[汽車(chē)之家 技術(shù)] 4月3日,，豐田宣布為了應(yīng)對(duì)越來(lái)越嚴(yán)苛的排放法規(guī)限制,，促進(jìn)車(chē)輛電氣化技術(shù)的普及,，將采取兩項(xiàng)重要措施：首先無(wú)償開(kāi)放其關(guān)于汽車(chē)電氣化技術(shù)的將近24000件專(zhuān)利的使用權(quán),；其次對(duì)于使用豐田電氣化技術(shù)的廠商,，豐田將在研發(fā)和銷(xiāo)售方面提供有償?shù)募夹g(shù)服務(wù)。作為全球最大的汽車(chē)制造商,，豐田的這項(xiàng)決定意欲何為,？下面我們從技術(shù)的角度，來(lái)看看豐田在汽車(chē)電氣化技術(shù)上有何獨(dú)到之處,，豐田的這個(gè)決定,，又會(huì)帶來(lái)哪些蝴蝶效應(yīng)。

　　豐田此次開(kāi)放的專(zhuān)利涉及豐田在車(chē)輛電氣化驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的主要技術(shù),，包括核心的電機(jī),、電池和動(dòng)力控制單元（電控技術(shù)），以及延伸出來(lái)的燃料電池,、純電和混動(dòng)技術(shù),。其中最為人所關(guān)注的，非豐田的混合動(dòng)力技術(shù)莫屬,。

世界上只有兩種混動(dòng),，一種是豐田混動(dòng)，另一種是其他混動(dòng),？

　　憑借著在相關(guān)領(lǐng)域20余年的深耕,，豐田的HSD（hybrid synergy drive，豐田的混動(dòng)品牌,，直譯即為混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)）技術(shù)取得的成就有目共睹：自1997年推出第一代普銳斯之后,，迄今豐田已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)超過(guò)1300萬(wàn)臺(tái)混合動(dòng)力汽車(chē)，憑借著出色的燃油經(jīng)濟(jì)性和可靠性,，豐田的混合動(dòng)力技術(shù)在用戶(hù)之間積累了良好的口碑,。因此在坊間也流傳著一句話(huà)：世界上有兩種混動(dòng)，一種是豐田混動(dòng),，另一種是其他混動(dòng),。雖然我并不完全贊同，但是這也從側(cè)面印證了豐田在混合動(dòng)力技術(shù)的地位,。

　　我們知道,，混合動(dòng)力技術(shù)的推出，是為了彌補(bǔ)內(nèi)燃機(jī)天然的缺陷,，在內(nèi)燃機(jī)的低效工況時(shí)用電力來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛,，從而提升動(dòng)力系統(tǒng)整體效率。

　　內(nèi)燃機(jī)自誕生至今150多年來(lái),，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足進(jìn)步,，最高熱效率從最初的10%左右提升到了40%，但是受限于工作原理，內(nèi)燃機(jī)的最高熱效率僅僅存在于部分工況下,，而在實(shí)際使用過(guò)程中,，由于發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同車(chē)輪之間耦合，在走走停停,、頻繁加速減速的使用環(huán)境下發(fā)動(dòng)機(jī)很難運(yùn)行在最高熱效率區(qū)間,。

　　因此，豐田HSD混動(dòng)技術(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)就是通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輪“解耦”,，即令發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和動(dòng)力輸出同車(chē)輪不存在對(duì)應(yīng)關(guān)系,，令發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能運(yùn)行在最高效率區(qū)間內(nèi)，同時(shí)電傳動(dòng)系統(tǒng)還可以回收車(chē)輛多余的動(dòng)能,，這樣一來(lái)，能量轉(zhuǎn)換效率得到極大提升,，油耗便顯著降低,。

　　豐田的這套混動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)巧妙，加上高效可靠的性能,，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可,。同時(shí)豐田也為這套系統(tǒng)申請(qǐng)了超過(guò)4500項(xiàng)專(zhuān)利，在專(zhuān)利保護(hù)下,，其他廠商想要生產(chǎn)類(lèi)似的高效混動(dòng)系統(tǒng)便捉襟見(jiàn)肘,。

　　因此，許多廠商為了繞過(guò)豐田的專(zhuān)利保護(hù),，便另辟蹊徑開(kāi)發(fā)其他結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力系統(tǒng),。其中最常見(jiàn)的便是在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間集成一臺(tái)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，配合電池和電控系統(tǒng)組成一套混動(dòng)系統(tǒng),，即我們常說(shuō)的P2結(jié)構(gòu),。

　　P2結(jié)構(gòu)的混動(dòng)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在原有動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上僅需對(duì)變速箱進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造便可以實(shí)現(xiàn),。相比豐田的HSD系統(tǒng),，這套系統(tǒng)同樣可以實(shí)現(xiàn)電力單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)、動(dòng)能回收,、發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電等功能,，并且通過(guò)簡(jiǎn)單加大電池容量和電機(jī)功率，便組成實(shí)現(xiàn)插電式混動(dòng)系統(tǒng),，整體研發(fā)成本并不算高,。但是與豐田HSD系統(tǒng)相比，這套系統(tǒng)并沒(méi)有將發(fā)動(dòng)機(jī)同車(chē)輪“解耦”——發(fā)動(dòng)機(jī)仍然通過(guò)變速器同車(chē)輪相連,，因此在多數(shù)工況下仍然無(wú)法運(yùn)行在最高熱效率區(qū)間內(nèi),，所以整套系統(tǒng)的節(jié)油效果較HSD系統(tǒng)有著顯著的差距。

　　除了P2系統(tǒng)之外，如今另外一個(gè)十分火熱的概念是48V：即將車(chē)輛的供電系統(tǒng)電壓由12V提升至48V,，這樣一來(lái)便可以搭載功率更大的用電設(shè)備,，藉此來(lái)降低車(chē)輛的燃油消耗。48V系統(tǒng)最顯著的變化在于車(chē)輛使了一臺(tái)大功率的BSG發(fā)電/啟動(dòng)電機(jī),，這臺(tái)電機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟/停功能,，而且可以直接帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力的效果,。根據(jù)混動(dòng)系統(tǒng)命名規(guī)則,，這樣的混動(dòng)結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為P0（即電動(dòng)機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)前端）。

　　相比P2結(jié)構(gòu),，48V系統(tǒng)組成的P0結(jié)構(gòu)由于整體結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,，并且不需要大容量的電池和復(fù)雜的電控系統(tǒng)，因此整體成本更為低廉,。而且在NEDC循環(huán)工況下,，可以實(shí)現(xiàn)15%左右的節(jié)油效果，因此最近受到了不少?gòu)S商的追捧,。但是局限也十分明顯：相比P2結(jié)構(gòu),，由于電能介入頻率更低，在實(shí)際使用時(shí)節(jié)油效果著實(shí)有限,。

　　因此,，作為混合動(dòng)力系統(tǒng)的創(chuàng)始者，豐田的這套混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)至今在運(yùn)行原理和實(shí)際節(jié)油效果上,，相比如今市面上大部分混合動(dòng)結(jié)構(gòu)仍然存在著不小的優(yōu)勢(shì),。

“咖啡法規(guī)”和WLTP循環(huán)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：狼來(lái)了,？

　　在全球節(jié)能減排的大趨勢(shì)下,，各國(guó)對(duì)于燃油汽車(chē)的“緊箍咒”也愈發(fā)嚴(yán)苛：首先對(duì)于車(chē)輛的油耗，頒布了CAFC（企業(yè)平均燃料消耗量,，俗稱(chēng)“咖啡法規(guī)”）標(biāo)準(zhǔn),，其中對(duì)于各類(lèi)車(chē)輛的油耗值有了詳細(xì)的規(guī)定。（關(guān)于中國(guó)的“咖啡法規(guī)”,，請(qǐng)點(diǎn)擊這里：《86停售只是開(kāi)始 詳解中國(guó)CAFC咖啡法規(guī)》）其次,，對(duì)于車(chē)輛的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)也隨之提升，例如中國(guó)即將實(shí)行的國(guó)VI排放標(biāo)準(zhǔn),，主要污染物排放量較國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)需要降低50%左右,。

　　由上表可以看到,，在中國(guó)的“咖啡法規(guī)”中對(duì)于車(chē)輛的油耗標(biāo)準(zhǔn)低到了“變態(tài)”的程度，例如目前市場(chǎng)上銷(xiāo)量最高的A級(jí)轎車(chē)（質(zhì)量在1000kg-1400kg之間）的油耗標(biāo)準(zhǔn)在5.1L/100km之內(nèi)。不僅如此,，在未來(lái)的油耗測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中,，主要國(guó)家也將放棄使用如今廣泛使用的NEDC，而采用新的油耗測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),。

　　目前在歐洲和中國(guó),，對(duì)于汽車(chē)油耗考核的“測(cè)試題”采用了1997年由歐盟更新的NEDC（新歐洲駕駛循環(huán)）標(biāo)準(zhǔn)。NEDC測(cè)試循環(huán)旨在模擬車(chē)輛行駛在歐洲道路環(huán)境下典型的工況,，包括在城市路段走走停停以及高速行駛路況,，從而測(cè)試出車(chē)輛的油耗水平。

　　NEDC自推行以來(lái)得到了眾多國(guó)家的認(rèn)可,，并且在此基礎(chǔ)上不斷提升油耗標(biāo)準(zhǔn),，很大程度上促進(jìn)了節(jié)油減排技術(shù)的發(fā)展。然而,，作為一個(gè)20年前推出的油耗測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),，NEDC的局限性也在不斷顯露。

　　最為顯著的問(wèn)題是不少車(chē)型在NEDC下得出的油耗成績(jī)同實(shí)際使用時(shí)有著較大的差距,。這其中的原因首先是NEDC測(cè)試過(guò)于“實(shí)驗(yàn)室化”：整個(gè)測(cè)試都在實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)鼓上進(jìn)行，通過(guò)轉(zhuǎn)鼓來(lái)模擬車(chē)輛在行駛過(guò)程中的阻力,，忽視了許多其他變量的影響（例如車(chē)內(nèi)空調(diào),、開(kāi)關(guān)車(chē)窗、輪胎胎壓等）,；同時(shí),，模擬車(chē)輛行駛狀態(tài)同實(shí)際情況也有較大的差異——尤其在城市工況下，NEDC模擬的是緩慢均勻加速和減速,，并且還設(shè)定了較長(zhǎng)時(shí)間的空擋怠速狀態(tài),，事實(shí)上，在我們?nèi)粘Ｊ褂玫倪^(guò)程中,，車(chē)輛會(huì)經(jīng)歷更加頻繁的加速/減速過(guò)程,，并且油門(mén)輸入也并非像NEDC模擬的那樣均勻。

　　其次,，越來(lái)越多的廠商學(xué)會(huì)了“應(yīng)試教育”：即依據(jù)NEDC循環(huán)對(duì)車(chē)輛特性進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)校,，這樣一來(lái)可以用更低的成本來(lái)實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”，但是在實(shí)際使用過(guò)程中卻并非如測(cè)試時(shí)那樣省油,，這顯然違背了NEDC的初衷,。

　　在這樣的背景下，由來(lái)自歐盟,、日本和印度的專(zhuān)家在2015年推出了一套關(guān)于輕型車(chē)輛尾氣排放和能耗的新型測(cè)試方法,，即WLTP（worldwide harmonized light vehicles test procedure，世界輕型車(chē)輛統(tǒng)一測(cè)試程序）。

　　WLTP首先對(duì)于車(chē)輛測(cè)試的環(huán)境及車(chē)輛狀態(tài)有了嚴(yán)格的規(guī)定,，比如車(chē)輛負(fù)載,、環(huán)境溫度、行駛阻力以及車(chē)輛擋位等,，其次,，相比NEDC標(biāo)準(zhǔn)，WLTP測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)了10分鐘,，并且車(chē)輛的加速\減速工況更加頻繁,，這樣更加接近車(chē)輛在實(shí)際使用時(shí)的情景。因此在WLTP標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)試出來(lái)的車(chē)輛能耗,，也更具參考意義,。

　　就中國(guó)來(lái)說(shuō)，WLTP隨著國(guó)VI排放標(biāo)準(zhǔn)的推廣逐漸普及成為排放測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),，并且預(yù)計(jì)在2021年成為車(chē)輛能耗測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn),。

　　“咖啡法規(guī)”以及WTLP標(biāo)準(zhǔn)的推廣，對(duì)于各大主機(jī)廠來(lái)說(shuō)可謂壓力重重：若要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限定的能耗水平,，采用新能源技術(shù)為必經(jīng)之路,。

　　根據(jù)中國(guó)《乘用車(chē)燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)》規(guī)定，采用純電動(dòng)技術(shù),、燃料電池技術(shù)或插電式混合動(dòng)力技術(shù)的車(chē)型會(huì)獲得銷(xiāo)量倍數(shù)Wi的優(yōu)惠,，因此生產(chǎn)純電動(dòng)/插電式混動(dòng)車(chē)型在目前來(lái)說(shuō)是車(chē)企快速降低CAFC值的捷徑。但是一方面根據(jù)規(guī)定Wi值會(huì)逐年降低,，另一方面采用純電動(dòng)或插電式混合動(dòng)力技術(shù)的車(chē)型如果沒(méi)有限購(gòu),、補(bǔ)貼等政策傾斜，對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)絕非購(gòu)車(chē)的首選項(xiàng),。

　　得益于電池技術(shù)的發(fā)展,，主流純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程如今已經(jīng)可以媲美燃油車(chē)，但是在極端天氣下的續(xù)航衰減以及充電難,、價(jià)格貴等問(wèn)題仍然讓眾多消費(fèi)者望而卻步,。

　　至于插電式混合動(dòng)力汽車(chē)，大容量電池的加入不僅提升了車(chē)輛自重,，令車(chē)輛在虧電狀態(tài)下油耗升高,，而且侵蝕車(chē)輛乘坐和儲(chǔ)物空間，還提升了車(chē)輛價(jià)格——這對(duì)于主流價(jià)格區(qū)間的車(chē)型來(lái)說(shuō),，采用插電式混合動(dòng)力技術(shù)可謂絲毫沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力,。

　　至于采用P2結(jié)構(gòu)及48V混動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力車(chē)型，可以預(yù)見(jiàn)的是在WLTP標(biāo)準(zhǔn)下油耗水平并不會(huì)十分樂(lè)觀——由于新的標(biāo)準(zhǔn)大幅削減了車(chē)輛停車(chē)怠速的工況,，因此自動(dòng)啟/停系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)被急劇削弱,，此外在測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中高速工況的增加,，也令P2結(jié)構(gòu)車(chē)型純電行駛工況比例降低，從而導(dǎo)致測(cè)試油耗升高,。

　　在這樣的條件下,，豐田HSD混合動(dòng)力技術(shù)的優(yōu)勢(shì)凸顯：高效的混動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)令車(chē)輛在全工況下都可以保證高效運(yùn)轉(zhuǎn)，另外得益于混動(dòng)系統(tǒng)的高普及率和銷(xiāo)量,，整套技術(shù)成本得以降低,，從豐田旗下混動(dòng)車(chē)型的熱銷(xiāo)也可以看出，即便沒(méi)有政策傾斜和補(bǔ)貼,，消費(fèi)者對(duì)于HSD技術(shù)仍有非常高的接受程度,。因此在未來(lái)當(dāng)“咖啡法規(guī)”和WLTP標(biāo)準(zhǔn)雙重限制下，采用高效省油混動(dòng)技術(shù)的車(chē)型憑借著低油耗,、高實(shí)用性和高性?xún)r(jià)比,，在市場(chǎng)上將會(huì)具備明顯的優(yōu)勢(shì)。

豐田開(kāi)放專(zhuān)利 影響幾何,？

　　之前分析到,，在“咖啡法規(guī)”和WLTP標(biāo)準(zhǔn)廣泛普及之后，采用類(lèi)似豐田HSD這樣高效混動(dòng)技術(shù)可能是不少主機(jī)廠商的必由之路,。而豐田在此刻開(kāi)放專(zhuān)利,，并且提供有償技術(shù)援助，對(duì)于不少在技術(shù)路線(xiàn)上“跑偏”的車(chē)企來(lái)說(shuō)是個(gè)非常有誘惑力的選項(xiàng),。

　　根據(jù)豐田的規(guī)劃,，豐田在未來(lái)不僅是一家車(chē)廠，還是一家電驅(qū)技術(shù)集成系統(tǒng)的供應(yīng)商,。其包括混合動(dòng)力和燃料電池技術(shù)在內(nèi)的電驅(qū)技術(shù)可以在各種交通工具公司進(jìn)行推廣，并且還可以作為高校和研究機(jī)構(gòu)的研究樣本,。

　　HSD標(biāo)識(shí)對(duì)于產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的背書(shū)：采用豐田技術(shù)通常意味著出色的油耗和高可靠性的動(dòng)力總成,。對(duì)于新推廣的產(chǎn)品而言懸掛HSD標(biāo)識(shí)很大程度上就是銷(xiāo)量的保障。

　　但與此同時(shí),，豐田全球第一大汽車(chē)廠商的身份也會(huì)令不少車(chē)企有所顧忌——倘若對(duì)豐田旗下的產(chǎn)品構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)威脅,，豐田是否會(huì)一如既往地提供產(chǎn)品和技術(shù)？這就需要雙方拿出契約精神和合作的誠(chéng)意,。

　　事實(shí)上豐田此舉同如今的互聯(lián)網(wǎng)公司類(lèi)似：通過(guò)自己的平臺(tái)化技術(shù)打造“生態(tài)閉環(huán)”,，例如蘋(píng)果的iOS系統(tǒng)，藉此來(lái)提升自身的影響力和技術(shù)壟斷,。當(dāng)然不可否認(rèn)的是,，HSD混動(dòng)技術(shù)的普及對(duì)于全球汽車(chē)的節(jié)能減排來(lái)說(shuō)，有著里程碑式的意義:它可以大幅降低車(chē)輛的能耗和排放水平,，并且是在不犧牲用戶(hù)體驗(yàn)的前提下,。但是對(duì)于如今其他有著類(lèi)似技術(shù)的廠商來(lái)說(shuō),，就是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

　　其中之一就是本田公司,。事實(shí)上關(guān)于混合動(dòng)力技術(shù),，本田起步并不比豐田晚：在第一代普銳斯推出的同期，本田就推出了采用IMA混動(dòng)技術(shù)（采用P2結(jié)構(gòu)）的Insight,，憑借著輕量化和低風(fēng)阻的車(chē)身,，Insight甚至實(shí)現(xiàn)了比普銳斯更低的油耗。但是并不實(shí)用的車(chē)身設(shè)計(jì)和IMA系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題,，導(dǎo)致Insight并沒(méi)有像普銳斯一樣一炮打響,。

　　在2013年，本田推出了i-MMD銳·混動(dòng)技術(shù)并搭載在第九代雅閣上,。這套混動(dòng)技術(shù)采用了雙電機(jī)直連的方式將發(fā)動(dòng)機(jī)同驅(qū)動(dòng)軸解耦,，在低速工況下依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪前進(jìn)，而發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有任何變速機(jī)構(gòu)與其相連,，基本可以時(shí)刻運(yùn)行在最高效率區(qū)間內(nèi),。因此，這套創(chuàng)新的技術(shù)在節(jié)油效果上達(dá)到甚至超過(guò)了豐田的HSD系統(tǒng),。

　　不僅如此,，由于i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)采用了功率更高的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并且整體結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊,，更容易改造成為插電式混合動(dòng)力系統(tǒng),。面對(duì)來(lái)勢(shì)洶洶的豐田，像本田這樣的公司如何回應(yīng)令人期待,。

全文小結(jié)：

　　很多觀點(diǎn)認(rèn)為豐田此舉是為了同發(fā)展迅猛的純電動(dòng)汽車(chē)爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額和未來(lái)的話(huà)語(yǔ)權(quán),，但我認(rèn)為在任何時(shí)候，消費(fèi)者“用腳投票”都是亙古不變的市場(chǎng)規(guī)律：誰(shuí)的產(chǎn)品用戶(hù)體驗(yàn)更好,，性?xún)r(jià)比更高,，更能滿(mǎn)足典型的使用場(chǎng)景需要，誰(shuí)就能取得成功之鑰,。因此,，未來(lái)的新能源汽車(chē)究竟要采用什么樣的技術(shù)路線(xiàn)，目前下結(jié)論還為時(shí)尚早,，而豐田開(kāi)放專(zhuān)利之后,，最大的受益方，應(yīng)該是消費(fèi)者,。（文/圖 汽車(chē)之家 王興宇）