Mentor Graphics近日發布一份題為《豐田混合動力汽車的創新》的研究報告。中文版的報告全文可在 Mentor Graphics 的官方網站閱讀和下載：[ http://mentorg.com.cn/aboutus/view.php?id=241 ]。 

 

本文的作者為明導產品營銷部 Boris Marovic。

 

混hun合he動dong力li汽qi車che的de基ji本ben原yuan理li是shi通tong過guo同tong時shi利li用yong電dian動dong馬ma達da和he內nei燃ran機ji來lai降jiang低di油you耗hao，這zhe取qu決jue於yu您nin處chu於yu驅qu動dong循xun環huan的de哪na一yi部bu分fen。通tong常chang情qing況kuang下xia
，電dian動dong馬ma達da是shi用yong來lai在zai駕jia駛shi速su度du較jiao慢man的de情qing況kuang下xia進jin行xing加jia速su，達da到dao特te定ding的de速su度du之zhi後hou，內nei燃ran機ji開kai始shi接jie管guan汽qi車che並bing發fa揮hui作zuo用yong。混hun合he動dong力li汽qi車che還hai可ke以yi提ti供gong使shi用yong存cun儲chu在zai電dian池chi中zhong的de電dian量liang進jin行xing驅qu動dong的de功gong能neng，當dang電dian池chi電dian量liang較jiao低di時shi隻zhi需xu轉zhuan換huan到dao內nei燃ran機ji產chan生sheng電dian力li即ji可ke，或huo者zhe依yi靠kao電dian池chi或huo依yi靠kao內nei燃ran機ji單dan獨du運yun行xing，或huo者zhe甚shen至zhi在zai某mou些xie動dong力li增zeng加jia模mo式shi下xia兩liang者zhe同tong時shi使shi用yong。無wu論lun哪na種zhong情qing況kuang，都dou不bu屬shu於yu純chun電dian動dong汽qi車che。電dian動dong行xing駛shi裏li程cheng較jiao為wei有you限xian
，隻zhi用yong於yu降jiang低di車che輛liang的de總zong體ti排pai放fang。 

 

dianchitongguohuishouzhidongnenglianghuozhecongneiranjiqudongdefadianjichongdian。weilegeidianchichongdian，chanshengdedianliangbixucongjiaoliudianzhuanhuanchengdianchisuoxudezhiliudian。yidandianchiyonglaiqudongqiche，dianliubixucongzhiliudianzhuanhuanchengjiaoliudian
，congerweidiandongmadatigongdongli。zheleigongzuoyoubaohanlejueyuanzhaxingshuangjixingjingtiguan (igBTs) 等幾個不同器件的電力電子係統控製。絕緣柵型雙極性晶體管(igBTs)可以在數百安培的電流下運行，並且起到電子開關的作用，能夠以極高的轉換速度運行，因此產生大量熱量。 

 

提到豐田讓人想到的不僅僅是具有環保意識車輛的代名詞，當然其中最知名的當屬普瑞斯 (Prius)
，而且還有創新。Hybrid Synergy Drive（混合動力係統,簡稱“HSD”）是指豐田為其係列全混合動力汽車開發的技術。(圖 1 &2)豐田在混合電動汽車開發方麵的努力有目共睹。早在90年代末，該公司的首款混合動力車已上路。自那時起，其全球總產量已經達到數百萬輛

，未來還將繼續增長。 

 

 

圖1：豐田混合動力係統概覽 

 

西森久雄 (HisaoNishimori)是豐田混合動力汽車開發小組的一名工程經理。2012年9yuefenzairibenpinchuanjuxingdemingdaojishushejiluntandahuishangfabiaodeyanjiangzhong，xisenjiuxiongtantaolefengtianweimiaoshuheyouhuahunhedongliqicheyudiandongqichegonglvmokuaideretexingsuozuodenuli。IGBT 是shi需xu要yao進jin行xing優you化hua以yi擁yong有you理li想xiang的de熱re阻zu來lai更geng好hao地di將jiang元yuan件jian所suo產chan生sheng熱re量liang散san發fa到dao與yu其qi相xiang連lian的de冷leng卻que係xi統tong的de電dian力li電dian子zi器qi件jian。應ying用yong明ming導dao公gong司si具ju有you合he適shi的de大da電dian流liu電dian源yuan的de T3Ster®瞬態熱測試係統使混合動力汽車能夠達到為器件加熱所需的電力並加熱器件、記錄熱響應以及獲得器件的結構函數。 

 

 

圖2：變頻器係統的配置(THS-II)

 

在使用T3Ster設備的功能之前
，豐田的設計流程從設計嵌入原型的模塊開始，然後在不同的條件下進行測試，如不同的開關頻率或者不同的IGBTdaoreguizhidehoududengdeng。ranhoushiyonghongwairechengxiangyijinxingceliang，zaiduijieguojinxingpinggu。ruguojieguobumanyihuozhebuzhunque
，zexuyaotuanduifangonggaibiansheji，ranhouzhongfuxiangtongdebuzhou。xisenjiuxiongshuo：“如果再次改變設計，重新評估一個新的原型需要花費大量的交付周期、努力和成本。” 

 

豐田的目標是優化流程，在短時間內實現高度準確和可重複的結果
，因此更加富有效率。“T3Ster shiwomennenggouxiangxidilejieqijiandejiegouyijiqireliulujing。taqingxidixianshilebeiceliangbandaotiqijianfujinrezudechayi，zaijinxingkekaoxingceshiqianhoukeyijianyanceliangjieguo
，congerzhaochusanretexingderenhebianhua。”在測量模塊的所有器件時，豐田還能夠檢測結構的細節，即使是已封裝的半導體器件。“我們甚至還能測量與設計值相匹配的粘結材料”。在T3Stershebeidebangzhuxia，fengtiannenggouxiangshejirenyuanxunsudifankuigaoduzhunquedejieguo，congerjinyibugaishansheji。congdaoreguizhihoududaozhanjiezhuangtaiyiqiedeqingkuangdoukeyijinxingyouhua。zaizhezhiqian，fengtianwufajianyanchanpindezhuangtaiheyifengzhuangdebandaotiqijianfujindesanrezhuangkuang。 

 

 

圖3：T3Ster 累積結構功能

 

西森久雄在總結時表示：“通過提供來自T3Ster測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)的(de)結(jie)構(gou)函(han)數(shu)，與(yu)設(she)計(ji)值(zhi)的(de)比(bi)較(jiao)和(he)驗(yan)證(zheng)可(ke)以(yi)更(geng)詳(xiang)細(xi)的(de)進(jin)行(xing)。在(zai)可(ke)靠(kao)性(xing)測(ce)試(shi)中(zhong)使(shi)用(yong)這(zhe)個(ge)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)已(yi)經(jing)幫(bang)助(zhu)我(wo)們(men)發(fa)現(xian)影(ying)響(xiang)壽(shou)命(ming)的(de)設(she)計(ji)缺(que)陷(xian)，而(er)且(qie)由(you)於(yu)設(she)計(ji)值(zhi)現(xian)在(zai)能(neng)夠(gou)測(ce)量(liang)出(chu)來(lai)，因(yin)此(ci)進(jin)行(xing)前(qian)端(duan)裝(zhuang)載(zai)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。此(ci)外(wai)，我(wo)們(men)還(hai)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)降(jiang)低(di)設(she)計(ji)中(zhong)的(de)重(zhong)複(fu)工(gong)作(zuo)以(yi)降(jiang)低(di)原(yuan)型(xing)成(cheng)本(ben)。”(圖 3)西森久雄通過一個汽車隱喻很好地表達了他對設計和評估過程的觀點：“評估和設計就像質量保證的兩個‘輪子’，重要的‘發動機’則為輪子提供驅動力。通過適當地組合 CAD、CAE 和自動化測量，輪子將把‘優質的設計’帶到路上。”（圖4） 

 

本文原發表於明導的期刊《Engineering Edge》。

 

 

圖4：設計與評估流程