現(xiàn)實(shí)版進(jìn)化論 三代普銳斯混動(dòng)技術(shù)革新解析

　　從1997年開(kāi)始，豐田普銳斯就成為市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的混合動(dòng)力車(chē)型，而全新一代的豐田普銳斯也準(zhǔn)備好迎接新一階段的挑戰(zhàn)——重回中國(guó)市場(chǎng)。作為一個(gè)在世界上超過(guò)70個(gè)國(guó)家都有售的量產(chǎn)版混合動(dòng)力車(chē)型，超過(guò)200萬(wàn)輛的累計(jì)銷(xiāo)量也證明了其市場(chǎng)認(rèn)可度，雖然上一代普銳斯也在國(guó)內(nèi)小批量銷(xiāo)售過(guò)，但是銷(xiāo)量確實(shí)不值一提，而今中國(guó)市場(chǎng)對(duì)于節(jié)能高效且技術(shù)成熟的混合動(dòng)力車(chē)型的渴望，推動(dòng)著更適合中國(guó)國(guó)情的第三代普銳斯重返中國(guó)。那么對(duì)于這樣一款我們消費(fèi)者既熟悉又陌生的車(chē)型來(lái)說(shuō)，新一代普銳斯有著哪些技術(shù)革新呢？我們從長(zhǎng)計(jì)議。

　　作為石油能源100%需要進(jìn)口的島國(guó)日本來(lái)說(shuō)，汽車(chē)工業(yè)的發(fā)達(dá)與能源供應(yīng)的緊缺始終不相稱(chēng)，作為傳統(tǒng)能源到新能源之間的過(guò)渡產(chǎn)品，混合動(dòng)力車(chē)型能夠?qū)崿F(xiàn)投入產(chǎn)出比的最大化，因此也是日系車(chē)企所最推崇的形式之一。日本最大的汽車(chē)企業(yè)豐田在1997年首次推出混合動(dòng)力產(chǎn)品——代號(hào)XW10的第一代普銳斯，第一代普銳斯由于處于技術(shù)商品化驗(yàn)證階段，因此最先僅供應(yīng)日本本土市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)的車(chē)型配備了1.5 L 1NZ-FXE四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，采用了13.5：1的超高壓縮比，最大功率卻只有58馬力，峰值扭矩102牛米；與傳統(tǒng)動(dòng)力配合的是288V的鎳氫電池，電池比容量只有初級(jí)的600W/kg。電動(dòng)機(jī)具有40馬力的功率和305牛米的扭矩，使用行星齒輪組機(jī)構(gòu)最為變速器。

第一代普銳斯（XW10）

第一代普銳斯（XW10）

　　在2000年的時(shí)候，驗(yàn)證基本結(jié)束后第一代普銳斯進(jìn)行了小幅技術(shù)升級(jí)，并全面推向以歐洲、美國(guó)為主導(dǎo)的國(guó)際市場(chǎng)，為了適合美國(guó)地廣人稀車(chē)速高的特點(diǎn)，動(dòng)力被著重提升。相同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)加入了VVT-i可變氣門(mén)正時(shí)，同時(shí)適當(dāng)縮小壓縮比為13.0：1，使得其最大功率上升到70馬力，扭矩提高到110牛米；混動(dòng)部分也有所調(diào)整，電池電壓降低為273.6V，比容量卻增長(zhǎng)為900W/kg，同時(shí)電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到44馬力，扭矩提升到350牛米。憑借著5.7L/100km的油耗水平獲得了北美超低油耗車(chē)型評(píng)級(jí)。

　　普銳斯的誕生，雖然沒(méi)有立即給世界汽車(chē)市場(chǎng)帶來(lái)全新的競(jìng)爭(zhēng)格局，但是也足以向世人展示量產(chǎn)的、成熟的、可靠的民用混合動(dòng)力技術(shù)，因此第一代普銳斯也于誕生當(dāng)年獲得了1997-98日本年度車(chē)型的獎(jiǎng)項(xiàng)，我想若是普銳斯能夠同步推向國(guó)際市場(chǎng)，可能獲得榮譽(yù)會(huì)更早一些。

　　如果說(shuō)第一代普銳斯是開(kāi)山之作的話(huà)，那么第二代普銳斯就稱(chēng)得上是完全占領(lǐng)市場(chǎng)、奠定地位的作品，同時(shí)也是技術(shù)革新之作。

第二代普銳斯（XW20）

　　代號(hào)XW20的第二代普銳斯與2003年推出，嘗到甜頭的日本人此時(shí)認(rèn)識(shí)到美國(guó)市場(chǎng)的核心地位，因此第二代普銳斯首批投放了美國(guó)和日本市場(chǎng)。這一代普銳斯也是國(guó)產(chǎn)普銳斯的一個(gè)開(kāi)始，高昂的售價(jià)雖然享受?chē)?guó)家補(bǔ)貼，但依舊對(duì)普通消費(fèi)者而言遙不可及，因此略顯生不逢時(shí)。

第二代普銳斯（XW20）

　　第二代普銳斯實(shí)現(xiàn)了混動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)，汽油機(jī)依舊是第一代普銳斯上的那顆1.5L 1NZ-FXE VVT-i發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力繼續(xù)小幅提升至76馬力，扭矩上漲到115牛米。混動(dòng)部分最大功率67馬力，峰值扭矩400牛米。雖然沒(méi)有使用當(dāng)時(shí)價(jià)格高昂的鋰離子電池，依舊是鎳氫電池，但是通過(guò)對(duì)于電池的小型化和輕量化，成功地將系統(tǒng)能耗降低，獲得了更出色的節(jié)能效果，綜合油耗降低至5.2L/100km。

　　取得如此成績(jī)，一方面歸功于0.26的超低風(fēng)阻系數(shù)，另一方面更要?dú)w功電子轉(zhuǎn)向助力等電氣設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械取力設(shè)備，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗。因此第二代普銳斯由于銷(xiāo)售鋪展更廣闊，也在全世界范圍內(nèi)取得了大大小小十余個(gè)年度車(chē)型獎(jiǎng)項(xiàng)。

　　第三代普銳斯的代號(hào)相比大家也能猜到了，沒(méi)錯(cuò)，就是XW30。在前作當(dāng)中非常成功的低風(fēng)阻系數(shù)的造型給了第三代普銳斯更多借鑒的機(jī)會(huì)，于是史無(wú)前例的0.25風(fēng)阻系數(shù)誕生了，同時(shí)前兩代產(chǎn)品的成功鋪墊，也給了第三代普銳斯旺盛的市場(chǎng)需求，因此在2009年到2011年兩年的時(shí)間里，第三代普銳斯銷(xiāo)售突破了100萬(wàn)輛，一舉成為最暢銷(xiāo)的混合動(dòng)力車(chē)型。

　　負(fù)責(zé)普銳斯產(chǎn)品研發(fā)的總工程師大冢明彥表示，第三代普銳斯所搭載的THS油電混合系統(tǒng)(Toyota Hybrid System) ，在追求能源效率表現(xiàn)提升上，主要就幾個(gè)方面加以著手進(jìn)行。首先，是在能源管理的效能方面。

　　由于Hybrid系統(tǒng)為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)引擎、電動(dòng)馬達(dá)和電池模組等多個(gè)系統(tǒng)整合而成。因此，能源的管理將是影響效率的主要因素之一。第三代普銳斯能源管理的進(jìn)步，主要在于經(jīng)驗(yàn)的累積下，發(fā)展出更有效的管理機(jī)制，并在電腦運(yùn)算效能提升的基礎(chǔ)下，可以更復(fù)雜的運(yùn)算來(lái)達(dá)成管理效能提升。

　　而就動(dòng)力系統(tǒng)本身，第三代普銳斯與上一代車(chē)型最重要的差異，則在于換裝1.8L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。就混合動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)作原理而論，電動(dòng)馬達(dá)及汽油發(fā)動(dòng)機(jī)各司其職，在不同的行駛階段，扮演不同的角色。大體來(lái)說(shuō)，起步或低速階段，主要由電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)，因?yàn)樵谶@個(gè)階段，通常是汽油機(jī)能源效率最差、污染排放最嚴(yán)重的階段。但到了高速行駛階段，由于汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率高、污染排放低，因此是由汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)為主。

第三代普銳斯與上一代車(chē)型最重要的差異，則在于換裝1.8L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)

　　前兩代普銳斯所搭載的THS系統(tǒng)，僅采用1.5L的汽油機(jī)。在高速巡航時(shí)，低排氣量的引擎需以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，這也讓高速駕駛成前兩代普銳斯的弱項(xiàng)。針對(duì)此，第三代普銳斯搭載的1.8L阿特金森循環(huán)引擎，通過(guò)加大排氣量的方式，使最大功率自上一代的76馬力，增加至第三代車(chē)型的99馬力。排氣量提高，馬力、扭力同步上漲的情況下，最直接的收益，即在于汽油機(jī)動(dòng)力主要所負(fù)責(zé)的高速巡航路段時(shí)，動(dòng)力性能得以大幅改善。搭配CVT變速系統(tǒng)，第三代普銳斯在高速巡航時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降10%，此舉也帶來(lái)更為經(jīng)濟(jì)的燃油使用表現(xiàn)。

　　除了排氣量增加直接帶來(lái)的馬力上漲外，工程師也在許多發(fā)動(dòng)機(jī)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行修改，以繼續(xù)提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率。包括豐田首次使用的電動(dòng)水泵設(shè)計(jì)，直接由電池供電，舍棄皮帶驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，降低對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的耗損，并可更精確的控制冷卻水量。氣門(mén)結(jié)構(gòu)上，滾柱式搖臂設(shè)計(jì)也能降低內(nèi)部機(jī)件摩擦力，進(jìn)一步提升燃油效率。此外，諸如EGR廢氣再循環(huán)和廢氣熱能再循環(huán)系統(tǒng)，皆是為提升內(nèi)燃機(jī)效率所做的努力。主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，第三代普銳斯則將減速齒輪整合于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，在提高扭力輸出的同時(shí)一并縮減體積和重量，同時(shí)電動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出提高至80馬力。

第三代普銳斯將減速齒輪整合于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部

　　第三代普銳斯在電池上有了更多的選擇，這也要得益于更豐富的車(chē)型設(shè)計(jì)，普通版普銳斯依舊搭載改進(jìn)后的鎳氫電池組，電壓達(dá)到了650V，容量提升至1.4kWh；插電版普銳斯由于要適合頻繁的高壓充放電，因此配備了可用容量4.4kWh的鋰離子電池組。

普銳斯插電版混合動(dòng)力

　　就電力控制系統(tǒng)方面，新一代Prius的轉(zhuǎn)換器，輸出電壓自上一代的500伏特，提高至新一代的650伏特。而原廠也改善了鎳氫電池模組，在體積縮小的前提下，提升電力輸出。同時(shí)，周邊的冷卻系統(tǒng)和元件也經(jīng)過(guò)妥善安排，以提供車(chē)室更寬廣的乘坐與置物空間。

電池組進(jìn)一步輕量化

　　第三代普銳斯的THS油電混合系統(tǒng)，通過(guò)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量提升，以及電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，使得整體動(dòng)力效率達(dá)到新高度，最大動(dòng)力輸出增至136匹馬力，基本可以相當(dāng)于普通的2.0L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的水平，但是油耗卻只有1.0L發(fā)動(dòng)機(jī)的水平，綜合油耗低至4.7L/100km。

第三代普銳斯還衍生出了普銳斯V/C等產(chǎn)品

　　總體而言，普銳斯就是一部演繹中的進(jìn)化論，它展示出的不僅是人們?cè)诿鎸?duì)石油危機(jī)時(shí)的這種措施，更展現(xiàn)出為地球美好明天做出的實(shí)質(zhì)努力。