專家揭密：豐田Prius汽油/電力混合動力車(一)

由于豐田Prius汽油/電力混合動力車輛有著跑車的外觀、類似航空設備的儀表板顯示和無噪聲平穩啟動，那么一點也不奇怪，該車是同類車型中銷售得最快的車輛。(圖1) 可是，除此之外，該車有一個可識別的重要特征：省油。美國環境保護局(EPS)給出燃油級別：街道上是61英里/加侖(mpg)，高速公路(理想測試條件)上是50mpg。實際的，司機可期待的街道/高速路組合路面的燃油數是45到50mpg. 混合動力汽車的特色是，由汽油發動機發動，然后轉換成電池動力以加速。可是，Prius采取了不同的處理方法，用電池動力發動，然后在速度超過20mph時，轉換到汽油發動機。雖然Prius有大的突破，但司機不必為了最大限度的節油而從完全制動開始踩油門。由于美國和世界其他國家曾面臨過的最高油價，在另外汽油消費能力不強的市場，Prius的耗油數是個受歡迎的信號。

混合動力系統技術 Prius設計是基于Toyota稱之為混合動力協同驅動概念。此概念目標是協同電動馬達動力和汽油發動機動力，并使汽車功率和環境性能最大化成為可能。 Prius最近的型號是基于Toyota混合動力總系統II (THS-II)技術。THS-II系統的每個連續世代的產品改進了汽油燃效和減少散熱，包括一個同軸的4缸1.5升發動機，一個高壓鎳氫電池(NiMH)，一個帶行星齒輪系統的智能混合動力驅動橋和一個復雜的發動機控制部件(圖2)。

兩種方法的混合物基本上，兩種形式的汽車動力系統都存在：串聯和并聯。每個都有各自整套正面和反面的特點。不象其他混合動力汽油-電動車輛，Prius使兩者結合了，并最大化每個的強項和補足他們的弱項。在串聯混合動力系統中，汽油發動機啟動發生器，而產生的電流使電動馬達驅動車輪(圖3)。汽車運行中，此處使用的低輸出功率發動機在最經濟的范圍內保持汽車以穩定速度行駛，并使之有效的給電池再充電。

在并聯混合動力系統中，汽油發動機和電動馬達都直接驅動車輪。除補充發動機的原動力之外，電動馬達還可作發生器，在汽車運行中給電池再充電。 Prius用兩塊永久磁鐵500-V交流馬達發生器：MG1和MG2。兩個馬達都是由變壓器組驅動，該變壓器組將電池的直流電壓轉換成交流電高壓。一個混合動力驅動橋和行星齒輪系統連接兩個發動機和兩個發生器。(圖4)

由于MG1和MG2從1040rpm到5600rpm產生67hp的輸出，MG1和MG2不需要汽油發動機的幫助就有足夠的扭矩發動汽車。Prius發動機運轉的最大速度僅5000rpm，供給75hp輸出。首先，高壓電池供應電力給MG2，以驅動車輪。當發動機輪通過行星齒輪被發動機驅動，MG1被發動機帶動旋轉供應發生電流給MG2。接著，發動機通過行星齒輪使MG1旋轉給高壓電池充電。汽車減速時，輪子的動能被恢復轉化成電能，以通過MG2用之于高壓電池充電(圖5)。這就是著名的“再生制動”。