目前，混合動(dòng)力最高效的技術(shù)類型PS(功率分流)型，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)只有豐田和通用，豐田的THS以單行星排、雙電機(jī)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被廣為流傳，通用汽車披露的信息相對較少，很多消費(fèi)者還不甚了解。今天我們聊聊混合動(dòng)力兩大巔峰技術(shù)產(chǎn)品的差別。

武林頂尖高手過招，沒有絕對的勝負(fù)比較，更多是相對的比較。豐田汽車與通用汽車也是這樣?；旌蟿?dòng)力汽車核心部件常說的三電：電機(jī)、電池和電控，拓展一下包括：電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)集成、電機(jī)、電池、電控、發(fā)動(dòng)機(jī)等幾個(gè)方面，我們不妨從核心部件看看二者有什么差別。

第一、THSIII與VoltecII機(jī)電集成度區(qū)別是什么？

從代際上來講，很多人把2015年發(fā)布的THS稱為第三代產(chǎn)品，也有稱之為第四代，通用的Voltec官方稱之為第二代，事實(shí)上，在北美稱之為第三代，主要取決于如何從產(chǎn)品的角度來理解。

豐田汽車第三代THS與通用汽車第二代Voltec都屬于深度集成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，從機(jī)電系統(tǒng)集成上來講，二者都非常出色，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成在一起，是目前多數(shù)企業(yè)在混動(dòng)技術(shù)方面無法比擬的。

豐田普銳斯第三代動(dòng)力總成

不過對比下來，二者有明顯區(qū)別。通用君越全混動(dòng)車型搭載的第二代動(dòng)力總成，把電機(jī)控制器與電驅(qū)動(dòng)單元深度集成在一起，目前能夠做到這個(gè)技術(shù)的還有特斯拉的Model S，而豐田還是分離開的。

通用混動(dòng)版君越第二代動(dòng)力總成

Tesla Model S電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(電機(jī)控制器與電機(jī)集成在一起)

電驅(qū)動(dòng)技術(shù)被Tesla宣傳為其五大核心技術(shù)之一，深度集成可以取消電機(jī)控制器到電機(jī)的三項(xiàng)線束和接插頭，提升高壓系統(tǒng)安全性，降低成本。

但是，這部分需要在控制器的硬件上有著足夠的KnowHow(可以理解為專門技術(shù))，避免動(dòng)力總成的震動(dòng)致使器件損壞，豐田可能因?yàn)榧夹g(shù)較為陳舊，這方面集成不如通用。

第二、THSIII與VoltecⅡ結(jié)構(gòu)區(qū)別是什么？

PS(功率分流)技術(shù)的本質(zhì)內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)了扭矩與轉(zhuǎn)速的解耦，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)速、調(diào)扭矩，而扭矩與轉(zhuǎn)速的乘積便是功率，所以稱之為功率分流。

而行星排與PS技術(shù)聯(lián)姻又是天作之合，因?yàn)樾行桥疟旧砭哂腥杂啥?，例如豐田THS，通過雙電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行解耦調(diào)控，實(shí)現(xiàn)功率分流。

豐田電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

第一代的THS產(chǎn)品在1997年推出，很多車企都比較憎恨1997年的豐田，因?yàn)樗槍涡行桥?、雙電機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)申請了諸多專利，很多人還異想天開豐田的發(fā)明專利二十年到期，筆者查詢下來，豐田二十年來每年都申請一系列的專利族群，根本無法避開細(xì)節(jié)專利。

目前來看，最好的防守屬于進(jìn)攻，二十年后單行星排，由于受限于效率優(yōu)化的邊界，并不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的效率、動(dòng)力性，而隨著控制器技術(shù)提升，雙行星排和三行星排的PS技術(shù)已經(jīng)成為另外一個(gè)巔峰，這些專利已經(jīng)被通用汽車申請了相關(guān)專利。

通用第二代Voltec

簡單地來講，雙行星排、雙電機(jī)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類似于兩套THS電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在一套THS系統(tǒng)達(dá)到優(yōu)化邊界的時(shí)候，切換成另外一套，從而實(shí)現(xiàn)更高的效率和動(dòng)力優(yōu)化。

豐田汽車THS III雙電機(jī)單行星排PS技術(shù)結(jié)構(gòu)簡圖

當(dāng)然，越多地應(yīng)用行星排可以最大地提升傳動(dòng)效率，只不過這里面要綜合考慮控制難度和成本，目前的控制技術(shù)支撐下，雙行星排和三行星排屬于最佳選項(xiàng)，或許有一天更智能的技術(shù)衍生，我們有著更多的自由度來優(yōu)化效率。

通用汽車第二代Voltec PS技術(shù)結(jié)構(gòu)簡圖

第三、THSIII與VoltecⅡ電控集成區(qū)別是什么？

電控是混合動(dòng)力汽車三大核心技術(shù)之一，剛我們談到了二者的硬件集成，我們看一下二者的軟件集成。

豐田汽車THS3電機(jī)控制器(含Boost Converter)

豐田的電控比較巧妙，它有一個(gè)升壓電路(Boost Converter)，這里面主要的原因是之前動(dòng)力電池比較貴，通過這個(gè)器件可以實(shí)現(xiàn)更大電池帶來的性能，現(xiàn)在來看，電池產(chǎn)量增大、成本降低，這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢也在喪失。

豐田汽車THS3控制架構(gòu)

豐田電氣架構(gòu)來講，HCU(整車控制器)控制MCU(兩電機(jī)控制器)、ECM(發(fā)動(dòng)機(jī)控制器)等，幾個(gè)控制之間通過CAN總線通信，這個(gè)最高速率大概1M/s。

通用汽車第二代Voltec控制器

通用汽車HCU(整車控制器)與MCU集成在一個(gè)控制器上，它上面有四只32 bit飛思卡爾微控制器，同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī)、一個(gè)電子油泵、離合器以及整車控制，這種控制器內(nèi)部控制通訊有著更高的傳輸速度、安全性，同時(shí)降低了成本。

有些時(shí)候，時(shí)代的發(fā)展讓我們感慨，四個(gè)32位單片機(jī)集成在一個(gè)控制器上，這個(gè)一個(gè)超級計(jì)算機(jī)竟然用在了混合動(dòng)力的控制上，這種智能化，讓電驅(qū)控制系統(tǒng)越來越趨向于IT產(chǎn)品。

第四、THSIII與VoltecⅡ搭載電池如何區(qū)別？

動(dòng)力電池是混合動(dòng)力汽車三大電之一，這些年一直困擾著新能源車企，能量密度、循環(huán)壽命和成本成為揮之不去的難點(diǎn)。

豐田汽車鎳氫電池

1997年豐田普銳斯上市的時(shí)候，鎳氫電池還屬于比較潮流的產(chǎn)品，大概在2005年的時(shí)候，在中國才開始流行，不過，20年之后，鎳氫電池一定程度上被時(shí)代淘汰了。

通用汽車三元鋰電池

電池分為兩種，一種是功率型電池，一種是能量型電池，混合動(dòng)力汽車多選用功率型電池，所以鎳氫電池與鋰電池對比屬于粉色與藍(lán)色之間的對比(見下圖)，比功率和比能量，鋰電池都遠(yuǎn)遠(yuǎn)占優(yōu)。

鎳氫電池與鋰電池對比

鋰離子電池體積能量密度約為350-400wh/l，鎳氫電池為320-350wh/l；鋰離子電池重量能量密度180-200wh/kg，鎳氫電池為60-65wh/kg；鋰離子電池功率密度>2200 W/kg，鎳氫電池為550~1350W/kg；鋰離子電池循環(huán)壽命(次) >3000，鎳氫電池為1000次以上。

不知道豐田在鎳氫電池還能夠堅(jiān)持多久，一定程度來看，轉(zhuǎn)型鋰離子電池也是早晚的事，不過，目前豐田在中國的車型上采用的都是鎳氫電池。

第五、THSIII與VoltecⅡ搭載電池與發(fā)動(dòng)機(jī)有何區(qū)別？

很多人談混合動(dòng)力汽車，都避開發(fā)動(dòng)機(jī)，事實(shí)上，發(fā)動(dòng)機(jī)也是混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù)之一，混合動(dòng)力汽車一個(gè)典型的能力是“削峰填谷”，通過不同的動(dòng)力源互相優(yōu)化實(shí)現(xiàn)動(dòng)力最大化、效率最大化。

米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)高效原理

豐田采用的阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)非常著名，事實(shí)上，更準(zhǔn)確一點(diǎn)，豐田采用的是“米勒循環(huán)”，阿特金森循環(huán)需要變更曲軸的結(jié)構(gòu)，豐田和通用僅僅變更了進(jìn)排氣氣門的相位，實(shí)質(zhì)都是米勒循環(huán)。

米勒循環(huán)通過改變進(jìn)排氣氣門相位，提升膨脹比，回收尾氣的熱能，提升效率，米勒循環(huán)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通發(fā)動(dòng)機(jī)，在動(dòng)力輸出方面卻要弱于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，PS技術(shù)則是通過兩款驅(qū)動(dòng)電機(jī)一起來驅(qū)動(dòng)整車，提升動(dòng)力的同時(shí)提升燃油經(jīng)濟(jì)性。

米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)

所以，目前我們看到的幾款混合動(dòng)力車型的油耗都不錯(cuò)，邁銳寶XL全混動(dòng)是目前B級混合動(dòng)力汽車最優(yōu)的4.3L/100km，君越全混動(dòng)4.7L/100km，凱美瑞HEV是5.3L/100km。

整體來看，PS(功率分流)技術(shù)是目前最優(yōu)秀的混合動(dòng)力技術(shù)，豐田PS技術(shù)相對舊一些，通用PS技術(shù)則利用雙行星齒輪或三行星齒輪以及最新的控制和材料，顯得更為高效、智能、集成度高，我們找機(jī)會進(jìn)行深度發(fā)掘兩者的技術(shù)細(xì)節(jié)。

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