丰田凭全球首款量产混动抢占技术先机
后发者现代汽车追赶缩小差距 迎来技术巅峰
直并联 vs 并联…关键差异在离合器应用
丰田擅长城市路况 现代汽车称霸高速行驶
随着全球电动汽车需求下滑,混合动力汽车(HEV)的时代已经到来。1997年推出全球首款量产型HEV车型普锐斯的丰田,从过去到现在一直在HEV市场中占据压倒性地位。包括现代汽车在内的竞争者,为了绕开丰田“成熟型混合动力”相关专利、开发新技术,白白花费了数年时间。但如今,走上自主技术路线的现代汽车HEV技术实力也已攀升至高点。这意味着,在全球市场上,丰田与现代汽车已经准备好围绕HEV展开正式竞争。
本月初,韩国丰田汽车在京畿道龙仁市开设了“丰田培训学院”。这是在韩国市场掀起HEV热潮之际,通过加大投资来提升市场份额的布局。丰田正在推进一项根据各地区能源供需状况提供相应车型的“多路径”战略。
现代汽车集团也在电动化战略中提高HEV比重。集团计划在大部分主力车型上运营HEV产品线,以弥补电动汽车(EV)需求放缓所产生的空白。凭借现代汽车集团特有的柔性生产战略,将通过调整内燃机、HEV和EV的生产占比来应对市场变化。
丰田直列-串并联式 vs 现代汽车并联式……差异在于离合器的运用
对比两家公司的HEV系统,丰田采用直列-串并联式,现代汽车则采用并联式HEV系统。二者共同点在于,低速行驶时由电机驱动,高速行驶时发动机介入,由发动机与电机共同提供动力。
最大的差异在于电机数量以及是否配备离合器和变速器。丰田的直列-串并联系HEV搭载两台电机。一台负责驱动车辆,另一台则用于发电充电。取而代之的是,该系统没有离合器,电机与发动机始终相连并一起旋转。因此,在加速时会将发动机转速提升至实现最高效率的区间,将多余的动力转化为电能储存在电池中。得益于这一工作方式,其燃油经济性较高。
相反,现代汽车的并联系系统只配备一台电机。发动机与电机之间安装有离合器,可根据车速将发动机与电机接合或分离。低速时通过分离离合器,仅以电机驱动行驶;高速时则结合离合器,同时利用发动机和电机的动力。不过,该系统无法在行驶的同时进行发电充电。
那么实际油耗表现如何?从理论上讲,丰田的直列-串并联式在燃油经济性方面占优,因为车辆在行驶过程中也能将发动机的富余动力储存(充电)到电池中。但如果比较搭载相同轮胎(18英寸)的中型轿车油耗,现代汽车索纳塔混合动力与凯美瑞混合动力的综合油耗同为每升17.1公里。
HEV的油耗由整备质量、电池容量与效率、车身设计、风阻系数等多种因素共同决定。为了弥补行驶中无法充电这一劣势,现代汽车通过简化结构、减轻重量来优化表现。索纳塔HEV的整备质量比凯美瑞HEV轻约50公斤。
丰田擅长城市路况,现代汽车擅长高速行驶
若比较实际驾驶感受,丰田在城市路况中更有优势,而现代汽车则在高速行驶方面更为出色。在前文提到的凯美瑞与索纳塔HEV的实测油耗中,城市路况下凯美瑞每升17.3公里,领先索纳塔的16.8公里。相反,在高速路况下,索纳塔每升17.4公里,油耗表现优于凯美瑞的16.8公里。
丰田HEV系统由于搭载了相对更大功率的电机,更适合城市路况。仅以电机驱动行驶时,能够输出最大瞬时加速力(扭矩)的区间更长。通过这一点,城市路况下发动机介入被降至最低,驾驶者几乎感受不到在发动机与电机驱动之间切换所带来的违和感。
相对而言,现代汽车HEV系统在高速行驶方面更强。虽然配备的是体积较小、扭矩较低的电机,但由于有变速器存在,可以不断提升电机的传动比。这意味着即便是小电机,也能持续创造出能够输出最大扭矩的区间。借此,在高速行驶时可以不断叠加电机动力,从而提升燃油经济性。
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