【第一電動(dòng)網(wǎng)】(特約作者 天驕)最近,關(guān)于混合動(dòng)力的話題隨著一些自媒體的發(fā)聲又熱了起來。其實(shí)類似的爭論很早就有,至少在幾年前,國家制訂新能源補(bǔ)貼政策的時(shí)候,就有媒體人認(rèn)為不給只給插電混合動(dòng)力車型和純電車型補(bǔ)貼,不給非插電車型混合動(dòng)力補(bǔ)貼是不對(duì)的。
他們的理由是,插電混合動(dòng)力車型普及為時(shí)尚早,而混合動(dòng)力車型省油是實(shí)實(shí)在在的,當(dāng)時(shí)豐田的普瑞斯,雷克薩斯的CT200的低油耗確實(shí)出色,他們的質(zhì)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(dòng)車型后,類似的議論又起。這種議論有道理嗎?混合動(dòng)力一定要省油嗎?
豐田普銳斯
一、混合動(dòng)力的難題
混合動(dòng)力最初的思想是很樸素的。我們的汽車油耗通常分為市區(qū)油耗和高速油耗,兩者差異很大。
這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)有個(gè)最佳燃油效率的問題,在高速情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)長期工作在高效率狀態(tài),同樣的負(fù)載可以消耗更少的燃油。
而在市區(qū)擁堵道路,發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作在低速下,或者高速超車的狀態(tài)下,低效率增加了油耗。
于是,混合動(dòng)力的思路被提出,最早的混合動(dòng)力思路是串聯(lián)思路。發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作在最佳的轉(zhuǎn)速區(qū)間發(fā)電,而電能被儲(chǔ)存起來,用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。
因?yàn)殡姍C(jī)的高效率區(qū)間更寬,而發(fā)動(dòng)機(jī)一直在高效率區(qū)間運(yùn)轉(zhuǎn),那么理論上混合動(dòng)力就可以省油。
但是,這里有一個(gè)問題,發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電本身會(huì)有一個(gè)損耗,電機(jī)的電驅(qū)動(dòng)又會(huì)有一個(gè)損耗,兩輪損耗下來,并不是所有的動(dòng)能都轉(zhuǎn)化成了電能,這種方式實(shí)際也是降低效率的。
這就有了一個(gè)有意思的現(xiàn)象,就是實(shí)測(cè)下來,理論上應(yīng)該省油的串聯(lián)混合動(dòng)力汽車未必省油。只有在擁堵路況,混合動(dòng)力才省油,長途下因?yàn)閮奢啌p耗,混合動(dòng)力反而更費(fèi)油。
于是,本來為了省油的混合動(dòng)力汽車,在高速下又不得不加上繞開電機(jī)的直驅(qū)系統(tǒng)(沃藍(lán)達(dá)),混合動(dòng)力汽車費(fèi)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(chuàng)舉
日本人自古以來都是螺螄殼里做道場(chǎng)的高手。古代中國精工細(xì)作的日本刀就是緊俏貨。二戰(zhàn)時(shí)日本在技術(shù)落后的情況下造出來的零式戰(zhàn)斗機(jī)也是當(dāng)時(shí)的一流飛機(jī)。
日本人把這個(gè)精神用在了汽車上。既然普通發(fā)動(dòng)機(jī)作串聯(lián)本身只在擁堵路況下省油,那么我就搞一臺(tái)不普通的發(fā)動(dòng)機(jī)。
阿特金森循環(huán)可以提升熱效率,那么我就讓發(fā)動(dòng)機(jī)用阿特金森循環(huán)來降低油耗,至于阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的低速扭矩小、低速差的弱點(diǎn),我用額外的電動(dòng)機(jī)來彌補(bǔ),這樣我整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩協(xié)調(diào)動(dòng)力分配的問題,豐田發(fā)明了ECVT,通過一組行星齒輪配合電控完美的解決了動(dòng)力匹配問題,整套系統(tǒng)的平順性出色,看上去近乎完美。
豐田自己也很得意,它申請(qǐng)了專利,試圖大力推廣。但是豐田給自己這套THS系統(tǒng)標(biāo)了比較高的身價(jià),雖然油耗優(yōu)勢(shì)明顯,但是汽車本身在中國賣得并不太多,因?yàn)檫@套系統(tǒng)加的價(jià)格需要開好多年才會(huì)省回來,性價(jià)比并不高。
豐田這套混合動(dòng)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(fā)動(dòng)機(jī)提升熱效率來省油,電機(jī)不過是彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)弱點(diǎn)的工具,ECVT是協(xié)調(diào)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)的工具。這與其他廠商不同,所以豐田這套混動(dòng)的節(jié)油效果才出類拔萃。
三、插電混動(dòng)的興起
因?yàn)樨S田申請(qǐng)這套ECVT動(dòng)力分配系統(tǒng)的專利,其他廠家就只能另辟蹊徑。而隨著動(dòng)力電池的不斷降價(jià),另外一條混動(dòng)路線興起了,這就是并聯(lián)的插電混動(dòng)。
豐田這套系統(tǒng)里面的電池不需要支持長途,因?yàn)樨S田這套本身還是燃油車的思路,電機(jī)也好,ECVT也好,混動(dòng)系統(tǒng)也好,都是為了支持高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助系統(tǒng)。而插電混合動(dòng)力是另外一套思路。
插電混合動(dòng)力是電動(dòng)車與燃油車的過渡,電動(dòng)車的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保,電費(fèi)低,缺點(diǎn)是充電樁不如加油站普及,充電時(shí)間動(dòng)輒幾個(gè)小時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于加油的幾分鐘,所以不能普及。
而插電混合動(dòng)力的思路是把人們的出行需求細(xì)分,正常人們出行,50公里以內(nèi)的上下班通勤,市內(nèi)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(gè)小時(shí)30公里以內(nèi),而汽車放置在停車位的時(shí)間一天高達(dá)10多個(gè)小時(shí),停車位固定在單位和家,那么電動(dòng)車充電樁上、充電慢就不再是問題?;丶一蛘叻诺絾挝宦潆娋褪橇?。而環(huán)保、電費(fèi)低的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮。
而到了長途旅行,插電混合動(dòng)力又可以當(dāng)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(gè)人需要兩輛車來滿足不同需求)。
要達(dá)到這種目的,并不以燃油狀態(tài)下的省油為目標(biāo)。插電混合動(dòng)力的思路是兩車合一,不同需求下采用不同驅(qū)動(dòng)模式,至于兩種動(dòng)力帶來的加速優(yōu)勢(shì),電四驅(qū)……只是附帶的收益。
要達(dá)到這種目的,就不需要豐田那么復(fù)雜的技術(shù),只要最簡單的并聯(lián)就可以了。
于是,我們看到了BBA的插電混動(dòng)(英菲尼迪也是這個(gè)思路),他們僅僅在換用了一款自帶電機(jī)的變速箱,在后備箱與后排座椅的空間內(nèi)加上電池,整車不用做太大改動(dòng),一輛傳統(tǒng)燃油車就有了插電車型。
這種車根本就不是為了低油耗設(shè)計(jì)的,并聯(lián)本來就不省油,最多能省一點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停的油耗,稍微帶帶轉(zhuǎn)速降低發(fā)動(dòng)機(jī)低效運(yùn)行的時(shí)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(dòng)力的未來
目前,電動(dòng)車的問題主要是電池,具體包括電池的成本、重量、充電時(shí)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(dòng)車取代燃油車就是自然的替代結(jié)果。
而在這種夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)之前,很長一段時(shí)間,汽車的發(fā)展會(huì)停留在混合動(dòng)力階段。那么誰會(huì)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(shì)看,隨著三元鋰電池的發(fā)展,動(dòng)力電池降價(jià)是大勢(shì)所趨,這就意味著插電混合動(dòng)力汽車成本的下降,現(xiàn)在插電混合動(dòng)力汽車不依賴補(bǔ)貼沒有銷量,但是過幾年,很可能沒有補(bǔ)貼也有競爭力。
現(xiàn)在普通家庭要10年的電油差價(jià)才能把多付出的購車差價(jià)補(bǔ)回來,而未來可能只要3、4年,插電混合動(dòng)力車型的總體使用成本很可能比原型車更低。
而對(duì)汽車企業(yè)來說,并聯(lián)的插電混合動(dòng)力汽車,特別是德國路線,對(duì)原型車改動(dòng)很小,零件基本通用,也有利于壓低成本,插電混合動(dòng)力車型的選擇也會(huì)越來越多。
對(duì)中國企業(yè)來說,選擇并聯(lián)的插電路線,還可以解決發(fā)動(dòng)機(jī)水平不高和四驅(qū)技術(shù)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(dòng)路線的問題在于價(jià)格(國內(nèi))與開放,從硬件成本看,豐田的路線需要特殊的發(fā)動(dòng)機(jī)(豐田已經(jīng)通過技術(shù)進(jìn)步,解決了同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)兩種循環(huán)的問題),需要兩臺(tái)電機(jī),需要特殊的ECVT動(dòng)力分配裝置,需要獨(dú)特的控制系統(tǒng)。
即使未來市內(nèi)交通全部電力化,高速公路上的遠(yuǎn)程汽車運(yùn)輸依然離不開內(nèi)燃機(jī),而豐田這套混動(dòng)在長途運(yùn)輸上也能降低油耗,能不能被廣泛采用完全取決于費(fèi)效比。
而豐田這套THS混動(dòng)的問題在于,節(jié)省的油耗彌補(bǔ)不了差價(jià)。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(bào)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(shí)際上已經(jīng)錯(cuò)了一個(gè)機(jī)會(huì),本來豐田可以稱為混合動(dòng)力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),但是專利壁壘最終讓大多數(shù)廠商選擇了另外的路線,只有幾家廠商購買了豐田的技術(shù)。
現(xiàn)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(shù)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(xù)保守,上游的供應(yīng)商和其他廠商也沒有興趣跟進(jìn),那么豐田這套看上去很優(yōu)秀的混動(dòng)系統(tǒng)就會(huì)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(dòng)網(wǎng)
作者:天驕·新能源汽車
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