Toyota Prius 推出以來便主打 Hybrid 油電混合系統,目前發展至第 4 代車型,在 2016 年也是能源局測試最省油的車款。而撇除電動車不談,Prius 車系若要鞏固國內最省油的內燃機車款代表,也面臨其他車廠的 Plug-in Hybrid 插電式油電混合車的挑戰。
所幸國內亦有導入第 4 代 Prius 延伸開發的第 2 代 Prius PHV,在能源局測試下,締造每公升 109.9 公里的驚人油耗,讓 Prius 車系依舊是最省油的內燃機車款。本次就來看看,Prius PHV 與小老弟 Prius 油耗表現究竟相差多少?
寫在文前─[ 國道 5 號油耗紀實 ] 全地形測試
有鑑於近來油電混合動力車、或部分全新發表之車系,其油耗表現不一定是高速路段才最好,而是要納入中低速域之後、其節能效果才會突顯出來;考量到上述之變化,因此 U-CAR 決定在 2018 年,規劃專屬的全地形油耗測試路線,希望藉由定型化的油耗測試,讓油耗數據更貼近生活真實。
然而,任何道路測試多少還是會出現包含氣溫、風向等非預期的影響,即便是隧道也有車流的不可抗拒因素,進而影響實驗結果;但 U-CAR 測試小組仍希望將可控制範圍的條件盡可能一致化,力求客觀的測試節果,提供有興趣的網友參考。
節能效益剖析─中低速路段為主,電池容量決勝負?
第 2 代 Prius PHV 係以第 4 代 Prius 為基礎開發的插電式油電混合車型,其針對前代 Prius Plug-in Hybrid 的油電混合動力架構及電池模組進行修改,使其純電性能大幅提升,且外觀上原廠取經自 Toyota 市售氫燃料電動車款:Mirai (日文:未來) 的設計靈感,使其與第 4 代 Prius 有著相當顯著的車型差異。
接著我們就先看一下兩車的重點規格比較:
車型 | Toyota Prius PHV | Toyota Prius |
車長/車寬/車高/軸距(mm) | 4,645/1,760/1,470/2,700 | 4,540/1,760/1,470/2,700 |
參考空車重 | 1,550公斤 | 1,400公斤 |
引擎 | 2ZR-FXE直列4缸DOHC汽油引擎 | |
科技 | VVT-i搭配MG1、MG2電動馬達 | VVT-i搭配52.9kW電動馬達 |
供油方式 | 缸內直噴 | |
排氣量 | 1,798c.c. | |
引擎最大馬力 | 98匹/5,200轉 | |
引擎最大扭力 | 14.5公斤米/3,600轉 | |
電池系統 | ||
電池型式 | 鋰電池(Lithium-ion) | 直流鎳氫電池(Ni-MH) |
電池單元數量 | 95 cell | 168 cell |
最大輸出電壓 | 351.5V | DC 201.6V |
電池容量 | 8.8 kWh | 1.6 kWh |
純電行駛里程 | 64公里 | 原廠未提供 |
220V/15A充電時間 | 3小時 | - |
110V/12A充電時間 | 6小時 | - |
電動馬達系統 | ||
馬達最大功率 | MG1:31匹馬力 MG2:72匹馬力 | 72匹馬力 |
馬達最大扭力 | MG1:4.1公斤米 MG2:16.6公斤米 | 16.6公斤米 |
綜效馬力 | 122匹馬力 | 122匹馬力 |
最大輸出電壓 | 600V | |
純電最高時速 | 135公里/小時 | 原廠未提供 |
系統結構 | ||
變速系統 | E-CVT無段變速箱 | |
輪胎品牌胎紋 | Toyo NanoEnergy J61 | |
輪胎尺寸 | 195/65 R15 | |
能源局測試1 | EV純電行駛里程64公里 | 市區油耗 28.02km/l (歐規) |
能源局測試2 | 電量消耗測試 79.37 Wh/km | 高速油耗 26.02km/l (歐規) |
能源局平均油耗 | 歐規109.9 km/l | 歐規26.7km/l |
能源效率等級 | 小客車1級 | |
風阻係數 | 0.25Cd | 0.24Cd |
製表 www.u-car.com.tw 備註 : 參考油耗數據為經濟部能源局公布,採用歐盟1999/100/EC 指令及其後續修正指令之測試方法執行所測得數據。而能源局針對Hybrid與Plug-in Hybrid測試項目有所差異。 |
Prius PHV 與 Prius 皆採用同樣的原廠代號 2ZR-FXE 直列 4 缸 1.8 升 Atkinson 循環引擎,擁有 Toyota 招牌的 VVT-i 科技,而熱效率同樣達到 40%,在 13:1 的高壓縮比設定下,擁有 98 匹最大馬力與 14.5 公斤米最大扭力。
至於帶來 Prius PHV 與 Prius 油耗表現差異的關鍵,就是在於電池的配置與馬達的運用。Prius PHV 與 Prius 雖然搭載同一套 THS (Toyota Hybrid System) 系統,包含引擎、MG1、MG2 兩具馬達以及取代傳統變速箱之行星齒輪組所組成。
不過,Prius 的構造裡,引擎、MG1、MG2 三者之間串連下,MG1 馬達只負責啟動引擎與作為發電機之用途,只有 MG2 馬達才具有驅動車輛的作用。反觀 Prius PHV 則是在引擎與 MG1 中間增加一組 One Way Clutch 單向離和器,高速下藉由離合器鎖定行星齒輪找回原先由 MG1 所流失的動力,如此一來 MG1、MG2 兩具馬達都具有實質的驅動能力,面對全地形路段,包含山路爬坡等狀況,可以比 Prius 更減少引擎出力的情況,油耗表現自然提升。
兩車除了電動馬達系統的差異之外,Prius PHV 要讓雙馬達驅動的設計擁有更高的純電行駛里程,減少引擎使用,所以原廠設計第 2 代 Prius PHV 採用 8.8kWh 的鋰電池,讓車輛在中低速路段能猶如電動車一般,擁有更長距離的純電行駛,能源局測試純電行駛里程達 64 公里。相較於第 4 代 Prius 使用的是 1.6 kWh 鎳氫電池,純電行駛里程自然無法與 Prius PHV 相抗衡。
Toyota 看上鋰離子具有單位體積容量大、單位重量容量大、以及充電速度快等優點,因此即便電池容量是 Prius 的 5 倍,仍可將電池組妥善地放置在行李廂底部。至於車尾增加的重量,則透過碳纖維尾門的輕量特性進行平衡,因此 Prius PHV 車長 4,645 毫米、車重 1,550 公斤,只比 Prius 的 4,540 毫米、1,400 公斤空車重略為增加,無損其節能表現。
至於包含變速箱、輪胎以及相關節能配備則沒有太多差異,都是採用 E-CVT 電子無段變速系統,整體體積比前一代更為縮減,原廠表示可以減少 20%的電流損失。
兩車採用 CVT 就是主打完全的節能取向,但皆內建有 Eco Mode、Normal Mode、PWR Mode 三種不同的駕駛模式可選擇,在 Eco 模式下,系統會以節能優先的方式,調配變速箱的反應與引擎出力。車主另外還可選擇 EV Mode 進行純電行駛,不過前面有提到,由於電池容量的差異,因此 Prius PHV 的 EV Mode 能應付更多元的中低速路段,相較之下 Prius 大致上只能用於時速 40 公里以下,且走走停停的市區路段。
Prius PHV 與 Prius 原廠配胎都是 195/65 R15 規格的 Toyo NanoEnergy J61,屬於 Toyo 東洋輪胎 NanoEnergy 系列的全球戰略性產品,採用了品牌研發的奈米平衡科技,利用增加活性聚合物提高磨耗性並降低滾動阻力,輪胎外層為低油耗複合構造層,搭配內層的高硬度保護層,達到提升磨耗壽命、節能與操控穩定性的效果。
總結來說,Prius PHV 與 Prius 的差異就在於電池與電動馬達的設計,所以能源局測試 Prius 時,提供有市區每公升 28.02 公里、高速每公升 26.02 公里與平均每公升 26.7 公里的成績;但 Prius PHV 就是測試純電行駛里程數 64 公里、電量消耗測試每小時 79.37 瓦時、平均每公升 109.9 公里的油耗。究竟面對 U-CAR 的全地形路段考驗,會帶來多大的油耗差異?且讓 U-CAR 實際同場較量見真章。
定型化的油耗測試規範
本次的 [ 國道 5 號油耗紀實 ] 全地形油耗測試,各車載重統一為 200 公斤,每輛車上包含 2 名試車手、隨身物品、工作器材、車外磁鐵等等,另外車內空調設定等各項因素也都維持與往例相同,讓定型化能始終為每次測試的核心精神。
此外,考量到 Prius PHV 為 Plug-in Hybrid 的車款,因此 U-CAR 特別在出發點的附近,找到設置有充電樁的公有停車場,並於出發前在此將 Prius PHV 的電量充滿,而另一輛 Prius 則是盡量回充至接近滿電狀態,再一同出發前往深坑加油站,準備最終的出發前整備。
[ 國道 5 號油耗紀實 ] 全地形測試路段
U-CAR 的 [ 國道 5 號油耗紀實 ] 全地形路線,出發點與結束點維持與 [ 國道 5 號油耗紀實 ] 單元相同,位於新北市石碇區,主要測試的路線,是從石碇加油站出發後,接往縣道 106 乙,然後連接省道臺 9 線、也就是北宜公路段,接著從北宜公路南下抵達宜蘭頭城,然後沿著省道臺 2 線北上,即濱海公路路段,沿途經過八斗子與基隆市區,直到臺 2 線與國道 3 號基金交流道連接處,取道國道 3 號轉國道 5 號,返回原始出發點計算最終油耗。
測試手法與條件
- 測試路線:[ 國道 5 號油耗紀實 ] 全地形版本,深坑加油站>縣 106 乙>臺 9 線北宜公路南下>臺 2 線濱海公路北上>國道 3 號基金交流道>國道 5 號石碇交流道>深坑加油站。
- 測試天候:陰晴天,相對溼度約 95%。
- 出發時的氣溫與時間:11.2˚C 12:00。
- 結束時的氣溫與時間:10.9˚C 16:05。
- 總測試里程:約 155 公里。
- 道路狀況:可在安全車距下維持路段的最高限速。
- 冷氣空調:電子顯示空調調整至 24˚C,風量開到 2 段。
- 車上載重:2 位工作人員+攝影器材+其他行李與添重物品,總計約 200 公斤。
- 輪胎胎壓:前 36psi、後 35psi。
- 加油方式:熄火靜置 10 分鐘,以出發時的同一支加油槍加滿跳停後,靜置 10 秒鐘等油面回穩,再補 1 次跳停。
正式出發,溫度維持 11、12 度左右、車流正常
在確認 Toyota Prius PHV 與 Prius 都整備完畢、加滿油箱之後,我們將兩輛車的儀表歸零,開始正式的 [ 國道 5 號油耗紀實 ] 全地形路段測試。
測試當天,新北市深坑區的天候為陰雨天,溫度為 11 度,累積至中午的雨量為 8mm,我們從加油站出發後,走縣道 106 乙,一路上均可維持時速 40-50 公里左右,此時 Prius PHV 是接近充飽電的狀態,雖然此路段上坡居多,但仍可維持相當高比例的純電動行駛模式;相較之下,Prius 在此路段的引擎介入時間較多,畢竟 Prius 的電池容量較小,而這也是 Prius PHV 相對占優勢之處。
Prius PHV 出發時為滿電狀態,此時車輛會自動進入 EV Mode,也就是純電行駛,試車組在縣道 106 乙連接到臺 9 線北宜公路的 18 公里路程中,尚未進入坪林就已經把 Prius PHV 的電池電量耗盡,而此段多是上坡路,根據試車組的觀察,大約行駛 15 公里左右,引擎就開始介入。
而 Prius 在縣道 106 乙行駛時,絕大多數時間是都是馬達與引擎同步驅動的狀態,只有在下坡或煞車的動能回收情況下,引擎會暫時關閉,和在平面路段的駕駛感受並無二致,唯一較明顯的差別是在某些急上坡路段時,引擎運轉聲音會比較大聲一些。
進入臺 9 線北宜公路段後,從頭城到礁溪是一路下坡,這時候車輛上的動能回收系統發揮本次測試最長時間的充電功效,而 Prius PHV 的 8.8kWh 容量電池,相較於 Prius 的 1.6kWh 電池,能回充更多的電量;以試車組在 D 檔、Eco Mode 行車模式、不刻意加減速的下坡情境下,Prius PHV 的電量從 0%增加至約 30%,換算能在平面路段多行駛約 10 至 15 公里左右的純電模式。
離開北宜公路後,開始臺 2 線濱海公路段,測試當天車流順暢,一路均可維持最高速限值;試車組於中途暫時休息與用餐後,繼續往基隆市區前進,此時的基隆已快接近尖峰時間,市區內的車輛開始湧現,平均每個紅綠燈的等待時間也開始拉長,走走停停的環境對於 Prius PHV 與 Prius 來說,正好是發揮 Hybrid 動力與傳統內燃機動力最大節能差異的場域。
在結束臺 2 線基隆市區路段後,我們從基金交流道連接上國道 3 號,並一路以時速 90 公里的速度、開啟主動式定速巡航功能,沿著國道 3 號轉國道 5 號的方向返回原出發點,結束本次約 155 公里的油耗測試,然後將 Prius PHV 與 Prius 靜置 10 分鐘,準備進行最終的油耗結算。
開始測試 | 換手點 | 結束測試 | |
時間 | 12:00 | 13:42 | 16:05 |
氣溫(攝氏) | 11.2度 | 11.8度 | 10.9度 |
風速(m/s) | 0.5 | 1.3 | 0.3 |
濕度 | 95% | 90% | 95% |
實際加油見真章,由 Prius PHV 勝出
結束了 [ 國道 5 號油耗紀實 ] 全地形版本的測試後,車輛返回原出發的加油站,靜置 10 分鐘之後,開始加油作業。加油的方式和出發時一樣,由單一加油員、同一個加油島、同一支加油槍,以跳停之後等待 10 秒、再補 1 次跳停的方式結算最終耗用的汽油數量。
先看到 Prius PHV,行車電腦的油耗數據為 2.8L/100km,換算臺灣人較熟悉的歐規值為 35.71km/L;實際以加油槍計算,耗用汽油的數量為 4.254 公升,除以 155 公里的行駛里程,得到 36.43km/L 的油耗結果。
接著是 Prius,車上的行車電腦顯示為 4L/100km,也就是每百公里耗用 4 公升汽油,換算約為 25km/L,成績與能源局所公布的 Prius 平均油耗 26.7km/L 相當接近;而實際以加油槍計算,總計耗用了 5.935 公升的汽油,除以 152.3 公里的行駛里程,得到油耗數字為 25.66km/L。
Toyota Prius PHV | Toyota Prius | |
總行駛里程 | 155公里 | 152.3公里 |
行車電腦顯示油耗 | 2.8L/100km | 4L/100 km 換算約25 km/L |
添加油量 | 4.254公升 | 5.935公升 |
國5油耗全地形成績 | 36.43km/L | 25.66km/L |
最終的結果,沒有意外地由 Toyota Prius PHV 奪下,兩者的差距約為 10km/L,若以一年行駛 15,000 公里的假設條件,Prius PHV 可省下約 173 公升的燃油;當然,如果 Prius PHV 是僅用於每天通勤約 30 至 40 公里、且天天充飽電的前提下,兩者的差距就會非常懸殊。不過,無論是 Prius PHV 或 Prius,其綜合的節能表現,都較傳統內燃機動力汽車來得更亮眼,在未來電動車時代全面來臨之前,提前體驗 Prius 車系所帶來的科技感受,也是一個不錯的選擇。