混动技术尖子生 丰田插电式混动技术体验

我们都知道，丰田从很早很早就开始布局混合动力，从最早那款价格昂贵的普锐斯，到如今亲民的卡罗拉（查成交价|车型详解）/雷凌双擎，别人刚开始加力研发，丰田已经遥遥领先。至今，丰田已经售出了超过1400万辆的混合动力车型，这一数字令所有对手望尘莫及。不论是技术经验累积，还是销量上，在混合动力技术方面，丰田无疑是前排尖子生。

当大家终于被加剧恶化的环境和各国严厉的法规，“胁迫”着投入到小排量涡轮化以及电动化的研发之时，丰田早已积累了足够的技术和经验，开始考虑更长远的发展。插电式混合动力车型，就是丰田未来布局中的一大步。

卡罗拉/雷凌双擎这对姐妹花已经在国内市场受到了广泛的认可，而卡罗拉/雷凌双擎E+正是基于双擎车型THS II动力系统，通过增大电池容量、提升纯电续航里程、加入外插式充电接口而来车型，而这也是专门为中国市场开发的车型。

THS II——Toyota Hybrid System-II，即丰田第二代混合动力系统。这套系统由一台1.8L阿特金森循环发动机+双电机E-CVT变速箱+电池组+PCU动力控制单元组成。

这套系统里面看起来像是有一个CVT变速箱，实际上并没有，THS II系统的核心其实就在于由两个电机所组成的E-CVT结构。实际驾驶过程的中的变速就是靠这两个电机的转速差来实现的。

1号电机用于调速，2号电机用于驱动，这两个电机都可以作为发电机和电动机，它们通过行星齿轮与发动机相连，由PCU控制从而实现变速。不同车速下，PCU会根据发动机和电机的状态，来实时调整它们之间的转速关系，通过1号电机的调速，使发动机启动或关闭、加速或减速，从而实现像CVT五级变速箱那样极为顺滑的变速，达到动力的无间断输出。而当起步或低速行驶时，发动机熄火，车辆由永磁同步电机（2号电机）进行纯电驱动。

而这台1.8L阿特金森循环发动机也是专门为混动系统而生的。阿特金森循环发动机通过延迟进气门的关闭，来达到压缩比小于膨胀比的效果，从而提高燃油经济性。但这是通过牺牲动力性能而来的，阿特金森循环发动机整体的动力输出水平较弱，在低扭时更是乏力。而电动机一启动即全扭矩输出的特性，正好弥补了阿特金森循环发动机这一缺陷，两者互相取长补短，共同提升整个动力系统的燃油效率。

THS II的优势在于，车辆启步和低速工况下，可以利用电机强大的扭矩来补足自然吸气发动机的弱低扭，中高速工况下可以通过发动机的高效运转为电池组充电，高负载或急加速时有可以让电动机和发动机合力输出，即实现了各个速段下合理的动力响应。

卡罗拉/雷凌双擎E+上的THS II在结构和原理上都不变，但电池组从镍氢电池改为了锂电池，容量也从1.3kWh提高到了10.5kWh，从而实现了55km的纯电续航里程。之所以改用锂电池，是因为想要达到更长的续航里程，必须大大提高电池容量，而镍氢电池的优势在于成本低且成熟，但能量密度不够高会使得电池体积陡增，因此采用能量密度更高的锂电池主要目的在于避免过多地压缩车内空间。

THS系统从1997年诞生至今，已经经历过三次技术升级，如今卡罗拉/雷凌双擎E+上的THS已经达到了第四阶段的水平，各部件的性能得到了大提升的同时，它们的体积和重量也越来越小。（第1阶段为THS I ，第2、3、4阶段为THS II）

最早期的混合动力车型普锐斯上的电池包，其体积较为巨大，重量也达到了76kg。而4阶段的电池包，已经将体积大大地缩小，并实现了扁平化以便放置于后排座椅下方，不占用后备箱空间，重量也减少到了40kg，减重将近一半。

用于驱动的永磁同步电机也有很大的技术提升，不仅体积重量变小，4阶段的电动机定子方形的绕线方式比初代的圆柱形绕线，空隙更小，性能更加稳定，制造难度也是相当地高。而电动机转子中的磁心板也从初代的0.35mm以上减少到了0.25mm左右，实现轻量化的同时，稀土元素的用量减少了96%之多，这也是对地球资源的一种保护。

除了电池和电动机这些大部件的小型化轻量化，4阶段的PCU同样得到了优化，体积从17.4L将至8.4L，功率密度提升2.5倍，双面叠层冷却的效果也远超初代产品。