新能源汽车的种类越来越多,哪种才是最能满足消费者需求的技术路线?

程序员一枚,本来挺少关注汽车的。但最近一段时间常常被新能源汽车刷屏就有些好奇,想请教纯电动、混动、插电之类的,哪种结构更符合需求?
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在我看来,插电式混合动力和增程型混合动力因为既能用电又省油,还具有更好的驾乘体验,是目前阶段最适合消费者需求的新能源技术

关于各种混合动力技术的分类,我在以前的一个回答中曾经介绍过:混合动力汽车为什么突然火了?混动都经历了哪些阶段?不同的技术各有什么特点? - 知乎


插电式混动和增程型混动都是汽车的能源从汽油向电发展的的必经阶段,考虑到我们国家的国情,PHEV和EREV能够纯电行驶,降低排放和用车成本,在电量不足进入混动模式时因为发动机始终工作在高效区间,如下图所示,通用Voltec技术在混动模式下,发动机一直工作在BSFC的高效区间内[1]。再辅以制动能量回收、电动空调、电动油泵等措施,油耗也比同级传统轿车要低很多。而在各种混合动力构型中,我尤其偏爱动力分流,因为这种构型能够同时将发动机的转速和扭矩与输出轴解耦,除了考试工况之外,其他的工况下发动机也能工作在最高效的区间上,除此之外,动力分流型的混合动力系统毫无顿挫感的驾乘体验也比P2等并联混动更加舒适。既满足国家对于新能源汽车的要求,又能解决纯电动汽车的里程焦虑并适应充电桩还不够普及的现实。

混合动力的历史可以追溯到1900年。当时Prof. Ferdinand Porsche开发出了世界上第一款混合动力汽车 - 1900 Lohner-Porsche,这辆车是由一台3.7kW的两缸内燃机和两个2kW轮毂电机组成的串联式混合动力系统。下图就是2007年由保时捷博物馆制作的复刻版Lohner-Porsche Semper Vivus[2]。从这辆车身上可以很明显的看出918 Spyder plug-in hybrid的历史传承,比如...(此处省略XX字,实在编不出来,保时捷的工友和粉丝们,这段要靠你们来扯淡了)

而现代意义上的动力分流型混合动力驱动系统是由TRW在1960年代发明的。他们在1971年和1973年申请的两篇专利中所描述的混合动力驱动装置从原理上已经与现在的动力分流技术一般无二,下图就是专利文件中所描述的机械原理和控制电路[3][4],这手绘的图纸真心漂亮,我用CAD都画不出这么漂亮的图纸。


上图中包括了发动机2和两个电机22和28,以及一套行星齿轮10,是一种单模输入动力分流系统,发动机2通过传动轴4穿过行星架6连在太阳轮5上面,电机22通过齿轮26与行星架6相连,齿圈12被太阳轮5和行星架10共同驱动并通过传动轴18将动力输出,在传动轴上还通过齿轮16与电机28并联。简化一下就是下面这个结构。

而第一代普锐斯的结构如下[5],结构几乎一模一样,只是调换一下电机和发动机的位置。

可惜的是,那个年代不止没有计算机辅助制图,计算机电控技术也不够成熟,也没办法将这样的设计真正投入量产。

在同一时期,通用汽车也设计出了使用行星齿轮进行动力分流的混合动力驱动系统,只不过动力源是来自GE的燃气涡轮和两个电动机[6]。

这套系统应用在LIRR(长岛铁路)的M1 EMU火车上并制作了8辆样车,可惜,到1976年这个项目就被取消了。

后来在这套系统的基础上做了小型化的改进,换装了ACT-5燃气涡轮,装在了雪弗兰Express概念车上[7]。

这辆车也出现在回到未来系列电影中,如果看过电影一定会对它印象深刻。 (暴露年龄了...

到了1992年,近代美国最聪明的一对CP-克林顿和戈尔-入主白宫。他们上任的第二年就发起了PNGV项目,联合三大汽车厂商研发新技术降低油耗和排放来改善日益严峻的环境问题并与以低油耗席卷美国市场的日本车竞争。这俩人绝壁聪明绝顶,目光长远,戈尔直到现在还为环保四处奔走。现任的Trump总统一上台就要顺着三大汽车厂商的路子提高CAFE限值,既无益于环境,也无益于企业长远的竞争力,简直是开历史的倒车,目光何其短浅。

这个时候通用汽车常年搞混动的底蕴就显现出来了,以一套前轴电机后轴柴油机的并联混动系统跑出了80mpg的油耗值,相当于百公里3升,还有镍氢电池和锂电池俩版本,这在当时是妥妥的黑科技啊。后面通用再接再厉,继续鼓捣行星齿轮,相关的专利申请了一大堆,各种构型都有,什么BSG, P1P4, 双模输入动力分流、双模复合动力分流、单模输入动力分流、三模复合动力分流,通通都申请了专利[7][8][9][10][11][12][13][14]。一组两组三组甚至四组行星齿轮的都有,样车也没少做。

与此同时,丰田也在积极开发混合动力技术,并启动了一个叫做G21的项目,这就是后来的Prius。在1995年1月份,丰田的工程师从80余种构型中确定了一种做为后来Prius所采用的动力分流技术方案[15],然而他们并不知道,通用汽车此时已经提交了一个“单模输入动力分流”的专利[12],丰田的技术方案实际上是被包括在在通用汽车专利所覆盖的变种之中。后来,丰田抢在GM专利生效的那一天,1996年9月24日才提交了自己的混合动力变速器专利[16]。所以通用在开发动力分流的混动系统时,完全没有啥专利授权的困扰。

说到专利,其实高手在民间,90年代初美国有个前苏联来的大学教授Alex Severinsky申请了一组混合动力的专利[17],并成立了一家公司。在丰田Prius被引入美国之后,这位老兄就起诉丰田侵犯了他的专利并要求法院禁止丰田在美国销售所有的混合动力车辆,在法院上反复撕逼之后,丰田和他达成了庭外和解,付了一大笔钱获得了他的23项专利授权。后来他还把起亚和福特等其他进入混合动力市场的公司也告上了法庭并成功迫使这些公司掏腰包购买的他的专利授权[18]。从那之后这位老兄就在他的个人主页上胜利的宣称自己是Prius等车辆上应用的混动技术的发明人,拥有30多项美国专利及全球各地的大量专利等等[19]。到目前为止,他还没起诉过通用,大概觉得胜算不大吧。

在1997年丰田发布了Prius之后,通用汽车加速了混合动力系统开发的步伐。在详细的评估了不同构型在油耗和性能上的优劣后,通用发现单模式输入动力分流这种构型,也就是丰田选用的这种构型虽然可以满足全部使用工况的需求,但是需要更高的发动机功率、更大的电机扭矩和转速,在高速工况下效率较低;单模式输出动力分流构型由于速比的限制,无法单独构成混动系统,但是可以作为多模系统中的一部分;复合动力分流构型在很多工况下都有很好的效率,尤其是在高速巡航工况下,电池和电机的损耗最小,但是在起步工况下的效率很低还存在功率循环的问题。因此,结合输入动力分流和复合动力分流构型的优点的双模系统能够选取功率和扭矩适中的电机,符合所有工况的要求,并且具有最高的系统效率和最佳的性能表现,这也是双模系统的设计理念[20]。在1999年,通用汽车申请了双模混合动力系统的专利[21],并首先应用在大型公交车上,通过旗下的Allison变速箱公司,通用汽车对外提供了大辆的混合动力系统。这套系统至今还是混合动力公交车最主要的解决方案之一,国内的公交车也有不少采用了这个混动系统。

这个双模混动系统后来还应用在凯迪拉克Escalade、GMC Yukon和Chevy Tahoe等全尺寸SUV和皮卡上,表现也相当不错,既改善了燃油经济性,又提升了动力性。

这套双模系统的系统设计、电气架构和控制逻辑已经相当成熟,可以说,这是通用汽车真正投入量产的第一款混合动力系统。这套系统也奠定了通用汽车后续混合动力系统的基础,之后的混动系统从原理和架构上都没有太大的变化,更多的工作是对系统效率的优化。

在这个系统中,TPIM(Traction Power Inverter Module)集成了逆变器和控制器的功能,负责将ESD(Energy Storage Device)也就动力电池输出的直流电转换为三相交流电。TPIM内的混合动力控制器HCP通过高速总线与发动机控制器ECM,变速箱控制器TCM,电机控制器MCP,以及动力电池控制器BPCM相连接以控制发动机、电机A和电机B的转速和扭矩以及相关的离合器协同工作[22]。

这套混动系统的工作模式也很有特点,并不是像传统的变速器一样通过标定好的曲线来触发模式切换。而是通过试验测量和标定,获得电机、电池、发动机在不同工作状态下的损耗。根据客户的油门踏板深度和这些损耗数据,TPIM内的车载计算机在每秒钟进行100多次优化计算,使整套混合动力系统始终工作在效率最高的工作状态。尤其是在PHEV或者EREV上,这套算法不但能使系统工作的油耗最优,还能保证电能的消耗也尽量低,是一套非常有前瞻性的控制算法[23][24][25]。

随后,通用汽车将这套双模系统命名为AHS(Active Hybrid System),并在2005年与克莱斯勒、宝马和奔驰一起成立了“Global Hybrid Cooperation”,全球混合动力联盟,共同开发基于AHS技术的混合动力车辆并计划从2008年开始销售。可惜这几家盟友最后纷纷取消了自己的混动项目,这个联盟也无疾而终了。

在2010年,通用发布了Voltec驱动技术并应用在Chevy Volt上。并由此第一次提出来增程型混合动力(EREV)的概念[26],与PHEV相比,EREV的驾乘体验更接近电动车,在电池电量充足的时候全部的能量都由电池输出,电池与电机的能力能够支持车辆在最高车速、全油门加速等工况下纯电行驶。仅当电池电量不足时,才通过发动机提供能量输出。而PHEV即便在电池电量充足时,如果需要较大的功率输出,也还是需要发动机提供相应的动力[27]。



随着技术的不断成熟,通用在2015年发布了第二代的Voltec技术。第二代的Voltec技术不但可以应用在EREV上,还可以应用于HEV、PHEV等混动车辆上。现在已经投入国内市场的别克全新君越混动、雪弗兰迈锐宝混动和最新上市的别克VELITE5增程型混合动力都应用了第二代Voltec技术。

虽然沿用了第一代Voltec技术的整体架构与控制策略,但是与第一代Voltec技术相比,第二代Voltec的集成度更高,TPIM被集成进变速箱之中,不但减轻了系统的重量,还提升了系统效率,简化整车布置和发动机舱设计,具有更高的可靠性和更低的维护成本。第二代Voltec的驱动单元将平行轴齿轮主减速器改为链条传动主减速器,并通过优化油泵和电机,将第一代驱动单元中的一个机械油泵一个电子油泵合并成一个电子油泵。驱动单元的重量从第一代的164公斤降低到119公斤,降低了接近30%[1]。


上图就是应用第二代Voltec技术的别克Velite5驱动单元的剖面图。它的驱动原理可以简化成如下图所示的示意图。

发动机连接在第一排行星齿轮的齿圈(Ring)上并连接了一个单向离合器OWC;电机A与第一排行星齿轮的太阳轮(Sun)相连并通过离合器C1与第二排行星齿轮的齿圈相连;电机B与第二排行星齿轮的太阳轮相连;第二排行星齿轮的齿圈可以通过离合器B1与变速器壳体锁止;两排行星齿轮的行星架(Carrier)连接在一起,共同驱动输出轴。将其简化成杠杆图就可以分析其不同的工作模式。

根据电池电量,车辆会自动在纯电驱动,也就是CD模式和混合动力驱动,也就是CS模式之间进行切换。


在CD模式下,发动机不介入驱动,此时具有单电机驱动和双电机驱动两个模式,可以根据车速和加速的需求来进行切换。在一般的驾驶工况下,驱动轴扭矩需求较小,单电机驱动就可以满足要求,电机B负责进行驱动。此时电机A空转,单向离合器OWC没有负载;在加速或者爬坡等扭矩需求大的时候,电机A也介入驱动,这时由于单向离合器起的限制,发动机并不会被倒拖。由于能通过两个电机同时驱动,因此别克VELITE5可以选用两个稍小的电机来实现纯电驱动。


当车辆处于CS模式时,如果车速和扭矩的需求较低,如城市内塞车时的走走停停,发动机仍然不必参与驱动,单电机驱动模式就足够了;随着车速增加,电机A带动发动机启动,进入Low Extended Range模式,此时离合器B1接合,离合器C1打开,驱动系统能够提供较大的扭矩;根据车速和扭矩需求,驱动系统会进入到Fixed Ratio Extended Range模式,此时离合器B1和C1都接合,驱动系统以一个固定速比输出,具有很高的效率;在高速上,由于扭矩需求不大,因此可以进入High Extended Range模式,此时离合器B1打开,离合器C1接合,电机B的转速不必跟随输出轴转速变得很高,此时电机的效率和电池的效率仍能够保持较高的水平,与丰田的THS相比,这也是第二代Voltec技术最大的优势[1]。


从TRW的专利到目前最先进的Voltec,动力分流型的混动系统已经走过了半个多世纪的里程,从青涩到成熟,在通用、丰田等厂家的努力下,已经成为了目前最高效也是最成熟可靠的混合动力系统,是既满足节能环保要求,又满足消费者对性能的需求的新能源系统。


参考资料:

1. Conlon, B., Blohm, T., Harpster, M., Holmes, A. et al., "The Next Generation “Voltec” Extended Range EV Propulsion System," SAE Int. J. Alt. Power. 4(2):248-259, 2015, doi:10.4271/2015-01-1152.

2. Prof. Ferdinand Porsche Created the First Functional Hybrid Car

3. Baruch Berman, George H. Gelb, Neal A. Richardson, Tsih C. Wang, "Power Train Using Multiple Power Sources, " 1971, U.S. Pat. 3,566,717.

4. Baruch Berman, George H. Gelb, Neal A. Richardson, Tsih C. Wang, “Power Train Using Multiple Power Sources,” 1973, U.S. Pat. 3,732,751.

5. 朱玉龙,“从粗略和细致两个维度来看汽车混动架构,”2016,从粗略和细致两个维度来看汽车混动架构 - 汽车电子控制 - 电子发烧友网.

6. Albert N. Addie, La Grange Park Ill, "Bi-Modal Vehicles With Drive Means For External or Self-Propulsion," 1972, U.S. Pat. 3,699,351.

7. Dan McCOSH, "Turbine Turn-On," Popular Science, 1987

8. Robert J- Dorsan, "Electric Drive system For Track-Laying Vehicles," 1993, U.S. Pat. 5,195,600.

9. James F. Sherman, "Intergrated Hybrid Transmission with Inertia Assist Launch", 1994, U.S. Pat. 5,285,111.

10. Michael R. Schmidt, "Two-Mode, Input-Split, Parrallel, Hybrid Transmission," 1996, U.S. Pat. 5,558,588.

11. Michael R. Schmidt, "Two-Mode, Compound-Split,Electro-Mechanical Vehicular Transmission," 1996, U.S. Pat. 5,558,589.

12. Michael R. Schmidt, Donald Klemen, "One-Mode, Input-Split, Parallel, Hybrid Transimission," 1996, U.S. Pat 5,558,595.

13. Michael R. Schmidt, "Two-Mode, Split Power, Electro-Mechanical Transmission," 1996, U.S. Pat. 5,577,973.

14. Michael R. Schmidt, "Three-Mode, Input-Split, Hybrid Transmission," 1996, U.S. Pat. 5,730,676.

15. Hideshi Itazaki, "The Prius That Shook the World," 1999.

16. Shoichi Sasaki, Tetsuya Abe, Masaaki Yamaoka, "Power Output Apparatus and Method of controll the Same," 1999, U.S. Pat. 5,907,191.

17. Alex J. Severinsky, "Hybrid Electric Vehicle," 1994, U.S. Pat. 5,343,970.

18. Alexei Severinsky, Wikipedia.

19. Severinsky, Dr. Alex, University of Maryland.

20. Conlon, B. “Comparative Analysis of Single and Combined Hybrid Electrically Variable Transmission Operating Modes,” SAE Technical Paper 2005-01-1162, 2005, doi:10.4271/2005-01-1162.

21. Michael R. Schmidt, "Two-Mode, Compound-Split,Electro-Mechanical Vehicular Transmission," 1999, U.S. Pat. 5,931,757.

22. William R. CaWthorne,Mario V. Maiorana, Jr.,Jy-Jen F. Sah, et al., "Control System Architecture for a Hybrid Powertrain," 2009, U.S. Pat. 7,537,542.

23. Anthony H. Heap, Kee Yong Kim, "Method for Predicting an Operator Torque Request of a Hybrid Powertrain System," 2009, U.S. Pat. 2009/0118879.

24. Jy-Jen F. Sah, "Method and Apparatus to Control an Electro-Mechanical Transmission During Shifting Event," 2007, U.S. Pat. 2007/0276569

25. Jy-Jen F. Sah, Todd M Steiinmetz, "Shift Inhibit Control for Multi-Mode Hybrid Drive," 2006, U.S. Pat. 7.010,406.

26. Michael A. Miller, Alan G. Holmes, Brandan M. Conlon, Peter J. Savagian, "The GM "Voltec" 4ET50 Multi-Mode Electric Transaxle," SAE Technical Paper 2011-01-0887, 2011, doi:10.4271/2011-01-0887.

27. Uwe d. Grebe, Larry T. Nitz, "Voltec–The Propulsion System for Chevrolet Volt and Opel Ampera", ATZ Autotechnology, Vol. 11, 2011.

很多答主都科普了新能源汽车的分类,有几位提到了插电式混动PHEV和增程式混动EREV,大部分内容都很好,但有两个问题没有哪一位说得很清楚,而我想这是值得讨论的:那就是串联式混合动力(Serial Hybrid)与增程式(Range Extended)的区别;以及PHEV和EREV两个概念的区别。这两点就是这篇回答的引子。我想尝试将新能源汽车——特别是混合动力汽车——的几个概念之间的关联用三张图画清楚,再聊一聊哪一种是消费者需求的路线。

站内大部分涉及“增程式”的回答(以及站外很多专业的评述乃至稍早的学术论文),基本认为增程式等于串联式混合动力,但是就目前的混合动力技术而言,这样的说法已不完全准确。前些日子汽车控制领域颇负盛名的Giorgio Rizzoni教授来访清华,我的朋友就与Rizzoni就聊起了这个有意思的问题,继而从控制逻辑的角度收获了一次富有启发的讨论。那么便从这个问题出发,说一说不同种类新能源汽车的技术路线和技术思想。

现如今越来越多的新能源汽车种类,一方面反映了品牌和技术方案的百家争鸣,同时亦是反应了油耗法规所推动的发展趋势——电能从辅助走向主导。对混合动力汽车有一定了解的知友们会知道,油电混合动力汽车有很多的类别,想要区分它们又有不同的分类方法。主要的区分方法有两种:一是按照混合动力系统构型进行分类,或者说是按发动机、电机两个动力源的耦合方式分类;二是按照电动化程度来分类,或者说按油电混合比例分类,从燃油汽车跨度到纯电动车。

按混合动力构型进行分类,大致如图1所示。同时也代表了目前市场上最为主流的四种混合动力构型:串联,并联,功率分流,串并联。其中并联与两种混联构型,又可以按照部件的耦合位置分为多种模式,图中以并联构型中应用最广泛的P2,通用 Voltec与本田 iMMD分别作为代表。

简单来说,串联构型发动机不直接驱动车轮,而是通过发电机发电,再由电机驱动;并联构型发动机与发电机可以同时驱动车轮;功率分流构型使用了行星齿轮机构用于将发动机的输出功率“分流”到不同的机构,如同时进行驱动和发电;串并联则通过复杂的控制逻辑和精密的机械传动,绕开了功率分流器,实现了深度混联。(丰田THS功率分流和本田iMMD串并联的区别可参见:本田的混动和丰田比有什么优势和劣势? - 知乎;iMMD串并联和上汽EDU串并联的区别可参见:本田i-MMD混动系统与上汽荣威550 plug in的差异?。)

(图1 不同混合动力构型示意图)

按油电混合比例进行分类,如图2所示。这一种分类方式,表明的是电动化程度,或者考虑到油耗法规的不断加严,亦可以说是动力系统的发展趋势。

图中从左往右,分别是内燃机(ICE);非插电式混合动力(HEV);插电式混合动力(PHEV),又分为混合策略PHEV(Blended PHEV),增程式/全电PHEV(EREV/All-electricity PHEV);纯电动(EV)。

HEV和PHEV的区别很好理解,因为它们在外观上有很明显的不同:插不插电。而Blended PHEV和EREV的差别则主要在于运行策略,判断根据是“是否能够在全工况都用纯电运行,而发动机不启动”(具体区别,下文再表)。可以说从ICE – HEV – Blended PHEV – EREV – EV一方面反映了油电能量比例,另一方面是不断加严的油耗要求下的动力发展趋势。

(图2 不同电动化程度的汽车动力系统分类)

这两种不同的分类维度,让我们实际上可以画出一个矩阵,如图3(为了让它看上去满一点,我将功率分流和串并联都归入了混联)。在图3中,从左往右,电动化越来越高;从上往下,“一定程度上”表明混动构型越来越复杂。

值得一提的是,并不是说图中的混动构型就恪守纵向对应的电动化程度:针对不同的需求,不同的构型可以匹配不同的控制逻辑和部件参数开发成不同的混动,例如Prius THS和Accord iMMD都分别有HEV和Blended PHEV版本,而Voltec系统则在HEV、Blended PHEV和EREV均开发了不同车型。

(图3 混合动力汽车分类“矩阵”)


画完了这三张图,我们可以回到文章开头的第一个问题:“增程式与串联式的区别在哪里”。

为什么之前大部分专业的说法都说“增程式等于串联式”呢?这是因为单独从构型上看,串联就是为电动车添加了一个发动机/APU作为“增程器”。在“增程”的概念出现的时候,大部分增程式混合动力汽车都是串联式混合动力。但是自从EREV的概念出现之后,“增程 = 串联”实际不再适用,由于一些EREV的发动机在某些工况同样直接参与驱动车辆,并不符合串联式的定义,实际是混联式混合动力。那么我们可以将原先的说法修正为:“串联式是增程式的一种吗?”

宽泛而论,这样是可以的,原因已经提到了:串联式从构型上看,可以认为是使用了发动机作为车辆的增程器。然而,严格而论,这样的说法也是不够准确的,原因是:一、串联和增程分别处于两种不同的分类维度(如图3);二、串联和增程所反映的控制思路是不一样的:

  • 串联式混动,本质上是混合动力车。强调的是混合动力运行的能力。发动机在串联式中的工作方式是功率跟随,即发动机功率输出跟随整车功率需求。
  • 增程式混动EREV,本质上则是纯电动车。只是它可以让电池的行驶里程实现延长。发动机作为增程器,基本只工作在固定工况点,整车功率需求和发动机输出功率是不相关的。

VELITE 5 和 宝马i3 就是典型的增程式混动了,在最终的产品上,这一思路的表述仍是非常清晰,从官网上我们可以分别看到:别克将VELITE 5称为“电驱技术”,以电机和系统的性能介绍为主;而宝马则是说可以为i3“选配一个增程器”。

至此,串联式和增程式的区别差不多就讨论毕了。接下来,另一个有趣的问题是,Blended PHEV和EREV的区别又在哪里呢?

两者之间的差别,是运行策略的不同。上文已经说到EREV的特征是在全工况可以使用纯电运行。换言之:

  • Blended PHEV在部分工况是需要开启发动机的,例如在电量消耗阶段(CD阶段)的高速工况或高加速度工况时,发动机会开启输出功率;
  • EREV则可以与EV一样在全部工况使用纯电驱动运行。

以两款PHEV为例:Accord PHEV在高速工况采用了发动机与电机并联驱动的运行策略;而Buick VELITE 5则可以采用全工况纯电的运行策略,与此同时发动机不开机。要实现全工况纯电运行的目标,就对电机、电池都提出了更高的参数要求。

最后一点,再来说说Blended PHEV、EREV与EV的差别。如图4,是三种新能源汽车代表车型的燃油经济性对比,结果都非常出色——EPA测试得到的混合工况“油耗”分别为:48MPG;106MPGe/42MPG;103MPGe。Blended PHEV的油耗是混动运行下得到的结果,EV则是纯电行驶下的电耗换算成油耗的结果(33.7 kWh电耗等于1加仑汽油)。而EREV呢,可以看到分别有MPGe的结果与MPG的结果,这分别对应了它在纯电行驶下的经济性和混动行驶下的经济性表现。

(图4 三款不具名的Blended PHEV/EREV/EV的经济性对比,数据来源:FuelEconomy.gov - The official U.S. government source for fuel economy information.

EPA的油耗测试数据,为上文略显复杂的概念提供了形象的解释:EREV既有电耗也有油耗,直接反映了EREV介于EV与Blended PHEV之间,它有着纯电动车的行驶特征,却又有混动车无“里程焦虑”的优势。

这篇回答说到的“增程与串联的区别”“Blended PHEV和EREV的区别”“EREV和EV的区别”这三个问题,是着眼于学术上对“EREV”这一逐渐兴起的概念的讨论,也是想藉此机会将越来越多的混动汽车梳理清楚。

写完了这三个问题,最后还是要扣个题,说一说“哪种是最能满足消费者需求的技术路线”。让我们来定义一下消费者的需求,如果是用电动自行车一样的用途,那么微型电动车是值得拥有的,即便它在逐渐被淘汰;如果是说选择一辆“传统意义的家用车”,一辆EREV是经济性和适用性俱佳的选择。EREV,或者叫All-electricity PHEV。它更像是一个“Hybrid” Hybrid EV,在油电混合的基础上,进一步结合了混动车和电动车的优势,节能又无里程焦虑,且避开了纯电动车大量电池带来的高成本。可以说在目前的基础设施条件下,用成熟的技术提供了适合于消费者的解决方案。

但一辆EV不会是现在消费者的首选。由于基础设施的推进和消费观念的转换都需要时间,消费者的反应滞后于汽车技术的迭代。在现有的基础设施前提下,想让更多的人接受纯电动车需要时间。与之类似的是:去年以来丰田氢燃料电池汽车Mirai在加州上市,全加州有29座加氢站,氢能的续驶里程比纯电动车高,但仍需要更充沛的加氢网络来为消费者提供便利,更何况加州之外就再没有加氢站,这让Mirai成为了“州内通勤车”。纯电动车发展的这些年也是如此,无论是特斯拉Model S还是日产leaf,即便是油耗法规最严格的(也是最常见到电动车的)加州,仍然是少数派的选择,不外乎是因为“时候未到”。但与此同时随着油耗法规不断加严(尤其是中国),提高新能源汽车的电动化程度势在必行,在压力和需求之下、基础设施的现实面前,这一个时间窗口给了All-electricity PHEV或EREV足够的时间来划分新能源汽车的格局,越来越多的EREV也定将出现在我们的视野之中。

如果一定要说一说我个人的喜好,其实我已经画在图2第一行的五辆车里了。作为混合动力相关的研究者,我向来不讳言对丰田普锐斯和本田iMMD的推崇,但在电动化程度更高的EREV领域,丰田和本田还少有涉足,而Voltec 2技术无疑是通用混动技术集大成者。从EV1到Voltec 1,通用摸着石头过河,试过错也犯过错,之后在十年前定位明白了EREV,进而藉此概念,一方面找准了混动技术的定位,另一方面找准了政策和市场的时间窗口。再后来的这十年,随着Voltec 2和GRE两套混动系统的推出,这位大玩家在群雄并起的前夜,终究触摸到了领跑者的序列。

(往事请见:如何看待丰田计划对外销售普锐斯动力系统?这将对混合动力汽车市场有怎样的影响? - 知乎

图都是自己画的,请勿随意引用。

为什么?