在法蘭克福車展上,豐田展出了一款新型的混合動力車,并且給他起了個十分響亮的外號————混動小鋼炮。這個混動小鋼炮的大名叫做Yaris Hybrid-R,他所搭載的最大輸出功率為420馬力的四驅(qū)動力系統(tǒng)來源于賽車————TS303勒芒原型車的動力系統(tǒng)。與一般的混合動力不同,他的動力來源不再是電池,而是超級電容;他混合動力的目的也并不是為了提高燃油效率,而是提升汽車的動力性能和操控性能。
超級電容是繼機械式儲能方式和化學(xué)式儲能方式之后的第三代儲能方式————物理式儲能方式中的翹楚。超級電容的最大優(yōu)點在于能夠快速地進行充放電,并且功率密度要遠高于鎳氫電池。得益于此,安裝了超級電容的豐田混合動力賽車TS030以及Yaris Hybrid-R能夠在極短的時間內(nèi)提高汽車動力系統(tǒng)的輸出功率,也因而有了”混動小鋼炮”之稱。
Yaris Hybrid-R的動力系統(tǒng)包括一臺1.6升渦輪增壓四缸發(fā)動機,以及三臺60馬力的電動馬達。發(fā)動機的最大輸出功率為300馬力,驅(qū)動前輪;三個電動馬達中的兩個安裝在后輪輪轂上,分別驅(qū)動其所在的車輪;于是就形成了總輸出功率達到420馬力、油電混合的四輪驅(qū)動的動力系統(tǒng)。在輪轂電機和超級電容的幫助下,這款發(fā)動機夠格成為Global Race(賽車游戲)里的發(fā)動機了。
兩個裝在后輪輪轂上的電動馬達被稱為輪轂電機。這兩個輪轂電機并不是作為提升燃油經(jīng)濟性的驅(qū)動裝置來開啟電動模式的,而是用于提升車輛的加速性能。另外,輪轂電機能夠利用再生制動能量給超級電容充電。
通過在后輪上獨立安裝的輪轂電機,豐田設(shè)計了一套獨立電控扭矩供應(yīng)系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠提高汽車的轉(zhuǎn)彎和操控性能。它實現(xiàn)起來也很簡單:系統(tǒng)能夠通過分別調(diào)整兩個輪轂電機的輸出扭矩來實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)彎半徑和過彎速度————可以單獨控制某一輪轂電機以調(diào)整轉(zhuǎn)彎姿態(tài),如加大外側(cè)輪轂電機的輸出扭矩以增大其角速度實現(xiàn)中速過彎,或者增加內(nèi)側(cè)輪轂電機制動力以減小轉(zhuǎn)彎半徑實現(xiàn)快速過彎;或者同時對兩側(cè)車輪分別施加制動力和扭矩來調(diào)整過彎路線,以限制轉(zhuǎn)彎角度和防止轉(zhuǎn)向不足。
第三個電動馬達安裝在前置發(fā)動機和6擋無級變速器之間,不過這個電動馬達并不是驅(qū)動組件,而是純粹作為發(fā)電機使用,在車輛減速時給超級電容充電,同時具有牽引力控制裝置的功能。當作為牽引力控制裝置使用時,發(fā)電機直接給后輪的輪轂電機供電,增加其輸出扭矩,以防止發(fā)動機輸送到前輪的扭矩過大而使汽車方向失控。發(fā)動機輸出的過多扭矩將會被發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能,然后供應(yīng)到后輪的輪轂電機上。
按照豐田公司最初公布的信息,Yaris Hybrid-R有兩種駕駛模式:公路模式和賽道模式。在公路模式下,超級電容能在汽車加速時為后輪輪轂電機提供電力,供電時間最長可持續(xù)10秒,此時,兩個輪轂電機的綜合輸出功率被限制在40馬力;在賽道模式時,輪轂電機能夠?qū)崿F(xiàn)120馬力全功率輸出,持續(xù)時間為5秒,讓Yaris Hybrid-R的動力性能在短時間內(nèi)大幅提升。
這輛運用了賽車技術(shù)的420馬力Yaris Hybrid-R混合動力車,初看起來是一輛”無法制造出來”的純概念汽車,但現(xiàn)實卻是已經(jīng)被豐田實實在在地制造出來了。至少,在法蘭克福車展期間,能夠前往現(xiàn)場,一睹混動小鋼炮的風(fēng)姿。