20世紀90年代初,豐田公司意識到環保意識的增強和更嚴格的排放法規將塑造汽車行業的未來。該公司旨在制造一款環保、高效且能滿足未來標準的汽車。
1997年,豐田向日本市場推出了普銳斯(Prius,https://www.toyota.com/prius/)。這款汽車是世界上第一款量產的混合動力汽車,它將汽油動力和電力相結合以降低油耗和尾氣排放。它于2000年在全球首次亮相。
開發普銳斯面臨著重大的技術和市場挑戰,包括設計高效的混合動力系統、管理電池技術,以及克服消費者對將電動傳動系統與標準汽油動力系統相結合的疑慮。然而,豐田堅持不懈,事實證明其直覺具有前瞻性并帶來了變革性影響。
日本名古屋大學工程研究生院計算科學與工程系教授、IEEE會員Nobuo Kawaguchi說道:“普銳斯不僅是世界上第一款量產的混合動力汽車,而且其技術和商業上的成功也促使其他汽車制造商加快混合動力汽車的研發,”他也是IEEE名古屋分會的秘書,“普銳斯有助于塑造混合動力汽車在當今汽車市場中的角色。”
10月30日,在位于日本豐田市的公司總部舉行的一場典禮上,普銳斯被授予IEEE Milestone榮譽:https://ieeemilestones.ethw.org/w/index.php/Milestone-Proposal:Deep_Space_Station_43%2C_1973。
G21項目
普銳斯(Prius)的研發始于1993年的G21項目,該項目聚焦于燃油效率、低排放和價格可承受性(https://www.toyota-global.com/company/history_of_toyota/75years/text/leaping_forward_as_a_global_corporation/chapter4/section8/item1_a.html)。根據豐田公司一篇詳述該項目歷史的文章,到1997年時,包括Takeshi Uchiyamada(后來被稱為“普銳斯之父”)在內的豐田工程師確信他們已經成功應對挑戰,實現了全部三個目標。
第一代普銳斯采用了具有空氣動力學效率的緊湊設計。其開創性的混合動力系統能夠在鎳氫電池供電的電動機和汽油燃料的內燃機之間實現平穩轉換。
該車的設計在動力傳動系統布局中采用了再生制動,以提高車輛的能源效率。再生制動捕捉了在傳統剎車片通過摩擦使車輪停止時通常以熱量形式損失的動能。相反,電動機切換到發電機模式,這樣車輪反向驅動電動機,而不是電動機驅動車輪。將電動機用作發電機可使汽車減速,并將動能轉化為電能充入電池進行充電。
“The Prius is not only the world’s first mass-produced hybrid car, but its technical and commercial success also spurred other automakers toaccelerate hybrid vehicle development.”
—NOBUO KAWAGUCHI, IEEE NAGOYA SECTION SECRETARY
根據該公司的《利用效率:深入探究豐田混合動力技術》一文,一個突破是混合動力協同驅動(Hybrid Synergy Drive)系統,該系統能讓普銳斯根據行駛條件以不同模式運行——僅電動、僅汽油或者混合動力(https://www.riveratoyota.com/HarnessingEfficiencyADeepDiveintoToyotasHybridTechnology/)。
豐田工程師從頭開始研發的一個關鍵部件是動力分配裝置,這是一種行星齒輪系統,能夠實現電動和汽油動力之間的平穩轉換,使發動機和電動機在各自的最佳性能范圍內驅動車輛。這種布局有助于優化燃油經濟性,并通過省去傳統的變速器來簡化傳動系統。
創造燃油效率記錄
在商業亮相近30年后,普銳斯仍然是環保責任與技術創新相結合的典范。它仍在不斷創造燃油效率記錄。2023年7月,新發布的2024款普銳斯LE從洛杉磯開往紐約市,在5150千米的橫穿美國之旅中,每100千米僅消耗2.52升汽油(https://pressroom.toyota.com/toyota-prius-sets-guinness-world-record-for-highest-mpg-for-a-coast-to-coast-drive/)。這一記錄是由一位所謂的“超級省油駕駛者”(hypermiler)創造的,這類駕駛者會練習旨在優化燃油效率的高級駕駛技巧。超級省油駕駛者會平穩加速并避免急剎車。他們提前松開油門,這樣汽車就能在不使用剎車的情況下滑行直至慢慢停下,并且他們盡可能在每小時72到105千米的速度下駕駛,這個速度區間通常是汽車燃油效率最高的時候。
即使不采用這類技巧的駕駛者,駕駛最新一代普銳斯車型時仍然有望達到每100千米4.06升的高燃油經濟性。
豐田公司每一代都在提升普銳斯的混合動力技術,鞏固了該車在燃油效率和可持續性方面的領先地位。
里程碑事件吸引眾多名人
Uchiyamada在IEEE Milestone活動上簡要講述了普銳斯(Prius)的開發過程以及他作為G21項目總工程師所面臨的挑戰(https://spectrum.ieee.org/tag/ieee-milestone)。其他著名的參會者有豐田動力總成公司總裁Takeshi Uehara;IEEE 2020主席Toshio Fukuda;IEEE)日本聯合會歷史委員會主席Isao Shirakawa;以及IEEE名古屋分會主席Jun Sato。
一塊認可這項技術的牌匾展示在豐田技術中心的入口處,該中心距離公司總部僅幾步之遙。牌匾上寫道:
“1997年,豐田汽車公司開發出世界上第一款量產的混合動力汽車——豐田普銳斯,該車使用一臺內燃機和兩臺電動機。這款汽車通過回收和再利用此前在行駛過程中損失的能量,實現了革命性的燃油效率。它的成功有助于在國際上推廣混合動力汽車,推動了電動動力總成所需的技術發展,為減少二氧化碳排放做出了貢獻,并影響了后續電動汽車的設計。”
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原文標題:豐田普銳斯改變了汽車行業?
文章出處:【微信號:IEEE_China,微信公眾號:IEEE電氣電子工程師】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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