97年就造HEV的丰田20年后造出了怎样的PHEV

  • 日期:08-25
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对于电气化,丰田总是有不同的想法。

1997年,丰田发布了世界上第一款HEV混合动力车型 - 第一代普锐斯。当时,这种混合动力技术几乎已有百年历史。那时,中国汽车市场是大众桑塔纳2000的世界。广州标致于1997年成为中国第一家合资汽车公司。同年,李书福被任命为。浙江台州人开始制造汽车。

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然而,这是汽车公司在世界“第一世纪”开始的汽车电动化,但全球电动汽车销量突破200万辆,中国电动汽车销量突破120万辆。今天,仍然没有纯电动汽车。推出,但他们在2014年推出了自己的氢燃料汽车MIRAI。

多年来,丰田对纯电动汽车并不是很冷,并且一直把HEV混合动力车视为自己的法宝。丰田20多年来掌握的技术才被本田真正掌握。更多原始设备制造商的主要攻击方向是插入式混合动力车,即PHEV。

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众所周知,PHEV相对于HEV的优势在于它具有更大容量的电池,允许车辆执行纯电动驾驶。所有者可以插入电池并为其充电。与电池相比,电池容量约为10-15kWh。具有小容量且几乎没有纯电动驱动的HEV在短距离行驶时可实现零燃料消耗。

当然,插电式混合也有其弱点,即电池系统的增加会增加车辆的自重,所以当电池没电且车辆进入燃油驱动时,油耗就会降低。比普通燃料版更省油。

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面对这样的矛盾,具有不同思维的丰田再次给人们一个意想不到的解决方案:设计具有HEV理念的PHEV,同时最大限度地减轻电动机三个核心部件的重量。

所以,首先,如何用HEV的想法设计PHEV。

从字面上看,PHEV比HEV更“P”,这意味着插件插件,而丰田处理PHEV的方式是增加电池容量并根据原始HEV设置充电端口。先前HEV车型的工作逻辑和原理的保存程度,这些都是丰田深耕技术20多年来留下的宝贵资产。

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从Corolla和Ralink双引擎E +型号中,很容易看出之前的双引擎版本已配置完毕。 73kW 1.8L发动机和53kW发动机是丰田HEV最长的动力系统。不同之处在于纯电动模式具有更大的实际意义。

与使用PHEV的其他原始设备制造商相比,丰田已经做了20多年的HEV有什么优势?

首先,丰田在零部件研发和制造方面的20年经验使丰田能够实现电气化核心部件的自动化生产,包括发动机,变速箱,PCU(动力控制单元),电机,电池和燃料电池组。氢燃料电池汽车中使用的关键部件,如高压氢储罐。在PHEV车型上,电池,电机和PCU无疑是最重要的“三大件”。对于“三大部分”,丰田在20年内实现了小型化,轻量化和低损耗。并在成本降低的三个方面进行迭代演化。

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就电池组而言,丰田在1997年至2015年的18年间完成了从镍氢电池到锂离子电池的转换。在此期间,丰田经历了四代电池组的发展,电池小型化,供电。 BCU小型化,电池冷却风扇重量减轻,电池设备零件小型化,维护插头小型化和许多其他进步。

小型化和轻量化直接影响车辆的空间性能和经济性能。丰田的四代电池组已经从后排座椅的后部放置到后排座椅的后部,这种变化节省了很多。空间方面,电池组体积大大减少,重量从最早的70.6Kg减少到24.5Kg,重量减少了68%,从而解决了由于电池组过多和油耗过大导致PHEV型号的弊端。

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丰田的第一个电池组

最早的丰田混合动力车型采用圆形镍氢电池,现已优化为方形锂离子电池,并在混合动力系统中增加了升压转换器,以降低电池电压并减少电池单元数量。电池在汽车布局上更具选择性,并且更容易在小型汽车上携带混合动力系统而不影响使用空间。

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丰田最新一代电池组

可以大大减少电池组重量和体积的原因。除了从镍氢电池到锂电池的能量密度增加之外,电池组件的重量减轻和小型化也是关键。例如,包括SMR,电流传感器和限流电阻在内的电气设备数量已从第一代的1000cm以上减少到最近的200cm以上,减少了76%。

在电机方面,丰田近年来的主要工作重点是优化电机特性和减速机制,以增加电机的尺寸和重量,提高电机冷却性能,提高电源效率,提高机组效率,减少损失,并改善安静性电气单位。

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丰田的第四代电机主要部件

最明显的结果是电机的小型化和轻量化。从第一代5.1L到第四代2.2L,电机减少了57%。

与第一代和第四代定子,转子和芯板相比,很容易看出三个部件的体积大大减少。同时,第四代电机定子绕组采用方形线(方线)布局增加铜。线路面积增加了线圈槽的全速率并增加了通过电流。

丰田混合动力系统的PCU功率密度越来越小,功率密度也越来越高。从第一代17.4L到第四代8.4L,体积减少了51%。密度也增加了2.5倍。

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第一代PCU

PCU主要由IPM,升压变压器,电抗器,冷却器和DCDC逆变器组成。在IPM集成和小型化的过程中,丰田分阶段集成了电动机/发电机/增压IPM以促进小型化,并且考虑到对其他型号的推广,采用了第四代的层压结构。可以使用不同堆栈的数量来满足不同模型的需要。

从第二代普锐斯开始,增加了升压变压器,将系统电压提高到500V。附加升压变压器的目的是减少电流和设备损耗,从而在相同功率下实现系统紧凑性,效率和成本降低。在冷却性能水平上,第四代PCU采用双面冷却结构,大大提高了冷却性能。

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第四代PCU

另外,在从第一代到第四代的PCU的开发中,安装位置和安装方法不断变化。

第一代和第二代PCU安装在发动机室中,位置平衡发动机和前灯组之间,以及驱动轴上。在用汽油车辆平台推广第三代产品之后,将PCU放置在辅助设备中。电池就位,从而实现了将普锐斯的HEV系统推广到其他车型的目标。在第四代中,PCU通过小型化安装在变速驱动桥上,辅助电池安装在发动机室中,从而扩大了行李箱空间,并且除了通过TNGA架构概念实现低重心设计。以及电缆和支架的小型化和轻量化的效果以及更换成本的降低。

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在最近一年,随着电动汽车火灾和自燃事件的频繁发生,安全性已经超过电池寿命成为业界最关心的问题。虽然HEV和PHEV混合动力车型的电池组容量较小,但电池安全问题并不纯粹。电动车非常严重,但丰田没有放松电池安全问题。

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目前,丰田HEV和PHEV中使用的电池组和单电池已通过三项严格的内部短路,挤压和火灾安全测试。其中,由于陶瓷涂层,方形电池在内部短路测试中没有陶瓷火灾。在挤压试验中,电池组在100kNor的挤压下将变形30%,并且没有爆炸。在更严格的焚烧试验的情况下,在直接焚烧70秒和间接焚烧60秒并且在2分钟内外部残留灭火之后对电池组进行无爆炸测试。

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据报道,除了丰田在日本的安全测试中心外,常熟的TMEC安全实验楼的建设已于今年完成。在TMEC中,可以完成火灾,挤压和过充电,过放电和过热等综合测试。

今年4月,丰田主教练Toshio Akio在清华大学的一次演讲中表示,到2025年,丰田将向中国引进10辆纯电动汽车,明年一汽丰田和广汽丰田也将同时引入泷泽和C.人力资源的纯电动版本意味着全球汽车电气化的先驱丰田明年将正式进入纯电力领域。

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当然,对于电动丰田有自己的节奏和想法,如混合动力的发展,然后纯电动和氢燃料同时发展,但面对全球市场的趋势,丰田必须在计划中做出相应的调整,如原来将在2030年年产超过450万辆的混合动力汽车,年产超过100万辆的纯电动和氢燃料电池现已发展到2025年。

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有人说丰田“在新能源方面做得很早并且赶到了最后一集”,但丰田作为汽车电气化的先驱,对汽车的发展有着自己的看法和看法。目前,许多欧洲汽车公司已经全力以赴在纯电力时代,丰田仍然坚持“同时混合第一,纯电和氢燃料”的战略,丰田的决心和坚持不仅来自于自己对行业发展趋势的判断,也是强有力的技术支持。让丰田有信心不采取通常的道路。

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对于电气化,丰田总是有不同的想法。

1997年,丰田发布了世界上第一款HEV混合动力车型 - 第一代普锐斯。当时,这种混合动力技术几乎已有百年历史。那时,中国汽车市场是大众桑塔纳2000的世界。广州标致于1997年成为中国第一家合资汽车公司。同年,李书福被任命为。浙江台州人开始制造汽车。

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然而,这是汽车公司在世界“第一世纪”开始的汽车电动化,但全球电动汽车销量突破200万辆,中国电动汽车销量突破120万辆。今天,仍然没有纯电动汽车。推出,但他们在2014年推出了自己的氢燃料汽车MIRAI。

多年来,丰田对纯电动汽车并不是很冷,并且一直把HEV混合动力车视为自己的法宝。丰田20多年来掌握的技术才被本田真正掌握。更多原始设备制造商的主要攻击方向是插入式混合动力车,即PHEV。

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众所周知,PHEV相对于HEV的优势在于它具有更大容量的电池,允许车辆执行纯电动驾驶。所有者可以插入电池并为其充电。与电池相比,电池容量约为10-15kWh。具有小容量且几乎没有纯电动驱动的HEV在短距离行驶时可实现零燃料消耗。

当然,插电式混合也有其弱点,即电池系统的增加会增加车辆的自重,所以当电池没电且车辆进入燃油驱动时,油耗就会降低。比普通燃料版更省油。

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面对这样的矛盾,具有不同思维的丰田再次给人们一个意想不到的解决方案:设计具有HEV理念的PHEV,同时最大限度地减轻电动机三个核心部件的重量。

所以,首先,如何用HEV的想法设计PHEV。

从字面上看,PHEV比HEV更“P”,这意味着插件插件,而丰田处理PHEV的方式是增加电池容量并根据原始HEV设置充电端口。先前HEV车型的工作逻辑和原理的保存程度,这些都是丰田深耕技术20多年来留下的宝贵资产。

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从Corolla和Ralink双引擎E +型号中,很容易看出之前的双引擎版本已配置完毕。 73kW 1.8L发动机和53kW发动机是丰田HEV最长的动力系统。不同之处在于纯电动模式具有更大的实际意义。

与使用PHEV的其他原始设备制造商相比,丰田已经做了20多年的HEV有什么优势?

首先,丰田在零部件研发和制造方面的20年经验使丰田能够实现电气化核心部件的自动化生产,包括发动机,变速箱,PCU(动力控制单元),电机,电池和燃料电池组。氢燃料电池汽车中使用的关键部件,如高压氢储罐。在PHEV车型上,电池,电机和PCU无疑是最重要的“三大件”。对于“三大部分”,丰田在20年内实现了小型化,轻量化和低损耗。并在成本降低的三个方面进行迭代演化。

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就电池组而言,丰田在1997年至2015年的18年间完成了从镍氢电池到锂离子电池的转换。在此期间,丰田经历了四代电池组的发展,电池小型化,供电。 BCU小型化,电池冷却风扇重量减轻,电池设备零件小型化,维护插头小型化和许多其他进步。

小型化和轻量化直接影响车辆的空间性能和经济性能。丰田的四代电池组已经从后排座椅的后部放置到后排座椅的后部,这种变化节省了很多。空间方面,电池组体积大大减少,重量从最早的70.6Kg减少到24.5Kg,重量减少了68%,从而解决了由于电池组过多和油耗过大导致PHEV型号的弊端。

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丰田的第一个电池组

最早的丰田混合动力车型采用圆形镍氢电池,现已优化为方形锂离子电池,并在混合动力系统中增加了升压转换器,以降低电池电压并减少电池单元数量。电池在汽车布局上更具选择性,并且更容易在小型汽车上携带混合动力系统而不影响使用空间。

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丰田最新一代电池组

可以大大减少电池组重量和体积的原因。除了从镍氢电池到锂电池的能量密度增加之外,电池组件的重量减轻和小型化也是关键。例如,包括SMR,电流传感器和限流电阻在内的电气设备数量已从第一代的1000cm以上减少到最近的200cm以上,减少了76%。

在电机方面,丰田近年来的主要工作重点是优化电机特性和减速机制,以增加电机的尺寸和重量,提高电机冷却性能,提高电源效率,提高机组效率,减少损失,并改善安静性电气单位。

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丰田的第四代电机主要部件

最明显的结果是电机的小型化和轻量化。从第一代5.1L到第四代2.2L,电机减少了57%。

与第一代和第四代定子,转子和芯板相比,很容易看出三个部件的体积大大减少。同时,第四代电机定子绕组采用方形线(方线)布局增加铜。线路面积增加了线圈槽的全速率并增加了通过电流。

丰田混合动力系统的PCU功率密度越来越小,功率密度也越来越高。从第一代17.4L到第四代8.4L,体积减少了51%。密度也增加了2.5倍。

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第一代PCU

PCU主要由IPM,升压变压器,电抗器,冷却器和DCDC逆变器组成。在IPM集成和小型化的过程中,丰田分阶段集成了电动机/发电机/增压IPM以促进小型化,并且考虑到对其他型号的推广,采用了第四代的层压结构。可以使用不同堆栈的数量来满足不同模型的需要。

从第二代普锐斯开始,增加了升压变压器,将系统电压提高到500V。附加升压变压器的目的是减少电流和设备损耗,从而在相同功率下实现系统紧凑性,效率和成本降低。在冷却性能水平上,第四代PCU采用双面冷却结构,大大提高了冷却性能。

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第四代PCU

另外,在从第一代到第四代的PCU的开发中,安装位置和安装方法不断变化。

第一代和第二代PCU安装在发动机室中,位置平衡发动机和前灯组之间,以及驱动轴上。在用汽油车辆平台推广第三代产品之后,将PCU放置在辅助设备中。电池就位,从而实现了将普锐斯的HEV系统推广到其他车型的目标。在第四代中,PCU通过小型化安装在变速驱动桥上,辅助电池安装在发动机室中,从而扩大了行李箱空间,并且除了通过TNGA架构概念实现低重心设计。以及电缆和支架的小型化和轻量化的效果以及更换成本的降低。

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在最近一年,随着电动汽车火灾和自燃事件的频繁发生,安全性已经超过电池寿命成为业界最关心的问题。虽然HEV和PHEV混合动力车型的电池组容量较小,但电池安全问题并不纯粹。电动车非常严重,但丰田没有放松电池安全问题。

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目前,丰田HEV和PHEV中使用的电池组和单电池已通过三项严格的内部短路,挤压和火灾安全测试。其中,由于陶瓷涂层,方形电池在内部短路测试中没有陶瓷火灾。在挤压试验中,电池组在100kNor的挤压下将变形30%,并且没有爆炸。在更严格的焚烧试验的情况下,在直接焚烧70秒和间接焚烧60秒并且在2分钟内外部残留灭火之后对电池组进行无爆炸测试。

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据报道,除了丰田在日本的安全测试中心外,常熟的TMEC安全实验楼的建设已于今年完成。在TMEC中,可以完成火灾,挤压和过充电,过放电和过热等综合测试。

今年4月,丰田主教练Toshio Akio在清华大学的一次演讲中表示,到2025年,丰田将向中国引进10辆纯电动汽车,明年一汽丰田和广汽丰田也将同时引入泷泽和C.人力资源的纯电动版本意味着全球汽车电气化的先驱丰田明年将正式进入纯电力领域。

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当然,对于电动丰田有自己的节奏和想法,如混合动力的发展,然后纯电动和氢燃料同时发展,但面对全球市场的趋势,丰田必须在计划中做出相应的调整,如原来将在2030年年产超过450万辆的混合动力汽车,年产超过100万辆的纯电动和氢燃料电池现已发展到2025年。

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有人说丰田“在新能源方面做得很早并且赶到了最后一集”,但丰田作为汽车电气化的先驱,对汽车的发展有着自己的看法和看法。目前,许多欧洲汽车公司已经全力以赴在纯电力时代,丰田仍然坚持“同时混合第一,纯电和氢燃料”的战略,丰田的决心和坚持不仅来自于自己对行业发展趋势的判断,也是强有力的技术支持。让丰田有信心不采取通常的道路。