技術(shù)路線剖析：動力混合和純電動詳細(xì)對比

　　不知道是什么原因，明明是動力混合，而在國內(nèi)業(yè)界卻要叫“混合動力”？如英文的“Series hybrid（串聯(lián)混合），Parallel hybrid（并聯(lián)混合）”也是“混合”一詞在后面的。“混合動力”一詞會引起較多的歧義。有些朋友問筆者，“油電混合”是什么意思？油與電如何混合？筆者解釋了好半天，也沒能解釋清楚，有些尷尬。后來再向一些朋友解釋（講解）時(shí)，筆者把回避“混合動力”，直接隨成“動力混合”就順暢多了。

　　下面將“混合動力”換成“動力混合”，僅是為解釋起來更便利些，并無他意，請同行的朋友予以諒解。

　　一、動力混合基本含義

　　汽車的前行（或者后退）是由車載動力來驅(qū)動的。目前驅(qū)動汽車運(yùn)動的動力源于是車載的機(jī)械力。這種機(jī)械力來源基本是兩大類：一是車載發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的動力；二是電動機(jī)產(chǎn)生的動力。動力混合的基本意思是將車載發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的動力與電動機(jī)產(chǎn)生的動力進(jìn)行疊加而已。

　　從上面的分析來看，“動力混合”不會產(chǎn)生一點(diǎn)歧義，也不引起象“油電混合”、“油氣混合”，如何解釋來，也解釋不到位的尷尬。因?yàn)樯畛ＷR告訴人們，“油與電不能混合”、“油與氣也沒有辦法能混合”。

　　1、動力混合的基本條件

　　1）汽車上必須要具備有兩種或兩種以上動力源和動力耦合（轉(zhuǎn)換）裝置。比如說，要有車載發(fā)動機(jī)和車載電動機(jī)及離合器等。

　　2）車載發(fā)動機(jī)是燒油或者是燒氣而生產(chǎn)的動力，這是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的事情；同理，給車載電動機(jī)供的電是由車載動力電池提供或者是由車載發(fā)動機(jī)發(fā)的電，是電動機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的事情。

　　3）動力混合的對象不僅與油（氣）沒有直接的關(guān)系，而且與電也沒有直接關(guān)系，其混合對象是車載發(fā)動機(jī)和車載電動機(jī)輸出的機(jī)械力。

　　2、動力混合難點(diǎn)是什么？

　　車載發(fā)動機(jī)和車載電動機(jī)已經(jīng)100多年的歷史，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了。按理說，將兩者輸出的機(jī)械力（驅(qū)動）進(jìn)行疊加，按照中學(xué)物理學(xué)原理將兩個(gè)分力進(jìn)行合力即可。但是在汽車上將這兩個(gè)分力起來，卻是十分困難的事情。主要理由是：

　　1）汽車是一個(gè)運(yùn)動的物體，是有工況特點(diǎn)的。它有啟動、加速、減速、怠速等。他對分力的要求的動態(tài)的，不是靜態(tài)的。

　　2）對發(fā)動機(jī)的要求，不僅僅要求提供適配的動力，同時(shí)還要求節(jié)能和環(huán)保。且指標(biāo)也是越來越高。一是要百公里油耗從8個(gè)油降到5個(gè)油以下；二是排放要滿足國6的要求。專家們給出答案是，這兩個(gè)要求已經(jīng)到達(dá)理論值的上限了。

　　3）兩個(gè)不同的動力裝置產(chǎn)生的動力混合后也要到達(dá)現(xiàn)代汽車工況的要求，同時(shí)也有一個(gè)混合效率的要求。

　　從上面的分析可以看出，動力混合并非是將傳統(tǒng)意義發(fā)動機(jī)與傳統(tǒng)意義的電動機(jī)，這兩者輸出的動力機(jī)械式混合?，F(xiàn)代汽車的動力混合，必須是將先進(jìn)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)技術(shù)與先進(jìn)的電動機(jī)系統(tǒng)，兩者輸出的動力進(jìn)行混合，其指標(biāo)也最先進(jìn)的。

　　歸納起來，動力混合難點(diǎn)有三點(diǎn)：一是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)水平最先進(jìn)的；二是電動機(jī)系統(tǒng)水平最先進(jìn)的；三是動力混合機(jī)構(gòu)也必須是最先進(jìn)的。

　　二、日本混合汽車最成功的原因分析

　　日本發(fā)動機(jī)系統(tǒng)技術(shù)長期以來處于世界領(lǐng)先地位，其電動機(jī)系統(tǒng)也是的。還有一點(diǎn)專業(yè)人士常提起，非專業(yè)人員想搞懂，卻不好懂的動力混合裝置，即“行星齒輪”混合機(jī)構(gòu)。專業(yè)人員要進(jìn)行混合汽車產(chǎn)品開發(fā)，必須要對其產(chǎn)品工作原理、其運(yùn)動理論公式的滿足條件搞懂，不能僅僅是產(chǎn)品外圍尺寸布置上進(jìn)行對接而已。下面對此進(jìn)行一些基本知識性介紹，從而更好的理解日本混合汽車成功技術(shù)上的原因。

　　1.以豐田的Prius為例進(jìn)行說明。其發(fā)動機(jī)的輸出軸連接到行星齒輪的齒輪架上，發(fā)電機(jī)（Generator）連接到太陽輪上，驅(qū)動電機(jī)（Motor）與齒圈相連并輸出到半軸上。行星齒輪機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的連接示意圖如下（見圖1）。

　　圖1行星齒輪機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的連接示意圖

　　圖中：Engine指發(fā)動機(jī)、Generator指發(fā)動機(jī)、Motor指電動機(jī)、Piniongear指小齒輪、Sungear指太陽齒輪、Planetarycarrier指行星載體、Ringgear指環(huán)型齒輪、Planetarygear指行星齒輪

　　2.發(fā)動機(jī)、發(fā)動機(jī)、電機(jī)基本原理大家基本成熟，而行星齒輪機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的工作原理是：

　?、僬麄€(gè)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)內(nèi)部看似太陽系，最中間是一個(gè)太陽齒輪，周圍是4個(gè)小太陽齒輪，再外圍是一個(gè)大齒輪；

　?、诿恳粋€(gè)齒輪都是在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，最中間的齒輪與周圍分別與4個(gè)小太陽齒輪是旋轉(zhuǎn)連接的，大齒輪與4個(gè)小太陽齒輪也是是旋轉(zhuǎn)連接的。

　?、郯l(fā)動機(jī)與電機(jī)（Generator）的輸出通過行星齒輪進(jìn)行耦合，在正常行駛狀態(tài)下，電機(jī)（Generator）可以自由的在發(fā)電和驅(qū)動兩種狀態(tài)間切換。

　　3.特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：沒有離合器，驅(qū)動系統(tǒng)只有一種模式。以通過調(diào)整Generator的功率和轉(zhuǎn)速使發(fā)動機(jī)以經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速運(yùn)行；在起步和倒檔時(shí)，發(fā)動機(jī)可以不啟動，車輛僅由電機(jī)驅(qū)動；在制動時(shí)，驅(qū)動電機(jī)做為發(fā)電機(jī)向電池充電，同時(shí)提供制動扭矩。

　　缺點(diǎn)：行星齒輪將一直處于運(yùn)行狀態(tài)，主要的驅(qū)動電機(jī)（Motor）的轉(zhuǎn)速與車速成正比，無法與輸出軸解耦。在整個(gè)工況區(qū)間內(nèi)的傳動效率有局限，無法適配較大的車輛，在高速路況下要大量依靠能效低的電驅(qū)動。

　　三、動力混合技術(shù)不適合中國的公交車的理由分析

　　1.豐田的Prius是轎車，其采用行星齒輪進(jìn)行耦合（混合）技術(shù)，因?yàn)樵谡麄€(gè)工況區(qū)間內(nèi)的傳動效率有局限，行星齒輪進(jìn)行耦合（混合）技術(shù)無法適配較大的車輛。中國的公交車是長度大于6米的大客車，這是技術(shù)原理決定的；

　　2.中國新能源汽車起步于公交大客車，從2002年到2013年間基本上是混合技術(shù)。從串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)都試過，但是一直也沒有采用過行星齒輪進(jìn)行耦合（混合）技術(shù)?；旧喜捎玫氖请x合器動力耦合技術(shù)。由于國內(nèi)離合器動力耦合技術(shù)基本過不了關(guān)，而美國伊頓公司的混合動力公交車的機(jī)械式自動離合器得到推廣，但是他的價(jià)格相對較高，與也也沒有普及開來。國內(nèi)一些公司在學(xué)習(xí)美國伊頓公司技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了許多創(chuàng)新。但是產(chǎn)品質(zhì)量很難與伊頓公司相比，經(jīng)過10多年的努力，不過國內(nèi)機(jī)械式自動離合器質(zhì)量也提高了許多。

　　3.動力混合公交車要取得成功，必須同時(shí)攻克三個(gè)難關(guān)，即發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、動力耦合（混合）技術(shù)必須是世界上最先進(jìn)的。這對中國汽車界而言，基本上沒有可能。

　　4.中國大客車年生產(chǎn)量在15萬左右，其公交大客車生產(chǎn)量在5-7萬輛之間。大客車生產(chǎn)廠家的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、動力耦合（混合）機(jī)構(gòu)基本是外采的。中國大客車基本又是內(nèi)銷，其價(jià)格在全世界上又是最低的。要求中國的動力混合車公交車采用的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、動力耦合（混合）機(jī)構(gòu)必須是最先進(jìn)的。這也基本做不到的。

　　四、純電動公交車為中國汽車”彎道超車“的發(fā)展帶來了希望

　　“彎道超車”是一個(gè)比喻而已，一些同仁解釋“彎道處超車”是不對的。交通規(guī)則明確規(guī)定在彎道處不能超車，但是不會規(guī)定“禁止彎道超車”。要超車基本途徑是“彎道”。純電動公交車是如何彎道超車的？

　　1.回避了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)必須是最先進(jìn)的，回避了動力耦合（混合）機(jī)構(gòu)必須是最先進(jìn)的兩個(gè)難關(guān)；

　　2.電機(jī)系統(tǒng)必須最先進(jìn)的，中國與國外是一樣的。這是必須要攻關(guān)的。原來是三個(gè)難關(guān)，現(xiàn)在剩下的一個(gè)難關(guān)。

　　3.純電動公交車最難是電機(jī)系統(tǒng)，再深入分析是“動力電池”。我國動力電池技術(shù)和產(chǎn)品是在世界上處于第一梯隊(duì)。于是得出的結(jié)論是，中國純電動公交車的技術(shù)最先進(jìn)的。

　　五、中國純電動公交車技術(shù)上是最先進(jìn)的，但是能不能用？

　　中國純電動公交車能不用起的瓶頸是也是動力電池。磷酸鐵鋰動力電池一次充電次數(shù)已經(jīng)超過2000次，即用8年基本有保障，單體比能量已經(jīng)達(dá)到 140wh/公斤，系統(tǒng)比能量已經(jīng)到達(dá)100wh/公斤，這個(gè)指標(biāo)相對公交的日常的大概率事件，基本可以滿足要求了，但應(yīng)付小概率事件，還有一定的差距。

　　在等待中國動力電池進(jìn)步的路上，大客車生產(chǎn)廠家充分發(fā)揮自己的主觀能動性，如開展輕量化攻關(guān)，提高純電動公交車持續(xù)里程；通過充電的便利性，減輕公交企業(yè)多頻次充電的勞動強(qiáng)度等，目前成熟的技術(shù)有在線充技術(shù)、安排專人的雙槍快充技術(shù)等。

　　結(jié)論是：中國純電動公交車技術(shù)上是最先進(jìn)的，而且是能用的。