沃德十佳新能源总成-凯美瑞混动

小星之前已经介绍了雪弗兰Bolt和克莱斯勒Pacifica插电混动版两款上榜沃德十佳发动机的新能源动力总成。今天就来聊聊另一个熟面孔，那就是作为全混合动力车型上榜的全新丰田凯美瑞和它的 2.5L阿特金森混合动力系统。随着小星一起来看看它的技术细节吧。

全新丰田凯美瑞混合动力系统包括Dynamic Force Engine 2.5L直列四缸汽油发动机、锂离子和镍氢混合动力电池组、电驱控制器PCU和横置混合动力变速箱。

↑丰田TNGA丰巢混动动力总成（来自丰田）

如剖面图所示，集成第四代丰田电驱系统THS的混动变速箱P610由于双电机上下平行布置。改用平行轴齿轮代替原来的行星齿轮减速机构。但动力分流仍由单排行星齿轮完成。

↑最新的平行轴排布THS混动电驱系统（左为原理图，右为刨面图，来自丰田）

更紧凑的混动电驱系统布置

第三代丰田混动电驱系统，由位于后备箱的高压电池组/附属12V电池和位于发动机舱的发动机、电驱控制器和对应集成双电机的变速箱所组成。全新丰田凯美瑞采用了第四代丰田混动电驱系统，由位于后座下方的高压电池组和位于发动机舱的发动机、电驱控制器和混动变速箱所组成。附属12V电池前移至发动机舱，与传统车型相兼容。它相比较于第三代丰田混动电驱系统，整车布置更加的紧凑。

↑全新丰田凯美瑞混动电驱系统整车布置比较（来自丰田）

相比较于第三代丰田混动电驱系统（下图右），全新丰田凯美瑞所用的第四代丰田混动电驱系统（下图左）为了大幅缩短变速箱长度。变速箱内部采用改用平行轴齿轮，MG1发电机与MG2 TM动力电机改为上下平行布置。电驱控制器在自身体积大幅减小，可直接通过固定架（PCU Bracket）固定在变速箱上方。同时连接双电机的大功率高压线束也大幅简短。在提高功率传输特性的同时，大幅降低了成本。下文会详细介绍电驱控制器PCU与变速箱的高压线束。由于混动变速箱长度大幅缩短，附属12V电池可前移至发动机舱。为后背箱空出了更大的空间。

↑全新丰田凯美瑞混动电驱系统发动机舱布置比较（来自丰田）

整体电气架构

第四代电驱动系统的整体电气架构如下。包括发动机、电驱控制器PCU、混动变速箱和附属12V电池。电驱控制器由升压转换器、对应双电机的两组电机驱动逆变器和DCDC转换单元组成。实际上第四代的电驱控制器PCU输出的功率不升反降。其输出功率从上一代178kW下降到了162kW。这个变动基于充分的混动电驱系统优化。通过减速器的设计调整，电机输出功率降低但是最大转速提高。可以说这是专门为混合动力优化的结果。其体积从上一代11.2L下降到6.8L，几乎减半。

↑全新丰田凯美瑞混动电驱系统电气架构（来自丰田）

电驱控制器

电驱控制器由控制电路、高压功率模块、滤波电容、电流传感器和位于底部的DCDC转换单元组成。第四代电驱控制器的功率密度体积比大幅提升，优化至25kW/L。相比较第三代提升50%。体积减小得益于如下三方面的改进。

1.  适配双面水冷高压功率模块

2.  通过优化升压转换器可控性减小电容容量

3.  通过优化线束寄生电感减小电压冲击而去除滤波Snubber电路

↑全新丰田凯美瑞电驱控制器爆炸视图（来自丰田）

电驱控制器与混动变速箱的连接

丰田全新凯美瑞电驱控制器（下图左）双面水冷高压功率模块直接与液冷水槽相连。高压功率模块共包含7个功率卡片式IGBT模组。其中6个输出分别连接MG1发电机与MG2 TM动力电机。另一个输出连接至升压转换器，将高压电池组的200V电压升压至600V。高压功率模块的输出直接连接至高集成度电流传感器（下图右上）。该高集成度电流传感器基于霍尔原理，集成在6个电机输出端子中并可连接至直流高压母线和升压转换器输出。电驱控制器PCU的6个电机输出端子通过非常短的大功率高压线束（下图右下）连接至双电机。双电机的平行轴布置方式，使得这种高集成度极短线束连接方式成为可能。

↑丰田全新混动电驱系统电驱控制器（左）与混动变速箱的连接（右）（来自丰田）

电驱控制器体积大幅减小，可直接固定在变速箱上方。连接双电机的大功率高压线束也大幅简短。这样的优化，提高功率传输特性。线束寄生电感减小电压冲击，为电驱控制器PCU去除滤波Snubber电路提供条件。该线束连接方式将大功率高压线束重量降低超过60%。

↑丰田全新混动电驱系统电驱控制器与混动变速箱的连接示意图（来自丰田）

综上所述，全新丰田凯美瑞混动版上榜沃德十佳意义深远。基于TNGA丰巢车型平台和与其配套的混合动力总成，丰田正在快速将集团内的车型混动化。目前丰田集团的新能源车型累计销售量已经达到了1100万辆，且正在以150万辆每年的速度快速增长。如果购买新车的话，不妨去驾驶体验一下相应的混动版哦。