[XCAR 科技原创]
本周，一汽丰田的卡罗拉双擎和广汽丰田的雷凌双擎相继发布。这两款混动车型都采用了国产化的油电混合双擎动力总成，这也是丰田首次在日本以外的地区进行油电混合动力的现地开发和生产。那么，这款国产的油电混合双擎动力总成有哪些特点？技术水平又如何呢？
丰田混动技术THS
要了解国产双擎技术，还是得从丰田混动技术的发展历程说起。丰田的混合动力系统被称为THS（ToyotaHybrid System）。THS的发展是与丰田最负盛名的混动车型普锐斯息息相关的。
1997年，代号为XW10的第一代普锐斯问世，它搭载了第一代THS混合动力系统，是世界上第一款量产的油电混合动力汽车。第一代THS主要由一台1.5L发动机、混合动力驱动桥、动力控制单元（PCU，即Power Control Unit）、动力电池组这四个部分组成，这种结构也一直沿用至今。第一代普锐斯的销量不高，不过它为丰田乃至整个汽车行业打开了油电混合动力的大门。
2003年，普锐斯迎来了换代，代号为XW20的第二代普锐斯登场。同时，其混合动力系统也由THS升级为了THS Ⅱ，发动机、电机、电池组等部件都获得了改进。其时中东局势紧张，国际油价持续上涨，百公里综合油耗仅有5.2L的第二代普锐斯因此受到了极大的关注。除了拿奖拿到手软，在销量上第二代普锐斯也获得了不小的成功。
在2009年，丰田发布了第三代普锐斯，其混动系统也迎来了重大的升级，一台热效率高达38.5%的1.8L阿特金森循环发动机取代了之前的1.5L发动机。同时，动力分割装置与减速机构之间也由链传动改为了齿轮传动，结构更加紧凑。虽然变化很大，但这套系统依然被丰田称之为THS Ⅱ。第三代普锐斯获得了巨大的成功，在两年内销量即突破了100万辆。
到了2015年，丰田在法兰克福车展上发布了第四代普锐斯，THS系统也终于由第二代升级到了第三代。THS Ⅲ最大的改动就是混合动力驱动桥的结构发生了变化。在THS系统和THS Ⅱ系统当中，驱动电机和发电机分列行星齿轮装置的左右，同轴布置；而在THS Ⅲ系统上，驱动电机被移动到了行星齿轮装置的另一侧，与发电机平行布置，并通过平衡轴齿轮与减速机构相连。这项改动令混合动力驱动桥更加紧凑，长度由之前的409mm缩短到了362mm。同时，由于零件数量减少，机械损耗也降低了20%。
在发动机方面，第四代普锐斯的THS Ⅲ系统也得到了进化。通过增加EGR废气再循环系统的输入量，以及减小摩擦降低机械损耗的等措施，新款的1.8L阿特金森循环发动机的最大热效率达到了创纪录的40%。
在电池组和PCU方面，通过优化结构和采用新技术，THS Ⅲ系统实现了更小的体积和更少的损耗。
通过这一系列的改进，搭载THS Ⅲ系统的第四代普锐斯车型实现了超高的燃油经济性，百公里油耗仅为2.5L。
从1997年第一代普锐斯面世以来，丰田已经卖出了800多万辆混合动力车型。这些车一共节约了220亿升汽油，并减少了5800万吨二氧化碳排放。这些节能减排的成绩基本都是在国外达成的，而现在，国产的双擎动力总成将在中国发挥威力。
国产化的双擎动力总成
在卡罗拉双擎和雷凌双擎上市之际，我们来到位于江苏常熟的丰田汽车研发中心（中国）（以下简称TMEC），参观了国产油电混合双擎动力总成的生产车间，并听研发人员详细介绍了国产的混合动力系统。通过将国产的THS系统与普锐斯所搭载的THS系统相对比，我们判断，这套国产油电混合双擎动力总成是在丰田THS Ⅱ系统的基础上，应用了很多来自THS Ⅲ系统的新技术，并加以本土化调校之后最终完成的。其技术水平介于THS Ⅱ和THS Ⅲ之间，可以称之为THS 2.5系统。
下面我们就从发动机、动力分割装置、PCU、电池这四个方面来介绍一下国产双擎动力总成的技术特点。
发动机
国产双擎动力总成的发动机是型号为8ZR的1.8L阿特金森循环发动机。随着混动车的普及，阿特金森循环也逐渐被大家所熟知。与常见的奥托循环发动机相比，阿特金森循环发动机在进入压缩冲程时，通过延迟关闭进气门，降低了活塞的实际压缩行程，令压缩行程小于膨胀行程，从而燃料的能量释放得更加充分，以达到更高的热效率和燃油经济性。阿特金森循环发动机存在低转扭矩差的问题，因此在燃油车当中没有得到应用。但是在混合动力系统中，由于驱动电机的存在，这个问题也就不复存在了。
这台发动机还用到了EGR废气再循环技术。EGR废气再循环（Exhaust Gas Re-circulation）装置可以把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起进入气缸再次燃烧，既能提高燃油经济性，又能降低氮氧化物NOx的排放。
这台发动机在各项参数上都与第三代普锐斯相同。可以说，在这一部分，国产双擎动力总成直接来自于第三代普锐斯。不过，为了满足国人对动力的要求，TEMC对其调校做了一些调整，让动力的爆发提前了一些。另外，第三代普锐斯上的发动机最大热效率高到38.5%，但是考虑到国内的油品，估计国产发动机的热效率会有所降低。
混合动力驱动桥
混合动力驱动桥由驱动电机、发电机，以及动力分割装置组成。
在THS和THS Ⅱ上，动力分割装置（PSD, Power Split Device）的核心就是行星齿轮机机构。最新的THS Ⅲ系统当中，丰田主动求变，推出了更加紧凑的行星齿轮-平衡轴机构，减小了混合动力驱动桥的体积，同时也降低了机械损耗。不过，在国产双擎动力总成上，用到了依然是行星齿轮机构。
另外，国产双擎动力总成上驱动电机和发电机的参数与第三代普锐斯完全一致。
所以结论就是，国产双擎动力总成的混合动力驱动桥同样直接来自于第三代普锐斯。
单看发动机和混合动力驱动桥，国产的双擎动力总成与第三代普锐斯基本是一样的。不过，在PCU和电池上，国产双擎动力总成采用了更加先进的技术。
PCU
PCU是动力控制单元（Power Control Unit）的英文缩写，其作用主要有3个。一是升压，将电池输出的201.6V电压转换为电机所需的650V电压，更高的电压有助于提高效率，降低损耗；二是电力变换，将电池输出的直流电转换为三相交流永磁同步电机所需的三相交流电；三是12V输出，将电池输出的201.6V转换为车载设备所需的12V。
国产双擎动力总成所用的PCU应用了第四代普锐斯上的最新技术。相比第三代普锐斯，其PCU重量减少了15%，体积减小了35%，新采用了低损耗元件，将PCU中的能量损耗降低20%，大幅提升了输出功率密度。
电池
从第一代普锐斯开始，丰田一直坚持在混动车型中使用镍氢电池，直到第四代普锐斯，才增加了一个使用锂电池、续航里程加长的版本。截止今年7月，丰田累计共售出800万辆混合动力汽车，其中99%采用的都是镍氢电池。
丰田青睐镍氢电池，除了成本低，主要还在于镍氢电池对温度不敏感，同时安全性高，寿命长。丰田所使用的镍氢电池经过了一系列的检测，可以保证在-20℃的环境中保持85%以上的放电容量；在55摄氏度的环境中保持90%以上的放电量；另外，还需要经过50%变形量的挤压、刺穿、高出跌落、加热，以及过冲、过放、短路等极端条件之后依旧保持无爆炸或着火的情况发生。
国产双擎动力总成采用了最新的镍氢电池，通过采用最新的冷却系统，大幅提升了电池系统的冷却效果，并以此实现了燃油经济性的提升。每个电池单体的电压为1.2V，容量为6.5Ah。6个电池单体组成一个电池模块。而整个电池包由28个电池模块组成，总电压为201.6V，总的电量则是1.31kWh。电池包位于后排座椅之后，占据了一部分行李厢的空间，其尺寸为787X407X210mm，重量为41kg。
在电池这一项上，国产双擎混动动力总成用到了第四代普锐斯上THS Ⅲ系统的最新成果，不过并没有像第四代普锐斯那样同时提供镍氢和锂离子两种电池。
总结：国产的油电混合双擎动力总成以第三代普锐斯上的THS Ⅱ系统为基础开发，在PCU和电池部分用到了第四代普锐斯上THS Ⅲ系统的最新技术，可以算作是THS 2.5。换句话说，国产的双擎动力总成在技术上要比所有采用THS Ⅱ系统的车型都更先进一些，仅仅稍逊于采用THS Ⅲ系统的第四代普锐斯，其技术水平毋容置疑。
编辑点评：卡罗拉双擎和雷凌双擎不仅价格让人惊喜，在技术上也超越了丰田目前在售的混动车型，可谓是诚意满满。随着这两款车的发布，不为补贴，不为牌照，理性购买混动车的时代或许也将到来。
