了0污染。

别的,普锐斯也没有局限于混动方法,插电混动方法的普锐斯也现已完成了量产。假如说榜首代普锐斯之前,丰田还在做技能储藏的话,那从榜首代普锐斯开端,HEV就开端得到遍及,而丰田的电动化技能也开端蓬勃开展。

能够看出来,通过20年的开展研磨,丰田对电动化技能有着深沉而厚实的储藏。可是为什么直到2020年,丰田才愿意全面推动EV战略呢?

这又要回到丰田的造车理念上来。愚直的丰田一直没有忘掉自己的“初心”。已然电动化的底子意图是处理环保问题,那么丰田的确还有些事没找到答案。

事实上,在我国纯电动车内行进过程中尽管的确比较燃油车环保,可是在能量制作和储藏过程中、车辆制作过程中、行进时、维修时以及作废后,等等各个环节中的环保问题尚难以处理。尽管这样“100%”的环保不可能一蹴而就,但丰田人以为,榜首款EV车在制作时,就得尽可能的节能环保。

举一个例子。在城市中建立移动充电车给车辆充电的方案,丰田人觉得并不抱负。即使这台充电车也是电动车,但它载着几吨重的电池在大街上跑,这很不环保!现在丰田的处理方向对错接触式主动充电,也就是现在手机完成的无线充电。

再举一个例子,一些厂家连电池怎么收回,稀有金属怎么提取都没万全之策,就接二连三地推出电动车,这也很不环保,丰田人觉得这是车企有备无患的职责。丰田的混合动力,从1997年量产普锐斯到现在,收回运用的体系就在不断实施、探究、改善。

事实上,丰田的电动化布局不只仅限于产品。要完成丰田所设想的电动化移动社会,还需要让电动化产品和资源动力达到调和的局势。作废电池的再运用再循环可完成资源的节省和循环运用。别的则要有用的运用电能和氢能等可再生动力,下降对化石燃料的依靠,完成可持续开展。为此,丰田建立了Hama Wing制氢工厂、虚拟电厂、氢燃料网络、低碳氢供应链等,这样就有用的运用可再生动力完成了“制作、运送、运用”全体的低碳化。

制作出高水平的电动化车型或许不难,但要构建可持续开展的电动化移动社会却不简单,但是丰田好像现已做出了成果。这就源于其几十年来的电动化探究,以及不只限于产品的电动化理念。假如汽车职业没到转型之际或许丰田还想再沉积几年,以求以愈加完美的姿势呈现,不过现在电动化杀声四起,丰田也不得不亮剑了,而这丰田电动化的剑也的确尖利无比。


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