本田Insight与丰田普锐斯

本田Insight
本田Insight采用简化的并联混和动力。 它有一个电动机，在飞轮位置连接到发动机。本田称此系统为“集成电动机辅助装置”。Insight可装配传统的五速手动变速器或者自动CVT（无级变速器）。

Insight上的电动机有以下作用。它能：

• 辅助汽油机，在汽车加速或爬坡时提供额外动力
• 提供再生制动，在制动时捕获能量
• 起动发动机，从而不需要起动机

不过，电动机不能单独为汽车提供动力；必须运行汽油机才能推动汽车。

为获得最佳油耗，本田使用了前面介绍的所有提高效率的手段。 但是Insight主要还是依赖以下三种手段：

• 尽可能降低重量——本来体积就已经很小，Insight还使用轻型铝制车身和结构，进一步降低重量。 由于降低了车身重量，本田可以使用更小更轻的发动机，但仍能保持所期望的性能水平。Insight的重量不到862公斤，比最轻的本田思域还要轻227公斤。
• 它使用小型高效发动机——如下图所示，Insight中的发动机仅重56公斤，是一款微型的1.0升三缸发动机，在5,700转/分时的功率为67马力。 它采用了本田的VTEC系统，使用贫燃技术，尽可能提高经济性。 Insight的EPA里程额定值为24公里/升/城市路况和26.4公里/升/公路路况。而且，有了小型电动机提供的附加动力，此系统能在约11秒内将Insight从0加速到100公里/小时。

  本田Insight发动机

  在电动机运行的情况下，Insight在5,700转/分时能产生73马力的功率。 如果将它与发动机单独运行时的功率相比，似乎电动机仅增加了6马力功率。 但电动机真正起作用时是在发动机转速较低时。Insight在3,000转/分时的额定功率为10千瓦（约13马力）。

  真正吸引我们的是峰值扭矩。如果没有电动机，Insight在4,800转/分时达到的峰值扭矩为89.4牛顿米。有了电动机后，它在1,500转/分时的扭矩为107牛顿米。 因此，电动机在发动机较弱的低速段增加了很大扭矩。 这使得本田的小型发动机让人产生了大型发动机的感觉。

• 它使用先进的空气动力学原理——本田Insight的设计使用了经典的流线形： 汽车的后部比前部窄。 （请注意，真正的水珠在空气动力学上并不是这样。） 后轮部分被车身覆盖，以获得更平滑的造型，汽车下侧的某些部位用塑料面板包围。 这些手段得到了0.25的阻力系数，使其成为市场上空气动力学性质最佳的汽车之一。

Insight其实和传统汽车并没有太大不同。 当您加速时，汽油机做大部分的功。 如果迅速加速，电动机开始介入，提供少量额外功率。

当您沿公路巡航时，汽油机做全部的功。 当您踩刹车或松油门减速时，电动机开始介入，生成少量电量，为电池充电。 永远不必将Insight插到插座中来充电；电动机会生成为电池充电所需的全部动力。

Insight中值得注意的一件有趣的事是，手动变速器通过离合器与发动机和电动机分离。 这意味着，如果您喜欢在减速或停车时将离合器或汽车挂到空挡，就不会得到任何的再生制动。 为了在减速时恢复能量，汽车必须正常运转。

下面我们来了解丰田普锐斯的技术。 它的工作原理与Insight截然不同。

丰田普锐斯

丰田普锐斯的一个主要设计目标是减少汽车在市区的排放物。 为此，丰田公司设计了一种并联式混和动力传动系，称为“丰田混和动力系统”(THS)，该系统吸收了串联式混合动力的某些优点。

与本田公司不同，丰田公司的侧重点在于如何使传动系达到排放和行驶里程目标。普锐斯重约1315公斤，内部空间和行李箱与丰田卡罗拉一样大。 以下是所有部件的布局：

普锐斯主要依靠以下两点来优化效率和减少排放：

• 发动机仅以有效速度和负载运行——为减少排放物，普锐斯在接入汽油机之前可以加速到24公里/小时。 发动机只在车速超过某个特定速度时起动。 一旦发动机起动，它会在很窄的速度范围内运行。
• 使用独特的动力分配装置——可以将汽油机调节为在某个速度和负载范围内，从而运行效率达到最高。 下面我们讲述普锐斯的动力分配装置，这一装置可以使发动机在大部分时间处于最有效的负载和速度范围内。

  丰田公司设计的普锐斯1.5升发动机最大转速只有5000转/分，到但产生的功率却可以达到76马力。 保持较低的发动机最大转速有助于使用较轻的部件以提高效率。

  普锐斯的电动机在1200-1540转/分之间的额定功率为67马力。 它在0-1200转/分范围内产生295英尺-磅（1英尺-磅=1.36牛顿-米）的扭矩，该扭矩足以使汽车开动而不需要汽油机。

动力分配装置是丰田普锐斯的核心。 它是一个巧妙的齿轮箱，可以将汽油机、发电机和电动机进行关联。 它允许汽车像并联混合动力那样运行——电动机和汽油机都可以单独驱动汽车，也可以一起驱动汽车。 动力分配装置还允许汽车像串联混合动力车那样运行，即汽油机的运转不依赖于车速，在需要时为电池充电或为车轮提供动力。 它还充当无级变速器 (CVT)，从而不需要手动或自动变速器。 最后，由于动力分配装置允许发电机起动发动机，因此汽车不需要起动机。

动力分配装置是一个行星齿轮组（如下所示）。 电动机与齿轮组的齿圈连接。 它还直接连接到差速器，差速器驱动车轮。 因此，电动机和齿圈的转速决定了车速。

普锐斯行星齿轮组

发电机与齿轮组的太阳轮连接，发动机与行星架连接。 齿圈的速度取决于这三个部件，因此所有部件必须始终共同运转，以便控制输出速度。

加速时，一开始是由电动机和电池提供全部动力。 动力分配装置的齿圈与电动机连接，因此它开始随电动机转动。因为发动机没有运转 所以与发动机连接的行星架静止不动。 由于齿圈在转动，因此行星齿轮也在转动，从而使得太阳轮和发电机转动。 汽车加速时，发电机以所需速度转动，以使发动机处于非运转状态。 如图所示：

一旦达到大约64公里/小时，汽油机会起动。 发电机突然改变转速，致使行星架转动，从而起动发动机。 一旦发动机运行，它会保持恒定转速，而发电机变化自己的转速，以匹配电动机的输出速度。 如果加速很困难，电动机会从电池吸取额外动力。 一旦加速到公路车速，汽车会在汽油机和电动机的共同驱动下行驶，所有电量都来自发电机。

与Insight一样，普锐斯从来不需要充电；车载发电机自动维持电池中的电量水平。

本田和丰田都为其混和动力部件提供了很长的保修期。Insight为包括电池在内的大部分传动系部件提供了8年13万公里的保修期，普锐斯为电池和混合动力系统提供了8年16万公里的保修期。 这两款车上的电动机和电池在车的使用寿命期间不需要任何维护（不过，如果您需要在保修期到期后更换电池，可能需要花费数千美元）。 它们的发动机只需像普通汽车的发动机那样维护即可。而且，由于这两种混合动力都有再生制动，制动踏板的使用寿命可能比大多数普通汽车的还要略长。

使用混合动力肯定比单纯使用汽油机动力和电动力要复杂。 接下来，我们将解释为何混合动力技术既有利于消费者，也有利于汽车制造商。