【第一電動網】(特約作者 天驕)最近,關于混合動力的話題隨著一些自媒體的發聲又熱了起來。其實類似的爭論很早就有,至少在幾年前,國家制訂新能源補貼政策的時候,就有媒體人認為不給只給插電混合動力車型和純電車型補貼,不給非插電車型混合動力補貼是不對的。
他們的理由是,插電混合動力車型普及為時尚早,而混合動力車型省油是實實在在的,當時豐田的普瑞斯,雷克薩斯的CT200的低油耗確實出色,他們的質疑也不無道理。
2015年,在比亞迪秦月銷4000多輛,BBA紛紛推出插電混動車型后,類似的議論又起。這種議論有道理嗎?混合動力一定要省油嗎?
豐田普銳斯
一、混合動力的難題
混合動力最初的思想是很樸素的。我們的汽車油耗通常分為市區油耗和高速油耗,兩者差異很大。
這是因為發動機有個最佳燃油效率的問題,在高速情況下,發動機長期工作在高效率狀態,同樣的負載可以消耗更少的燃油。
而在市區擁堵道路,發動機經常工作在低速下,或者高速超車的狀態下,低效率增加了油耗。
于是,混合動力的思路被提出,最早的混合動力思路是串聯思路。發動機恒定工作在最佳的轉速區間發電,而電能被儲存起來,用于驅動電動機,電動機驅動車輛。
因為電機的高效率區間更寬,而發動機一直在高效率區間運轉,那么理論上混合動力就可以省油。
但是,這里有一個問題,發動機發電本身會有一個損耗,電機的電驅動又會有一個損耗,兩輪損耗下來,并不是所有的動能都轉化成了電能,這種方式實際也是降低效率的。
這就有了一個有意思的現象,就是實測下來,理論上應該省油的串聯混合動力汽車未必省油。只有在擁堵路況,混合動力才省油,長途下因為兩輪損耗,混合動力反而更費油。
于是,本來為了省油的混合動力汽車,在高速下又不得不加上繞開電機的直驅系統(沃藍達),混合動力汽車費了很大周折,花了很多成本,但是收益僅僅是擁堵路況省油,推廣不開也就在所難免了。
二、豐田的創舉
日本人自古以來都是螺螄殼里做道場的高手。古代中國精工細作的日本刀就是緊俏貨。二戰時日本在技術落后的情況下造出來的零式戰斗機也是當時的一流飛機。
日本人把這個精神用在了汽車上。既然普通發動機作串聯本身只在擁堵路況下省油,那么我就搞一臺不普通的發動機。
阿特金森循環可以提升熱效率,那么我就讓發動機用阿特金森循環來降低油耗,至于阿特金森循環發動機的低速扭矩小、低速差的弱點,我用額外的電動機來彌補,這樣我整個發動機的熱效率上來了,就不僅僅是擁堵路況省油的問題了。而是所有路況都能省油。
為了搞定電動機與發動機扭矩協調動力分配的問題,豐田發明了ECVT,通過一組行星齒輪配合電控完美的解決了動力匹配問題,整套系統的平順性出色,看上去近乎完美。
豐田自己也很得意,它申請了專利,試圖大力推廣。但是豐田給自己這套THS系統標了比較高的身價,雖然油耗優勢明顯,但是汽車本身在中國賣得并不太多,因為這套系統加的價格需要開好多年才會省回來,性價比并不高。
豐田這套混合動力的思路,與之前的最佳工況省油是不同的,豐田的思路是發動機提升熱效率來省油,電機不過是彌補發動機弱點的工具,ECVT是協調電機、發動機的工具。這與其他廠商不同,所以豐田這套混動的節油效果才出類拔萃。
三、插電混動的興起
因為豐田申請這套ECVT動力分配系統的專利,其他廠家就只能另辟蹊徑。而隨著動力電池的不斷降價,另外一條混動路線興起了,這就是并聯的插電混動。
豐田這套系統里面的電池不需要支持長途,因為豐田這套本身還是燃油車的思路,電機也好,ECVT也好,混動系統也好,都是為了支持高熱效率發動機的輔助系統。而插電混合動力是另外一套思路。
插電混合動力是電動車與燃油車的過渡,電動車的優點是環保,電費低,缺點是充電樁不如加油站普及,充電時間動輒幾個小時,遠遠高于加油的幾分鐘,所以不能普及。
而插電混合動力的思路是把人們的出行需求細分,正常人們出行,50公里以內的上下班通勤,市內短途占了很大一部分,而插電的思路,就是用電池滿足這部分需求。
上下班通勤一般在2個小時30公里以內,而汽車放置在停車位的時間一天高達10多個小時,停車位固定在單位和家,那么電動車充電樁上、充電慢就不再是問題。回家或者放到單位慢慢充電就是了。而環保、電費低的優勢充分發揮。
而到了長途旅行,插電混合動力又可以當普通汽車來用,可以用油是拓展汽車的適用范圍,一車多用,降低總體成本(否則一個人需要兩輛車來滿足不同需求)。
要達到這種目的,并不以燃油狀態下的省油為目標。插電混合動力的思路是兩車合一,不同需求下采用不同驅動模式,至于兩種動力帶來的加速優勢,電四驅……只是附帶的收益。
要達到這種目的,就不需要豐田那么復雜的技術,只要最簡單的并聯就可以了。
于是,我們看到了BBA的插電混動(英菲尼迪也是這個思路),他們僅僅在換用了一款自帶電機的變速箱,在后備箱與后排座椅的空間內加上電池,整車不用做太大改動,一輛傳統燃油車就有了插電車型。
這種車根本就不是為了低油耗設計的,并聯本來就不省油,最多能省一點發動機啟停的油耗,稍微帶帶轉速降低發動機低效運行的時間。那插電車去比豐田的那套燃油思路,本來就是南轅北轍。
四、混合動力的未來
目前,電動車的問題主要是電池,具體包括電池的成本、重量、充電時間,如果有一天,電池便宜到跑600公里成本只要2萬元,只有100公斤重,充電5分鐘充滿,那么電動車取代燃油車就是自然的替代結果。
而在這種夢想實現之前,很長一段時間,汽車的發展會停留在混合動力階段。那么誰會是未來的主流?我們來看一下兩條路線的比較。
從目前的趨勢看,隨著三元鋰電池的發展,動力電池降價是大勢所趨,這就意味著插電混合動力汽車成本的下降,現在插電混合動力汽車不依賴補貼沒有銷量,但是過幾年,很可能沒有補貼也有競爭力。
現在普通家庭要10年的電油差價才能把多付出的購車差價補回來,而未來可能只要3、4年,插電混合動力車型的總體使用成本很可能比原型車更低。
而對汽車企業來說,并聯的插電混合動力汽車,特別是德國路線,對原型車改動很小,零件基本通用,也有利于壓低成本,插電混合動力車型的選擇也會越來越多。
對中國企業來說,選擇并聯的插電路線,還可以解決發動機水平不高和四驅技術的問題,可謂一舉多得。所以插電路線前途光明。
而豐田的混動路線的問題在于價格(國內)與開放,從硬件成本看,豐田的路線需要特殊的發動機(豐田已經通過技術進步,解決了同一臺發動機兩種循環的問題),需要兩臺電機,需要特殊的ECVT動力分配裝置,需要獨特的控制系統。
即使未來市內交通全部電力化,高速公路上的遠程汽車運輸依然離不開內燃機,而豐田這套混動在長途運輸上也能降低油耗,能不能被廣泛采用完全取決于費效比。
而豐田這套THS混動的問題在于,節省的油耗彌補不了差價。而豐田沒有通過足夠大的批量把成本降下來,過去豐田死報專利,追求利潤最大化而不普及,這套東西的成本就下不來。
豐田的封閉與保守實際上已經錯了一個機會,本來豐田可以稱為混合動力行業的標準,但是專利壁壘最終讓大多數廠商選擇了另外的路線,只有幾家廠商購買了豐田的技術。
現在豐田THS的專利即將到期。如果在專利到期后,上游廠商能夠利用豐田技術推出成熟的套件,降低成本大面積普及的話,豐田這套也是有前途的。如果豐田繼續保守,上游的供應商和其他廠商也沒有興趣跟進,那么豐田這套看上去很優秀的混動系統就會逐漸被淘汰。
開放才能擁抱世界,封閉者沒有未來。
來源:第一電動網
作者:天驕·新能源汽車
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