朱新明
比亞迪汽車工業(yè)有限公司,廣東深圳 518118
混合動力汽車(Hybrid electric Vehicle,HEV),是指具有兩個和兩個以上的動力系驅(qū)動車輛,且其中至少一個動力系能夠提供電能。相對于傳統(tǒng)燃油汽車,混合動力汽車能夠有效地提高能源效率并減少二氧化碳排放和揮發(fā)性有機(jī)物排放?;旌蟿恿κ亲罱咏鼈鹘y(tǒng)汽車的新能源汽車,也是能夠較好地平衡“能耗-成本-排放-續(xù)駛里程-動力性”等維度的,一種比較實(shí)際并且容易落地的技術(shù)方案。面對愈來愈高的汽車能耗標(biāo)準(zhǔn)和排放法規(guī)限制,不同國家和汽車制造商紛紛將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向包含混合動力汽車在內(nèi)的非傳統(tǒng)燃油汽車,混合動力因此成為汽車產(chǎn)業(yè)界的超級熱點(diǎn)之一?;旌蟿恿梢允管囕v保持發(fā)動機(jī)驅(qū)動汽車的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),又可以通過電機(jī)驅(qū)動來提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放,混合動力在當(dāng)下具有特別重大的經(jīng)濟(jì)意義和產(chǎn)業(yè)意義及社會意義,其被業(yè)界以及政策制定視為中短期內(nèi)解決節(jié)能減排問題的最佳選擇。
一般認(rèn)為,日本是全球混合動力技術(shù)競爭最激烈同時也是混合動力乘用車市場最成熟的國家,分析日本混合動力乘用車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場預(yù)測提供一定的參考意見。
自日本環(huán)境危機(jī)和石油危機(jī)后,日本的汽車產(chǎn)業(yè)政策發(fā)生了重大調(diào)整,一方面發(fā)布了一系列節(jié)能環(huán)保政策,包括1979年發(fā)布的《節(jié)約能源法》;另一方面調(diào)整了產(chǎn)業(yè)整車的指導(dǎo)思想,提出國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)要向節(jié)能型和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形態(tài)轉(zhuǎn)換。1998年日本通過了《應(yīng)對全球變暖法》,明確全社會均應(yīng)履行二氧化碳減排義務(wù),同年修改了《節(jié)約能源法》。為降低汽車二氧化碳排放并加強(qiáng)日本汽車工業(yè)的技術(shù)能力和競爭力,日本內(nèi)閣于2008年7月發(fā)布《創(chuàng)建低碳社會的行動計劃》,明確“下一代汽車”包括普通混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(HEV)、插電混合動力汽車(PHEV)、燃料電池汽車(FCEV)、清潔柴油汽車(CDV)、天然氣汽車(NGV)等車型。2010年,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省牽頭“下一代汽車戰(zhàn)略研究會”發(fā)布《下一代汽車戰(zhàn)略(2010)》,該文件是針對發(fā)展下一代汽車的戰(zhàn)略規(guī)劃類文件。2014年,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略(2014)》,提出要“加速下一代汽車的普及”。2018年,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省組織成立“汽車新時代戰(zhàn)略委員會”,提出“面向2050年xEV戰(zhàn)略”,包括BEV、PHEV、BEV、FCEV等4類型電動汽車,強(qiáng)化對“電動化的支持”。提出到2050年,日本車在全球市場爭取實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排80%,其中乘用車減排90%左右,xEV減排100%。由此不難看出日本對混合動力汽車的重視程度。
混合動力汽車的分類有多種,從“是否插電”這個大類角度來分類的話,目前混合動力乘用車主要包括插電混合動力(PHEV)和非插電混合動力(HEV)兩大類,本文所述為非插電混合動力包含弱(輕)混(Mild Hybrid)和中混(Medium Hybrid)及全混(Full Hybrid)等各類型混合動力。
日本混合動力汽車市場較為成熟,近年混合動力汽車銷量占所有汽車銷量的比例為1/3左右。表1為2017~2022年日本混合動力車乘用車市場概況表;表2為日本主要混合動力汽車車系企業(yè)及其市場情況;表3為日本混合動力汽車市場的主要汽車制造商表及其市場份額;表4為日本2017年到2022年各年度內(nèi)HEV與PHEV的占比情況。從表1可以看出,2017年~2020年日本混合動力汽車市場緩慢下降并在2020年降幅較大,年市場銷量大概為100萬臺左右,而2021年以后驟增后轉(zhuǎn)而趨于穩(wěn)定,年市場銷量增加到150萬臺左右。日本的混合動力汽車絕對占比較高,高于其它主要汽車制造國。混合動力絕對占比在2022年達(dá)到了35%的歷史高值。
表1 2017-2022年日本混合動力車乘用市場概況
表2 2017-2022年日本主要混動車系企業(yè)及其市場情況
日本混合動力市場主要由其日系品牌支撐引領(lǐng),近年來非日系品牌開始慢慢占據(jù)一小部分市場,主要的原因是非日系品牌的PHEV開始進(jìn)入該市場。
從表3可以看出,日本混合動力汽車制造商以其本土品牌為主。從2017年到2020年這四年間,日本混合動力汽車市場被日本本土企業(yè)全部壟斷;2021年以后,歐洲部分車企或者汽車品牌進(jìn)入了日本,但是日本本土汽車品牌依然占據(jù)絕對市場地位。
表3 2017-2022年日本主要汽車制造商表及其市場份額
從表4可以看出,日本的混合動力汽車以HEV為絕對主力,2020年以后的PHEV也獲得了一定發(fā)展,但是占比相對較低。
表4 2017-2022年日本各年度HEV與PHEV的占比情況
混合動力變速器作為混合動力的核心,較大程度上能夠影響混合動力乘用車的成本、能耗、排放、NVH性能。因此,研究和分析混合動力變速器,對于了解和分析混合動力汽車現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢具有非常重大的指導(dǎo)性意義?;旌蟿恿ψ兯倨魇腔旌蟿恿ζ嚨年P(guān)鍵核心,具有不同功率/扭矩特性的多種動力源經(jīng)過混合動力變速器的耦合傳動功能。
目前日本范圍內(nèi),混合動力汽車所采用混合動力變速器主要可以分為兩大類:
(1)Add-on混合動力變速器 即基于傳統(tǒng)自動變速器改造的添加式混合動力變速器,又稱為P型混合動力變速器,簡稱為AHT(Add-on Hybrid Transmission)。其中Add-on混合動力變速器可以根據(jù)傳統(tǒng)自動變速器的差別及電機(jī)位置進(jìn)一步進(jìn)行分類(P0和P4式混合動力所采用的電機(jī)與變速器沒有物理連接裝配關(guān)系,但是按照習(xí)慣也將P0和P4納入到P型混合動力變速器范疇)。
(2)混合動力專用變速器 根據(jù)發(fā)動機(jī)與電機(jī)等不同動力源的扭矩/功率等動力特性,充分利用發(fā)動機(jī)和電機(jī)的特性和優(yōu)點(diǎn),深度耦合發(fā)動機(jī)和電機(jī)的動力。其中,又可以根據(jù)耦合機(jī)構(gòu)的差異將DHT可以分為功率分流混合動力DHT(Split DHT,PS-DHT)和平行軸混合動力DHT(Multi-Mode DHT,MMT-DHT)。
日本豐田設(shè)計制造了現(xiàn)代意義上的第一臺混合動力DHT并大量搭載,直接帶動了同時代日系車企混合動力技術(shù)的發(fā)展,引領(lǐng)世界混合動力汽車技術(shù)的發(fā)展潮流。與此同時,日本的混合動力變速器類型也是相對紛繁復(fù)雜。
按照上述原則對日本混合動力乘用車所搭載的混合動力變速器類型進(jìn)行詳細(xì)分類。
對PHEV和HEV進(jìn)行進(jìn)一步分析,提煉其變速器的類型,表5為日本2017年到2022年混合動力變速器概況及對比;表6為日本2017年到2022年HEV搭載變速器概況及對比;表7為日本2017年到2022年P(guān)HEV搭載用變速器概況及對比:
表5 日本2017-2022年混合動力變速器概況及對比
表6 日本2017-2022年HEV搭載變速器概況及對比
表7 日本2017-2022年P(guān)HEV搭載變速器概況及對比
可以看出,2021年以前的日本混合動力汽車所搭載變速器以DHT為主,2021年及以后的DHT占比下降到60%左右。筆者認(rèn)為主要原因是日本車系2020年后混動快速化發(fā)展造成的,除豐田和本土及日產(chǎn)外的其它日產(chǎn)品牌快速推進(jìn)燃油車的混動化尤其是微混化,此外歐洲汽車品牌也開始在2021年進(jìn)入日本市場。日本本土品牌的車型重點(diǎn)偏向于HEV,而歐洲品牌的車型重點(diǎn)偏向于PHEV。
2.PS-DHT及平行軸-DHT情況分析
對以上DHT再進(jìn)一步分析,比較PS-DHT/MMTDHT的類型,2017年~2022年日本PS-DHT及MMTDHT情況分析見下表8:
表8 AHT與PS-DHT及平行軸-DHT占比圖
從上表可以看出,日本混合動力變速器以PS-DHT為主,這主要原因是日本豐田在混合動力技術(shù)上的起步早且具有一定的技術(shù)優(yōu)勢,后繼者基本以MMT-DHT為主。
本文全面地回顧梳理和分析了日本混合動力產(chǎn)業(yè)政策及2017-2022年日本乘用車混合動力的基本情況并分析了主要原因,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析日本混合動力變速器的基本情況并分析了基本原因和發(fā)展趨勢。
筆者認(rèn)為:
(1)混合動力將會繼續(xù)增長。在混合動力乘用車層面,混合動力乘用車將會繼續(xù)獲得發(fā)展且市場銷量會進(jìn)一步提高,而PHEV混合動力將會繼續(xù)低速增長。
(2)混合動力所搭載DHT的比例將在一定時間內(nèi)基本穩(wěn)定而后繼續(xù)增長;PHEV所搭載DHT的比例在一定時間內(nèi)基本穩(wěn)定而后繼續(xù)增長;HEV所搭載AHT的比例提高有限或者不變。
(3)MMT-DHT比例或?qū)^續(xù)提高。預(yù)計MMT-DHT的搭載比例將會繼續(xù)緩慢上升,而PS-DHT的搭載比例將會繼續(xù)緩慢下降,兩者比例最終達(dá)成一個新的平衡。