張謝源 田正洪 戴茂軒

摘要：在雙積分和排放要求越發(fā)嚴(yán)格的政策背景下，基于雙積分政策的落地。豐田本田等日本廠家開(kāi)始大規(guī)模在華應(yīng)用混動(dòng)技術(shù)，從最初的普銳斯混動(dòng)的高價(jià)，到現(xiàn)在的平價(jià)A級(jí)卡羅拉雷凌、本田的凌派。B級(jí)車的豐田凱美瑞亞洲龍本田雅閣等。本文將從政策入手開(kāi)始分析，引出混動(dòng)技術(shù)的技術(shù)原理和優(yōu)勢(shì)分析。

關(guān)鍵詞：雙積分? 混動(dòng)? i-MMD

在2020年的技術(shù)進(jìn)步和政策環(huán)保要求的作用下。政策以乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》（以下簡(jiǎn)稱《雙積分管理辦法》，辦法自2018年4月1日起施行。被認(rèn)為是中國(guó)汽車發(fā)展史上的里程碑事件?！半p積分”政策到底是什么？

1 什么是雙積分？

所謂“雙積分”就是：平均燃油消耗量積分+新能源汽車積分。政府將從兩個(gè)方面對(duì)乘用車企業(yè)進(jìn)行積分核算管理，“平均油耗”負(fù)積分可以與新能源汽車積分之間進(jìn)行交易，抵償，轉(zhuǎn)讓等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果企業(yè)沒(méi)有生產(chǎn)新能源汽車或產(chǎn)量不夠，要想不遭到停產(chǎn)高油耗車型的處罰，就需要向其他制造商購(gòu)買新能源積分，來(lái)補(bǔ)償自己的負(fù)分。

2 雙積分對(duì)于車企的意義

新的“雙積分”政策，平均油耗積分再加上新能源汽車積分，相當(dāng)于一邊給傳統(tǒng)燃油車帶上緊箍咒，一邊又給新能源汽車指出西天取經(jīng)的大道，雙管齊下把我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)向電動(dòng)化方向推進(jìn)。

在2020年的今天，第一排放要求越加環(huán)保國(guó)六B標(biāo)準(zhǔn)已在部分城市實(shí)行，而國(guó)六B因?yàn)橐咔殡m然有所推遲，但也即將在全國(guó)全面實(shí)行。第二油耗限制的領(lǐng)跑值每年都再下降，所以對(duì)于車企來(lái)說(shuō)汽車的技術(shù)更新是以電動(dòng)化為趨勢(shì)。當(dāng)然電動(dòng)化并不是老百姓所理解的將燃油車變成了純電汽車，而是指將汽車的工作部件逐漸電動(dòng)化和智能化。舉例來(lái)說(shuō)在老式車輛上的節(jié)氣門(mén)是踩踏油門(mén)踏板拉線控制、方向機(jī)助力是液壓模式、剎車踏板是直接通過(guò)真空助力泵后與剎車總泵進(jìn)行連接。而目前的技術(shù)是將這些都電動(dòng)化后節(jié)氣門(mén)是由電磁閥控制、方向機(jī)變?yōu)殡娮又?、剎車踏板也只是采集信號(hào)將它轉(zhuǎn)變后通過(guò)ECU進(jìn)行計(jì)算后進(jìn)行推動(dòng)剎車泵進(jìn)行剎車。電動(dòng)化的趨勢(shì)已經(jīng)不可避免的因?yàn)檎?、技術(shù)的發(fā)展和消費(fèi)者的需要走上了歷史的舞臺(tái)。而混動(dòng)也就作為一項(xiàng)電動(dòng)化中的產(chǎn)物，可以極大降低油耗和減少排放，在產(chǎn)銷量上升、攤薄成本后兩田系列混動(dòng)只比純?nèi)加蛙囆唾F大約2萬(wàn)塊。而電動(dòng)化中有一項(xiàng)就是在傳統(tǒng)燃油車中加入了電機(jī)和電池。

為什么要加入電池？

因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)相比電動(dòng)機(jī)，對(duì)能量的利用效率很低，普通汽油引擎的熱效率在33%左右 。及時(shí)是當(dāng)前最先進(jìn)采用阿特金森循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)的也只能達(dá)到40%左右

什么是熱效率？就是引擎把燃料熱能，轉(zhuǎn)化為引擎轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能的輸出效率。

它不是一成不變的，隨著引擎工況變化，熱效率也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。所以，內(nèi)燃機(jī)工作都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)間，在此區(qū)間內(nèi)，熱效率高，工作相對(duì)更節(jié)能。

這是最基本也最主要的兩項(xiàng)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，決定了引擎輸出功率。

功率=轉(zhuǎn)速×扭矩

圖中呈梯田分布的曲線，體現(xiàn)的是引擎熱效率分布，同一條曲線上的任意位置，熱效率是相同的，越接近中心區(qū)域，熱效率越高。這些熱效率相對(duì)較高的工作區(qū)間，就是引擎的經(jīng)濟(jì)區(qū)間。所以圖中紅色區(qū)域?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)間，也是最經(jīng)濟(jì)區(qū)間，向四周依次效率降低，經(jīng)濟(jì)性變差。

從而根據(jù)內(nèi)燃機(jī)特性，我們就可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)是否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，取決于轉(zhuǎn)速與扭矩交匯的工作點(diǎn)是否在經(jīng)濟(jì)區(qū)間。

所以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)特點(diǎn)。根據(jù)上訴分析就能知道如同樣行駛100公里，為什么高速勻速行駛100公里，和在市區(qū)擁堵?tīng)顩r下行駛100公里，為什么油耗差距會(huì)這么大。因?yàn)閾矶碌退兕l繁低檔位處在非經(jīng)濟(jì)區(qū)間。此時(shí)內(nèi)燃機(jī)熱效率偏低不在經(jīng)濟(jì)區(qū)間。

傳統(tǒng)燃油車通過(guò)變速箱來(lái)調(diào)節(jié)引擎轉(zhuǎn)速。變速箱每一個(gè)檔位，都代表不同的傳動(dòng)路徑，引擎動(dòng)力通過(guò)它傳至車輪。每一條傳動(dòng)路徑都有一個(gè)固定的傳動(dòng)比，它代表了引擎轉(zhuǎn)速與車輪轉(zhuǎn)速之比，因此可以理解為，發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪傳遞力后，它們之間的轉(zhuǎn)速扭矩有一個(gè)固定比例。

而電動(dòng)化加入電池和電機(jī)后混動(dòng)系統(tǒng)需要做的，使得我引擎工況和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)不直接相關(guān)。同時(shí)加入電機(jī)后，通過(guò)電機(jī)提供新的傳遞路徑，機(jī)械能（內(nèi)燃機(jī)）-電機(jī)-機(jī)械能（車輪）雖然通過(guò)這樣的方法使得傳動(dòng)效率下降，但是值得注意的是內(nèi)燃機(jī)可以保證它在經(jīng)濟(jì)區(qū)間內(nèi)運(yùn)行。

所以混動(dòng)車的邏輯為：保證內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)都在經(jīng)濟(jì)區(qū)間工作。并將內(nèi)燃機(jī)工作的力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑虿糠蛛娔?，通過(guò)電機(jī)或者傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給車輪。

目前主流的混動(dòng)汽車基本采用阿特金森循環(huán)，阿特金森循環(huán)的特點(diǎn)是熱效率高、經(jīng)濟(jì)區(qū)間廣，但是在低速下低扭不足，低扭不足會(huì)引起起步乏力。而且通過(guò)混動(dòng)的模式通過(guò)電機(jī)就彌補(bǔ)了此循環(huán)下低扭不足。

可以說(shuō)，目前在純電動(dòng)汽車因?yàn)榧夹g(shù)上如電池密度的不成熟和配套設(shè)施的不完善。市場(chǎng)上除了限牌城市對(duì)于純電動(dòng)汽車并不很認(rèn)可。目前混動(dòng)汽車已經(jīng)得到良好的市場(chǎng)認(rèn)可?；靹?dòng)技術(shù)在保證動(dòng)力輸出的基礎(chǔ)上，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于車輛驅(qū)動(dòng)的直接介入，而更多的依靠電動(dòng)機(jī)輸出，并沒(méi)有里程焦慮，而且能達(dá)到良好的節(jié)能減排效果。

以目前B級(jí)車銷量冠軍雅閣，本田第三代i-MMD混動(dòng)技術(shù)為例的混動(dòng)布置技術(shù)形式。

雅閣：截止目前2020年5月。在售的雅閣為2018款雅閣?；靹?dòng)技術(shù)為本田“第三代i-MMD”。

“第三代i-MMD”共有三種工況：

1.電動(dòng)工況：該模式下電機(jī)從電池組中獲得電能，電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪進(jìn)行行駛。這時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)并不工作。

2.混合動(dòng)力模式：該模式下發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作產(chǎn)生電量，并用于電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪進(jìn)行行駛。

3.直連模式：該模式下電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)解除耦合。發(fā)動(dòng)機(jī)直接通過(guò)單級(jí)變速箱驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。據(jù)本田公開(kāi)技術(shù)描述，該單級(jí)變速箱高速工況下和6速手動(dòng)變速箱效率接近。

i-MMD由一個(gè)發(fā)電機(jī)、一個(gè)電動(dòng)機(jī)以及一個(gè)多片離合器組成。發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)同軸安裝，通過(guò)空心軸將動(dòng)力分別與發(fā)動(dòng)機(jī)或輸出軸耦合。發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)剛性耦合，無(wú)法分離。電動(dòng)機(jī)與輸出軸剛性耦合無(wú)法分離，但是電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間通過(guò)一個(gè)多片離合器控制通斷。本田的i-MMD系統(tǒng)無(wú)論是發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間，還是電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)，輸出軸之間都為轉(zhuǎn)矩耦合方式。只需斷開(kāi)離合器，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力就無(wú)法傳遞給車輪。但此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)既可以熄火，讓電動(dòng)機(jī)完全使用電池儲(chǔ)存的電能，也可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)提供電力或者為電池充電。所以，既能實(shí)現(xiàn)僅依靠電池供電的純電驅(qū)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)增程（串聯(lián)）模式驅(qū)動(dòng)。

3 總結(jié)

最后，也許現(xiàn)有混合動(dòng)力車并不能夠完全一次性解決所有能源問(wèn)題，但是它的出現(xiàn)至少是在技術(shù)完全解決電池密度和電池規(guī)模化成本之前也給完美的過(guò)渡，從耐用性上，日本的豐田與本田已經(jīng)做到了壽命與傳統(tǒng)燃油車沒(méi)有差距。當(dāng)然，盡管混動(dòng)動(dòng)力節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯，但是當(dāng)前還缺少政策支持，專利集中在少數(shù)大型廠家中，可靠性可選車型也僅限于豐田與本田，專利技術(shù)壁壘較高，如何解決這些問(wèn)題，更多需要政府在制定政策上的思考。來(lái)決定以后的技術(shù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

張謝源，男，漢族，1991-08，上海市人，貴州裝備制造職業(yè)學(xué)院，助理講師，專業(yè)教師，本科學(xué)歷，研究方向：主要汽車制造與裝配和新能汽車技術(shù)研究。