解決方案
1990年代初,豐田設定目標,要打造一輛油耗約為同級傳統汽車一半的車。單靠縮小引擎會讓車子動力不足;全面電動化則受電池限制而不可行。答案就是混合動力:一具小型阿特金森循環汽油引擎,加上一具永磁電動馬達,透過動力分配裝置結合在一起。
動力分配讓引擎能以近乎恆定的負載運轉,同時由電動馬達處理加速峰值,並在煞車與減速時回充電能。由於引擎不必直接跟隨車輪的需求,其空燃比得以保持穩定,效率也維持在高檔。車輛靜止時,引擎還會自動熄火。
Prius於1997年12月10日在日本上市時,豐田表示該系統達到28 km/L(10.15模式)——燃油效率幾乎是傳統汽油車的兩倍——並將CO、HC與NOx排放量降至當時法規所定水準的約十分之一。
達成成果
讓引擎保持高效;由馬達填補其餘需求
奏效原因
動力分配讓引擎維持在最高效率的運轉區間,而不必追隨車輪轉速的每一次變化。
再生煞車回收傳統汽車以熱能形式浪費掉的能量,將減速轉化為節省的燃油。
靜止時熄火可在駕駛無需任何操作的情況下,消除最大的怠速浪費。
由於這是系統層面的變革,而非單一零件的微調,因此一舉帶來約2倍的效率。
可應用之處
當兩種技術各有其最佳發揮區間時,勝出的做法往往是設計精準的介面,讓各自發揮所長——而非採取贏者全拿的取捨。
後續發展
Prius成為首款量產的混合動力乘用車,也成為全產業混合動力傳動系統的範本;後來的Hybrid Synergy Drive進一步改良了動力分配架構。豐田已在全球售出數千萬輛混合動力車,而動力分配概念至今仍是其混合動力產品線的核心。
追溯依據
參考來源
- Toyota Launches the Revolutionary PRIUS Hybrid Passenger Vehicle Toyota Motor Corporation · global.toyota ·
- A Hybrid Energy Storage System for a Coaxial Power-Split Hybrid Powertrain IntechOpen (Hybrid Electric Vehicles) · intechopen.com ·