一代宗师 爱卡解读雷克萨斯全混动科技

　　[爱卡汽车 新能源频道 原创]

　　谈到混合动力，就不得不提丰田。自1997年第一代普锐斯诞生起，丰田的混合动力车型累计销量已经突破了1000万辆，是当之无愧的混动霸主。而雷克萨斯作为丰田的高端豪华品牌，混动技术自然青出于蓝而胜于蓝，在丰田THS（Toyota Hybrid Drive）混动系统的基础上发展出了更全面更强大的全混动科技。

　　在混合动力领域，雷克萨斯的全混动科技可以称得上一代宗师，看懂了雷克萨斯的混合动力系统，基本上就能看懂市面上的所有混合动力系统了。下面我们就来具体了解一下雷克萨斯全混动科技。

一、混合动力系统的基本原则

　　要读懂混合动力系统，首先必须明白，混合动力系统的最基本原则，就是使发动机工作在高效率的转速区间。

发动机油耗会随着转速和负载而变化，发动机在每一种负载条件下，都有一个油耗最低的转速区间，混动系统要做的就是让发动机运行在这一区间内。

　　发动机在每个负载条件下，都存在一个油耗最低的转速区间。混动系统一方面调节发动机的转速，一方面也调节发动机的负载。在发动机平稳运行时，如果负载增加，驱动电机会参与驱动车轮，为发动机分忧，从而避免转速攀升；如果负载下降，系统会让发动机的一部分动力用于发电，从而避免转速下降和动力的浪费。最终的效果是车辆无论在何种工况下，都能让发动机运行在高效区间内。

二、雷克萨斯全混动科技的核心

1、双电机混联系统

　　可以看到，在混动系统中对发动机的转速、负载进行优化的关键就是电机。通过改变正负极，电机的角色可以在发电机和驱动电机之间非常方便地进行切换。那么对于混动系统来说，是不是1台电机就足够了呢？

双电机方案的混动系统工作模式更多，能够适应更多的工况，有更高的燃油经济性。

　　采用单电机方案，意味着发动机和电机之间要么是串联，要么是并联，只能二选一，混动系统的工作模式比较少。采用双电机方案，则发动机和电机之间是混联，既可以串联又可以并联。那么显然，双电机方案的混动系统工作模式更多，也就能够适应更多的工况。雷克萨斯的全混动科技采用的正是双电机方案。

在双电机混联方案中，两台电机通常有一台被称为发电机，另一台被称为驱动电机。但实际上，它们的角色并不是固定的，它们都可以发电，也都能够驱动车辆前进。

　　实际上，目前世界上的几种较为先进的混合动力系统均采用了双电机混联方案，但是最终的性能表现还是各有千秋，这主要是由于发动机和动力分割装置的不同所导致的。

2、阿特金森循环发动机

　　在混动系统中，虽然有动力电池组，但是电池组的容量很小而且不需要外置充电，所以归根结底所有的动力都来自于发动机。混动系统优化了发动机的工作状态，但是要想获得优秀的节油能力，最关键的还是发动机本身的热效率。雷克萨斯的选择是采用阿特金森循环发动机。

阿特金森循环发动机在热效率方面有着很大的优势，因此非常适合于混合动力系统。雷克萨斯智·混动车型全部都采用了阿特金森循环发动机。

　　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广泛应用。但是在混合动力系统中，由于有驱动电机的协助，这个问题也就不复存在了。

通过对比可以看到，阿特金森循环发动机的圧缩行程要比普通的发动机小一些。燃料的能量可以充分释放，以达到更高的热效率和燃油经济性。

　　雷克萨斯的全系智·混动车型都搭载了阿特金森循环自然吸气发动机，排量从1.8L到5.0L，在热效率方面都有着不俗的表现。

　　为了进一步提升发动机的热效率，雷克萨斯还在部分车型上应用了EGR废气再循环（Exhaust Gas Re-circulation）技术，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。

3、行星齿轮组动力分割装置

　　把发动机与电机连接在一起的是动力分割装置，该装置决定了混动系统的平顺性。雷克萨斯采用的是以行星齿轮组为基础的动力分割装置

行星齿轮组的结构很巧妙，通过一个小小的部件，连接了发动机、电动机，以及驱动轴。

动力分割装置是混合动力系统里的核心。雷克萨斯所采用的单排行星齿轮组动力分割装置，比起其他厂商采用的离合器方案，在平顺性方面有优势，同时也避免了过热的风险。

　　单排行星齿轮组是一种相当简洁高效的动力分割装置。与竞争对手们大多采用的多个离合器来连接发动机和电机的方案相比，丰田的单排行星齿轮组方案在平顺性方面有一些优势，同时在各种工况之间切换也更快更顺畅，而且不会有过热的风险。