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)力輸出設備，即行星齒輪盒，它將電力發(fā)動(dòng)機、發(fā)生器和電動(dòng)馬達聯(lián)結在一起(圖6)。如并聯(lián)混合動(dòng)力系統中，這使得汽車(chē)運行可以是電動(dòng)馬達獨立提供動(dòng)力，也可以是汽油發(fā)動(dòng)機獨立提供動(dòng)力，或者兩者同時(shí)提供動(dòng)力。

這種分離動(dòng)力設備使車(chē)輛采用串聯(lián)混合動(dòng)力系統運轉。從而，汽油發(fā)動(dòng)機可不依汽車(chē)速度獨立運轉，以給高壓電池充電或必要時(shí)為車(chē)輪提供動(dòng)力。該設備也承擔了連續變速傳動(dòng)的功能，不必再用手動(dòng)傳動(dòng)或自動(dòng)傳動(dòng)。因為分離動(dòng)力設備通過(guò)發(fā)生器發(fā)動(dòng)了汽油發(fā)動(dòng)機，汽車(chē)不需要起動(dòng)器。

電子馬達連接在齒輪組的環(huán)形齒輪上，也連接驅動(dòng)車(chē)輪的差速器。因此，電子馬達的自轉速率和環(huán)形齒輪決定車(chē)子的速度。發(fā)電機被連在齒輪組的中心齒輪上，而引擎連接著(zhù)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位設計升級了。交互式通訊通過(guò)控制器區域網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)發(fā)生。先進(jìn)的電池設計 NiMH電池由168節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，置于汽車(chē)后坐下?，F在，電池連續不斷的改良已到第三代。(用在Toyota的Lexus RH400h和Highlander運動(dòng)型多用途運載車(chē)上的電池是第四代設計。)發(fā)動(dòng)機罩下，有發(fā)動(dòng)機、變速器組和混合動(dòng)力驅動(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。在美國按加州型排放標準，保用期更長(cháng)(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，都是采用該標準)。而且，從5年前Prius在美國發(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)有電池更換規定成本數，能量?jì)鋵?zhuān)家估計價(jià)格在3千美元到4千美元。根據專(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轉等等)。” 他將Prius用高壓電池做協(xié)同設計看作一個(gè)里程碑，但一定不是能源存儲的最終和最經(jīng)濟解決方案。他預見(jiàn)到視野范圍內甚至有更新的技術(shù)將使汽車(chē)運行更有效率和更環(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?jì)湓O備，比電池使用壽命長(cháng)8到10年。并且，他們只占用20%左右的能量?jì)淠芰?。但他相信，Prius設計引發(fā)了自動(dòng)能量?jì)浜偷臀廴炯夹g(shù)的革命。當然，汽油-電動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛運動(dòng)才剛開(kāi)始，確實(shí)會(huì )有相當大的擴張。到2008年，預計其他的汽車(chē)廠(chǎng)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致汽車(chē)發(fā)動(dòng)機停轉或關(guān)閉，對美國已售的75,000臺(全球160,000)Prius，Toyota發(fā)布自主召回。據Toyota宣稱(chēng)，沒(méi)有導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。