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在全球汽油价格大幅上涨的今天,节能已经成为消费者购买汽车的重要考虑因素,正因为如此,将内燃机、电动机、能量储存装置(蓄电池)组合在一起来混合使用的混合动力车备受人们的喜爱。当然,混合动力车的高成本、高重量和动力不足等缺点也在丰田的PriusⅡ混合动力车上有所体现,这款世界上唯一量产的混合动力车是以不考虑费用为代价行驶在公路上的。
当欧洲还在谈论全混合动力车的意义时,丰田公司的Lexus RX 400h第三代混合动力车已经行驶在公路上了。

与上面混合动力车的缺点相反,丰田公司推出的新型雷克萨斯(Lexus)RX 400h则是一种不受约束的车型,该款车的最大功率可达200kW,启动扭矩更可达到令人惊讶的825N·m,优良的性能使其成为这一等级轿车中高机动性的一款。该款SUV越野车的重量仅为2075kg,每1kW的动力仅需驱动10kg的重量。
Lexus RX 400h混合动力车驱动机构的核心是一个6缸汽油发动机和前、后两个电动机。汽油发动机源自RX 300型,功率为155kW。为了能在混合动力车上使用,丰田公司还专门为这一变型发动机进行了改进,采用了可变气门控制系统。两个电动机负责汽车的启动,并且在汽车需要紧急加速时,也一起开始投入工作。
Lexus RX 400h混合动力车后电动机采用了特殊的智能化集成技术,可以全自动地接管其他两台电动机对汽车后轴的驱动。此时,电动机与前后轴的机械连接成为多余,省略了分动器和万向轴。电动机除了在加速时提供动力外,还在前轮牵引力不足和弯道行驶时提供动力保障,做到真正的四轮驱动,绝不会出现某个车轮打滑的现象,提高了行驶稳定性。
NOX的排放
只要RX 400h混合动力车不是长期地在大功率下行驶,它的平均油耗就只有8.1L/100km,相比之前推出的RX 300型混合动力车少用4L/100km,CO2排放也从288g/km下降到了192g/km。只有少数柴油动力的SUV越野车可以达到这一水平,不过柴油机动力车达不到混合动力车的“清洁程度”,还存在NOX排放的问题。Lexus RX 300和RX 400h的比较见表1。

目前发动机的研发者们正专注于降低尾气颗粒的研发中,研究如何在油耗不变的情况下使尾气颗粒和NOX 都能达到新的排放标准(欧洲0.2g/km,美国和日本还要低),因此研发费用的增加是不可避免的。而混合动力技术在这方面有着明显的优势,RX 400h混合动力车的NOX排放已经可以达到超低值,完全可以通过欧Ⅴ标准。
降低成本
混合动力车的高成本是显而易见的,据丰田公司透露,RX 400h仅蓄电池一项费用每辆就增加了1000$。目前,丰田公司的工程技术人员正在全力以赴地降低混合动力车零部件的生产成本,从ProzentⅠ型到ProzentⅡ型,混合动力系统的费用减少了30%。丰田公司表示,到2010年时会将混合动力车的费用降低到有可比性的传统轿车的水平。
尽管成本不可能在短时间内下降,人们对混合动力车的询价还是有增无减。2005年,丰田公司销售了25万辆混合动力车,主要市场是豪华型SUV越野车刚刚兴起的地方——美国。为了保证混合动力车的供应时间不超过丰田公司规定的提货期,RX 400h的生产量需从计划的月产3600辆提高到8000辆。目前丰田公司的生产深度达90%,即有90%的零部件是丰田公司自己生产的。在这种供不应求的情况下,丰田公司开始检验日本本土之外的混合动力系统的生产能力,计划在日本国外生产混合动力系统,并且减少生产的深度。
在丰田公司确立的目标中,各级各档次的豪华轿车中均有混合动力的变型品种。除此以外,丰田公司的Camry也有混合动力驱动系统。丰田公司计划到2010年,每年生产100万辆混合动力车。
丰田公司表示没有时间对混合动力车进行检验并不会导致出现质量问题。对Prius型混合动力车来说,因质量问题产生的索赔费用是很低的。尽管如此,丰田公司仍打算在德国进行8年之久、长达16万km的无故障行驶试验,以验证混合动力系统蓄电池的功能。对Lexus RX 400h来说,这一试验要持续5年,长达10万km。Lexus RX 400h与Prius的混合动力蓄电池的比较见表2。

主要的混合动力部件
□ 发电机
发电机是一个永磁三相同步电机,它向电动机和蓄电池反馈电能。在RX 400h中,发电机的最高转速为13000r/min,在Prius中只有10000r/min。
□ 前部电动机
前部电动机同样也是一个永磁三相同步电动机。在转速为4500r/min时它的峰值功率为123kW,产生的输出力矩为333N·m,转速在0~1500r/min之间,最高转速为12400r/min。与丰田Prius相比,在外形尺寸相同的情况下RX 400h输出功率提高了2.5倍,其工作电压也由Prius的500V提高到了650V。与发动机一样,这一电动机也集成在水冷系统之中。
□ 后部电动机
后部电动机的基本原理与前部电动机相同。在转速为4610~5120r/min时,它输出的峰值功率为50kW,在转速范围为0~610r/min时,最大输出扭矩为130N·m。它由蓄电池或者发电机供电。与前部电动机不同的是,后部电动机为风冷电动机。
□ 混合动力蓄电池
Lexus RX 400h型混合动力车中使用的是镍合金混合动力蓄电池。这个三块一组的混合动力蓄电池位于汽车的后排座椅之下,由3台无级调速的静音风扇进行冷却。它由30块封闭的电池组组成,每个电池组中有8个电池室,公称电压为288V,工作电压为650V。混合动力蓄电池的使用寿命很长。
行星齿轮变速机构
这一变速系统起着协调内燃机、电动机和发电机工作的作用。在RX 400h型混合动力车中,两套行星齿轮变速机构组合在一起使用。内燃机和发动机通过行星齿轮架以及中心轮与第一级行星齿轮变速机构连接,行星齿轮与驱动轮连接。当出现动力分流时,需分流的6缸发动机动力既可传送前轮,也可传递给发电机。电动机与第二套行星变速机构的中心轮连接,经行星轮将动力传递出去。第二套行星齿轮机构的变速比对电动机输出的高转速进行变速,同时也提高了输出扭矩。动力输出经与传动轴和差速器连接的直齿轮输出。