技術(shù)路線(xiàn)剖析：動(dòng)力混合和純電動(dòng)詳細對比

　　不知道是什么原因，明明是動(dòng)力混合，而在國內業(yè)界卻要叫“混合動(dòng)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(dòng)力”一詞會(huì )引起較多的歧義。有些朋友問(wèn)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(méi)能解釋清楚，有些尷尬。后來(lái)再向一些朋友解釋?zhuān)ㄖv解）時(shí)，筆者把回避“混合動(dòng)力”，直接隨成“動(dòng)力混合”就順暢多了。

　　下面將“混合動(dòng)力”換成“動(dòng)力混合”，僅是為解釋起來(lái)更便利些，并無(wú)他意，請同行的朋友予以諒解。

　　一、動(dòng)力混合基本含義

　　汽車(chē)的前行（或者后退）是由車(chē)載動(dòng)力來(lái)驅動(dòng)的。目前驅動(dòng)汽車(chē)運動(dòng)的動(dòng)力源于是車(chē)載的機械力。這種機械力來(lái)源基本是兩大類(lèi)：一是車(chē)載發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的動(dòng)力；二是電動(dòng)機產(chǎn)生的動(dòng)力。動(dòng)力混合的基本意思是將車(chē)載發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的動(dòng)力與電動(dòng)機產(chǎn)生的動(dòng)力進(jìn)行疊加而已。

　　從上面的分析來(lái)看，“動(dòng)力混合”不會(huì )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(lái)，也解釋不到位的尷尬。因為生活常識告訴人們，“油與電不能混合”、“油與氣也沒(méi)有辦法能混合”。

　　1、動(dòng)力混合的基本條件

　　1）汽車(chē)上必須要具備有兩種或兩種以上動(dòng)力源和動(dòng)力耦合（轉換）裝置。比如說(shuō)，要有車(chē)載發(fā)動(dòng)機和車(chē)載電動(dòng)機及離合器等。

　　2）車(chē)載發(fā)動(dòng)機是燒油或者是燒氣而生產(chǎn)的動(dòng)力，這是發(fā)動(dòng)機系統內部的事情；同理，給車(chē)載電動(dòng)機供的電是由車(chē)載動(dòng)力電池提供或者是由車(chē)載發(fā)動(dòng)機發(fā)的電，是電動(dòng)機系統內部的事情。

　　3）動(dòng)力混合的對象不僅與油（氣）沒(méi)有直接的關(guān)系，而且與電也沒(méi)有直接關(guān)系，其混合對象是車(chē)載發(fā)動(dòng)機和車(chē)載電動(dòng)機輸出的機械力。

　　2、動(dòng)力混合難點(diǎn)是什么？

　　車(chē)載發(fā)動(dòng)機和車(chē)載電動(dòng)機已經(jīng)100多年的歷史，其技術(shù)已經(jīng)相當成熟了。按理說(shuō)，將兩者輸出的機械力（驅動(dòng)）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(chē)上將這兩個(gè)分力起來(lái)，卻是十分困難的事情。主要理由是：

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

　　2）對發(fā)動(dòng)機的要求，不僅僅要求提供適配的動(dòng)力，同時(shí)還要求節能和環(huán)保。且指標也是越來(lái)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(mǎn)足國6的要求。專(zhuān)家們給出答案是，這兩個(gè)要求已經(jīng)到達理論值的上限了。

　　3）兩個(gè)不同的動(dòng)力裝置產(chǎn)生的動(dòng)力混合后也要到達現代汽車(chē)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(dòng)力混合并非是將傳統意義發(fā)動(dòng)機與傳統意義的電動(dòng)機，這兩者輸出的動(dòng)力機械式混合?，F代汽車(chē)的動(dòng)力混合，必須是將先進(jìn)發(fā)動(dòng)機系統技術(shù)與先進(jìn)的電動(dòng)機系統，兩者輸出的動(dòng)力進(jìn)行混合，其指標也最先進(jìn)的。

　　歸納起來(lái)，動(dòng)力混合難點(diǎn)有三點(diǎn)：一是發(fā)動(dòng)機系統水平最先進(jìn)的；二是電動(dòng)機系統水平最先進(jìn)的；三是動(dòng)力混合機構也必須是最先進(jìn)的。

　　二、日本混合汽車(chē)最成功的原因分析

　　日本發(fā)動(dòng)機系統技術(shù)長(cháng)期以來(lái)處于世界領(lǐng)先地位，其電動(dòng)機系統也是的。還有一點(diǎn)專(zhuān)業(yè)人士常提起，非專(zhuān)業(yè)人員想搞懂，卻不好懂的動(dòng)力混合裝置，即“行星齒輪”混合機構。專(zhuān)業(yè)人員要進(jìn)行混合汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，必須要對其產(chǎn)品工作原理、其運動(dòng)理論公式的滿(mǎn)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(chē)成功技術(shù)上的原因。

　　1.以豐田的Prius為例進(jìn)行說(shuō)明。其發(fā)動(dòng)機的輸出軸連接到行星齒輪的齒輪架上，發(fā)電機（Generator）連接到太陽(yáng)輪上，驅動(dòng)電機（Motor）與齒圈相連并輸出到半軸上。行星齒輪機構系統的連接示意圖如下（見(jiàn)圖1）。

　　圖1行星齒輪機構系統的連接示意圖

　　圖中：Engine指發(fā)動(dòng)機、Generator指發(fā)動(dòng)機、Motor指電動(dòng)機、Piniongear指小齒輪、Sungear指太陽(yáng)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(dòng)機、發(fā)動(dòng)機、電機基本原理大家基本成熟，而行星齒輪機構系統的工作原理是：

　?、僬麄€(gè)機構機構內部看似太陽(yáng)系，最中間是一個(gè)太陽(yáng)齒輪，周?chē)?個(gè)小太陽(yáng)齒輪，再外圍是一個(gè)大齒輪；

　?、诿恳粋€(gè)齒輪都是在旋轉運動(dòng)，最中間的齒輪與周?chē)謩e與4個(gè)小太陽(yáng)齒輪是旋轉連接的，大齒輪與4個(gè)小太陽(yáng)齒輪也是是旋轉連接的。

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

　　3.特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有離合器，驅動(dòng)系統只有一種模式。以通過(guò)調整Generator的功率和轉速使發(fā)動(dòng)機以經(jīng)濟轉速運行；在起步和倒檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機可以不啟動(dòng)，車(chē)輛僅由電機驅動(dòng)；在制動(dòng)時(shí)，驅動(dòng)電機做為發(fā)電機向電池充電，同時(shí)提供制動(dòng)扭矩。

　　缺點(diǎn)：行星齒輪將一直處于運行狀態(tài)，主要的驅動(dòng)電機（Motor）的轉速與車(chē)速成正比，無(wú)法與輸出軸解耦。在整個(gè)工況區間內的傳動(dòng)效率有局限，無(wú)法適配較大的車(chē)輛，在高速路況下要大量依靠能效低的電驅動(dòng)。

　　三、動(dòng)力混合技術(shù)不適合中國的公交車(chē)的理由分析

　　1.豐田的Prius是轎車(chē)，其采用行星齒輪進(jìn)行耦合（混合）技術(shù)，因為在整個(gè)工況區間內的傳動(dòng)效率有局限，行星齒輪進(jìn)行耦合（混合）技術(shù)無(wú)法適配較大的車(chē)輛。中國的公交車(chē)是長(cháng)度大于6米的大客車(chē)，這是技術(shù)原理決定的；

　　2.中國新能源汽車(chē)起步于公交大客車(chē)，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(guò)，但是一直也沒(méi)有采用過(guò)行星齒輪進(jìn)行耦合（混合）技術(shù)?；旧喜捎玫氖请x合器動(dòng)力耦合技術(shù)。由于國內離合器動(dòng)力耦合技術(shù)基本過(guò)不了關(guān)，而美國伊頓公司的混合動(dòng)力公交車(chē)的機械式自動(dòng)離合器得到推廣，但是他的價(jià)格相對較高，與也也沒(méi)有普及開(kāi)來(lái)。國內一些公司在學(xué)習美國伊頓公司技術(shù)的基礎上，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(guò)10多年的努力，不過(guò)國內機械式自動(dòng)離合器質(zhì)量也提高了許多。

　　3.動(dòng)力混合公交車(chē)要取得成功，必須同時(shí)攻克三個(gè)難關(guān)，即發(fā)動(dòng)機系統、電機系統、動(dòng)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(chē)界而言，基本上沒(méi)有可能。

　　4.中國大客車(chē)年生產(chǎn)量在15萬(wàn)左右，其公交大客車(chē)生產(chǎn)量在5-7萬(wàn)輛之間。大客車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家的發(fā)動(dòng)機系統、電機系統、動(dòng)力耦合（混合）機構基本是外采的。中國大客車(chē)基本又是內銷(xiāo)，其價(jià)格在全世界上又是最低的。要求中國的動(dòng)力混合車(chē)公交車(chē)采用的發(fā)動(dòng)機系統、電機系統、動(dòng)力耦合（混合）機構必須是最先進(jìn)的。這也基本做不到的。

　　四、純電動(dòng)公交車(chē)為中國汽車(chē)”彎道超車(chē)“的發(fā)展帶來(lái)了希望

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

　　1.回避了發(fā)動(dòng)機系統必須是最先進(jìn)的，回避了動(dòng)力耦合（混合）機構必須是最先進(jìn)的兩個(gè)難關(guān)；

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

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

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

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

　　在等待中國動(dòng)力電池進(jìn)步的路上，大客車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家充分發(fā)揮自己的主觀(guān)能動(dòng)性，如開(kāi)展輕量化攻關(guān)，提高純電動(dòng)公交車(chē)持續里程；通過(guò)充電的便利性，減輕公交企業(yè)多頻次充電的勞動(dòng)強度等，目前成熟的技術(shù)有在線(xiàn)充技術(shù)、安排專(zhuān)人的雙槍快充技術(shù)等。

　　結論是：中國純電動(dòng)公交車(chē)技術(shù)上是最先進(jìn)的，而且是能用的。