[汽車之家 技術] 自從1997年第一輛混合動力汽車豐田普銳斯問世以來，混合動力技術便憑借出色的燃油經濟性成為各大汽車廠商廝殺的新戰場，圍繞這一領域的你來我往、拆招換式從未停止，因目前電池技術仍未達到汽車全面向純電力驅動跨越的成熟度，混合動力市場的紛爭呈現愈演愈烈的趨勢。作為豐田汽車的高端品牌，雷克薩斯自然不會甘于寂寞，LHD(Lexus Hybrid Drive)混合動力技術就是其手中揮舞的寶劍，憑借帶有阿特金森循環工況的發動機與電動機間的協同工作，在降低油耗之余，動力輸出也互補不足，在紛亂的混動江湖中占據了自己的一席之地。
● 混合動力系統分類
混合動力系統可依據混合度的不同進行分類，雷克薩斯通常將混動系統廣義上分為全（強）混系統和部分（弱）混合系統，全混系統在車輛行駛過程中，發動機與電動機可相互配合，互補不足，比僅用電動機作為輔助動力的部分混合系統來講，節油效能更為顯著，也是混合動力技術的發展趨勢。雷克薩斯LHD混動系統就屬于全混系統。
小貼士：
國內普遍采用的混動系統按混合度分類標準
微混合型：電動機峰值功率和發動機的額定功率比≤5%。
輕度混合型：電動機峰值功率和發動機的額定功率比為5%-15%。
中度混合型：電動機峰值功率和發動機的額定功率比為15%-40%。
重度混合型：電動機峰值功率和發動機的額定功率比為大于40%。
當然，混合動力系統還可以按照動力傳輸路線分為串聯、并聯、混聯三種，這三種方式很好區分，串聯混動在車輛行駛時，發動機不直接提供前進所需動力，而是用于帶動發電機運轉為電池充電，再由電動機驅動車輛行駛。并聯混動則是由發動機作為主動力源，電動機只作為輔助，在車輛起步、加速時提供動力。混聯混動系統則兼二者于一身，既可以僅憑電機驅動，也可以與發動機同時工作，具有更大的靈活性。沒錯，雷克薩斯LHD混動系統就屬于混聯混動系統。
● LHD混動系統組成部件
明白了雷克薩斯LHD于哪一類混動系統之后，我們就來簡要了解下這個系統都有哪些部件組成。可能很多人都覺得混合動力系統非常神秘，不過其結構并不是很復雜。LHD混動系統包括一臺帶有阿特金森循環工況的發動機、動力分流裝置、電能轉換器、動力控制單元、電池和兩臺電動機（兩臺電動機被稱為MG1和MG2，MG1負責為電池充電或為MG2提供電力并充當發動機啟動電機，不直接提供驅動力；MG2負責驅動車輪，并在制動時通過動力回收系統為電池充電），其中帶有阿特金森循環工況的發動機和電動機為驅動車輛行駛提供動力。我想有人肯定會問阿特金森循環是啥？這么拗口的名字實在是令人不明所以，帶著這個疑問我們接著看。
● 阿特金森循環是啥？
不少人在讀技術文章的時候都會被各種生僻的名詞弄得頭暈目眩，其中原理更是深奧難懂，一知半解。為了避免這一問題我們不妨開門見山，阿特金森循環與傳統發動機的工作循環相比，其最大特點就是做功行程比壓縮行程長，也就是我們常說的膨脹比大于壓縮比。更長的做功行程可以更有效地利用燃燒后廢氣殘存的高壓，所以燃油效率比傳統發動機更高一些。只要明白了這一點，阿特金森循環就懂了七成。
『阿特金森循環發動機』
眾所周知發動機的工作過程分為進氣、壓縮、做功、排氣四個階段，傳統發動機四個階段活塞行程是相同的，而阿特金森循環是如何做到壓縮和做功階段行程不同的呢？在1882年，阿特金森循環發動機剛剛問世之時，其是通過復雜的連桿協同工作來實現這一功能的。
『傳統發動機工作循環』
『模擬阿特金森工況發動機的工作循環』
而時過境遷，再用如此復雜的結構顯然是不現實的，但其節油特性又符合目前人們的需要，所以雷克薩斯搭載的發動機用氣門相位調節器控制進氣門晚關取代了復雜的連桿機構，使發動機在進氣行程結束后進氣門仍在一段時間內保持開啟，這樣就將吸入的混合氣又吐出去一部分，更簡單的實現了膨脹比大于壓縮比的效果，模擬出了阿特金森循環工況。
可能有些人并不理解這樣做為何會省油，我們可以簡單說明下。對同一臺發動機來說，膨脹比越大，說明做功的行程就越長，同樣燃油發出的能量被利用的就越充分，但膨脹比越大，意味著壓縮比也會增大，壓縮比過高有可能導致發動機爆震，所以偷偷吐出一點氣就可以在壓縮比不增加的情況下增加膨脹比，延長做功行程，使燃燒發出的能量得到更加充分的利用。
● 阿特金森循環工況為何能迎合混合動力汽車
混合動力汽車為何對阿特金森循環情有獨鐘呢？原因很簡單，第一，混合動力汽車的首要目的是省油，這點和阿特金森循環完全吻合。第二，混合動力汽車除發動機外還配備有電動機，可以彌補阿特金森循環的性能缺陷，使其不會因自身缺陷而遭棄用。那么阿特金森循環存在什么缺陷呢？
首先，發動機在低速運轉時，本來就稀薄的混合氣在進氣門晚關“反流”時會變得更少，致使其低速扭矩欠佳，車輛在起步時顯然動力明顯不足。沒有人愿意自己的車剛起步就被甩出一大截，廠商自然也不愿因此被嗤之以鼻。
其次，阿特金森循環較長的活塞行程雖然能更充分地利用燃燒所產生的能量，使車輛變得更加省油，但也因此對轉速產生了限制，使加速性能變差，并且“升功率”這一指標會很低。這也使得其很難被人們接納。
如此一來，只能在中段轉速展現優勢的阿特金森循環無疑是處境尷尬，市區擁堵的交通狀況更是令其雪上加霜，但混合動力汽車配備的電動機正好彌補了其在這方面的缺陷，在發動機低轉速運轉時，車輛采用電動機驅動，高轉速運轉時用電動機加以輔助，使其自身優勢得以充分施展。目前一些常規動力汽車也通過延遲噴射功能使發動機在部分工況下模擬阿特金森循環，以提升節油效果。
● LHD混合動力系統工作過程
組成系統的部件清晰了，工作過程理解起來就容易很多。同樣，若是跟講教科書一般深究其里，恐怕又會陷入頭昏腦漲的窘境，所以我們還是通俗一點，使大家能夠明白系統什么時候在做什么事情就足夠了。
我們將車輛的行駛狀態分為起步及低速行駛、正常行駛、全力加速、減速及制動四種情況。在起步及低速行駛狀態時，車輛為純電動模式，僅由電動機驅動，可以降低車輛油耗及排放，并解決了阿特金森循環低速扭矩不足的缺陷。在正常行駛時，車輛由發動機及電機驅動共同作用，使車輛經濟性達到最佳。在全力加速時，發動機及電動機為車輛提供最大動力輸出，使車輛具有不錯的加速表現。在減速及制動時，動力回收系統會將減速及制動時產生的能量回收、再生，并通過電動機為電池充電，進一步達到降低油耗的目的。當然整個過程無需人工介入，動力控制單元PCU就全權操辦了。
| LHD混合動力系統油、電配合情況 | ||
| 行駛狀態 | 動力輸出 | 作用 |
| 起步及低速行駛 | 電動機 | 降低油耗及排放，彌補阿特金森循環缺陷 |
| 正常行駛 | 電動機+發動機 | 保證燃油經濟性 |
| 全力加速 | 電動機+發動機（最大輸出） | 提升車輛加速性能 |
| 減速及制動 | 電動機 | 回收動力，為電池充電 |
此外，對于混動系統而言，做到動力強勁僅是自身使命之一，如何高效地將動力傳遞至車輪也是評判其好壞與否的另一關鍵因素。雷克薩斯LHD混合動力系統在這一方面也配備了有別于傳統車輛的ECVT電控無級式自動變速箱。這種變速箱集成了一套行星齒輪組用來管理LHD混動系統中兩臺電動機和發動機間的動力分配，并采用人工智能換擋控制（AI-shift Control）,無需由人來考慮換擋時機，變速箱會自動調整速比，滿足節油需要，同時全過程沒有任何頓挫感，動力傳遞效率也更高。
● LHD混合動力系統車型
目前，雷克薩斯采用LHD混合動力系統的車型有CT200h、ES300h、GS450h/300h、RX450h及LS600hL。這些車型在油耗方面比傳統動力汽車大幅降低的同時，動力性能上卻并不遜色，不必說，自然是得益于油、電協同工作的結果。
編輯總結：
雷克薩斯LHD混合動力系統采用電動機與帶有阿特金森循環工況的發動機相結合的方式，并通過高效的控制及傳動系統，使燃油消耗相對于傳統內燃機動力汽車而言，可以保持在較低水平，且在動力性能上互補不足。在趨于白熱化的混動汽車競爭中，擁有了屬于自己的一席之地。但技術的發展不會停滯，廠商間猛烈地廝殺仍日復一日不斷上演，在適者生存的激烈競爭中，雷克薩斯LHD混動技術又會有哪些順應潮流的新變化，我們尚不知曉。不過萬變不離其宗，無論技術如何衍變，滿足消費者的需求才是其最終目的。（圖/文 汽車之家 賈剛）
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