專(zhuān)家揭密：豐田Prius汽油/電力混合動(dòng)力車(chē)(二)

Prius的核心是動(dòng)力輸出設(shè)備，即行星齒輪盒，它將電力發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)生器和電動(dòng)馬達(dá)聯(lián)結(jié)在一起(圖6)。如并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，這使得汽車(chē)運(yùn)行可以是電動(dòng)馬達(dá)獨(dú)立提供動(dòng)力，也可以是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立提供動(dòng)力，或者兩者同時(shí)提供動(dòng)力。

這種分離動(dòng)力設(shè)備使車(chē)輛采用串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。從而，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可不依汽車(chē)速度獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，以給高壓電池充電或必要時(shí)為車(chē)輪提供動(dòng)力。該設(shè)備也承擔(dān)了連續(xù)變速傳動(dòng)的功能，不必再用手動(dòng)傳動(dòng)或自動(dòng)傳動(dòng)。因?yàn)榉蛛x動(dòng)力設(shè)備通過(guò)發(fā)生器發(fā)動(dòng)了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車(chē)不需要起動(dòng)器。

電子馬達(dá)連接在齒輪組的環(huán)形齒輪上，也連接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的差速器。因此，電子馬達(dá)的自轉(zhuǎn)速率和環(huán)形齒輪決定車(chē)子的速度。發(fā)電機(jī)被連在齒輪組的中心齒輪上，而引擎連接著行星齒輪架。環(huán)形齒輪的速度由三個(gè)部件共同決定，它們必須同時(shí)工作以控制輸出速度。所有的32位微處理器單元被用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)、高壓電控制單元(ECU)、電池的ECU和剎車(chē)控制ECU。這表明由早期的16位設(shè)計(jì)升級(jí)了。交互式通訊通過(guò)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線發(fā)生。先進(jìn)的電池設(shè)計(jì) NiMH電池由168節(jié)1.2V直流電池組成，用28個(gè)電池模塊互相連接，以產(chǎn)生201.6V的名義直流電壓，被安置在一個(gè)耐沖擊的容器內(nèi)，置于汽車(chē)后坐下。現(xiàn)在，電池連續(xù)不斷的改良已到第三代。(用在Toyota的Lexus RH400h和Highlander運(yùn)動(dòng)型多用途運(yùn)載車(chē)上的電池是第四代設(shè)計(jì)。)發(fā)動(dòng)機(jī)罩下，有發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器組和混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)橋。(圖7)

Toyota說(shuō)，已經(jīng)有人問(wèn)及電池的使用壽命和更換價(jià)格。需要說(shuō)明的是，電池群和所有混合動(dòng)力成分都被認(rèn)為是“汽車(chē)使用壽命”的組成部分。無(wú)論哪部分，他們都保用8年或100,000英里里程。在美國(guó)按加州型排放標(biāo)準(zhǔn)，保用期更長(zhǎng)(10年和150,000英里)。(California, Connecticut, Massachusetts, Maine, New Jersey, New York, Rhode Island, Vermont, Washington, 和即將加入的 Oregon，都是采用該標(biāo)準(zhǔn))。而且，從5年前Prius在美國(guó)發(fā)售以來(lái)，還沒(méi)有電池要求更換這樣的故障實(shí)例。 Toyota發(fā)言人宣稱(chēng)，“我們的電池已經(jīng)通過(guò)模仿180,000英里無(wú)故障測(cè)試。在大西洋城西北用作出租車(chē)的第一代Prius，原始電池的使用里程已超過(guò)200,000英里。” 盡管如此，如果在保用期外電池發(fā)生故障，還是要考慮更換。由于沒(méi)有電池故障歷史記錄就沒(méi)有電池更換規(guī)定成本數(shù)，能量?jī)?chǔ)備專(zhuān)家估計(jì)價(jià)格在3千美元到4千美元。根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)，“電池壽命中的關(guān)鍵問(wèn)題是好的能量消耗監(jiān)控。合理使用電池增加電池壽命(比如沒(méi)有徹底的充電和放電，保持在合理的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)等等)。” 他將Prius用高壓電池做協(xié)同設(shè)計(jì)看作一個(gè)里程碑，但一定不是能源存儲(chǔ)的最終和最經(jīng)濟(jì)解決方案。他預(yù)見(jiàn)到視野范圍內(nèi)甚至有更新的技術(shù)將使汽車(chē)運(yùn)行更有效率和更環(huán)保。超電容器就是這樣的技術(shù)。他們不是電池。確切的說(shuō)，他們是離子能量?jī)?chǔ)備設(shè)備，比電池使用壽命長(zhǎng)8到10年。并且，他們只占用20%左右的能量?jī)?chǔ)備能力。但他相信，Prius設(shè)計(jì)引發(fā)了自動(dòng)能量?jī)?chǔ)備和低污染技術(shù)的革命。當(dāng)然，汽油-電動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛運(yùn)動(dòng)才剛開(kāi)始，確實(shí)會(huì)有相當(dāng)大的擴(kuò)張。到2008年，預(yù)計(jì)其他的汽車(chē)廠都要進(jìn)入這一市場(chǎng)。最近，由于潛在的軟件小故障可能導(dǎo)致汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)或關(guān)閉，對(duì)美國(guó)已售的75,000臺(tái)(全球160,000)Prius，Toyota發(fā)布自主召回。據(jù)Toyota宣稱(chēng)，沒(méi)有導(dǎo)致意外事故或意外傷害發(fā)生。還說(shuō)，問(wèn)題很小，公司已經(jīng)成功解決。