双擎进化史


1997年的大事儿不少。作为中国人,首先想到的自然是香港回归;英国人则肯定记得第一只克隆羊“多利”;而在美国人的记忆中印象最深的估计是索杰纳火星车。不过,在汽车领域、尤其是驱动能源领域,1997年还有一件重要的事情,那就是丰田第一次发布了混动系统。如今丰田在混动领域的绝对领先地位让人羡慕嫉妒恨,然而我们回想当年却会发现,如果没有丰田当年的那份执着,显然就没有混动产业的今天。那么,到底是什么原因促使丰田当年在一片观望的气氛中坚定了对混动的开发;丰田在这个过程中又经历了怎样的困难和波折,并一步步地成为“混动领导者”的呢?



 

时代背景:石油危机与认知差异

上世纪九十年代,在一轮又一轮的石油危机影响之下,汽车厂商们开始注重旗下产品的“节能减排”。然而在“如何应对”这个问题上,各厂商却存在分歧。

 

早期纯电车型

通用早在1996年就量产了一款名为EV1的纯电动车。这算是纯电动领域具备里程碑意义的车型。然而区区一千多辆的总销量,对于环保这个大话题来说无异于杯水车薪。


 

混动代表丰田:寻求电驱动与燃油驱动的结合

此时的丰田并不认为纯电具备实际的可行性。与其做这种几乎没有实际意义的环保噱头,还不如寻求一种切实可以大幅度降低能耗和排放的技术。这项工作,丰田早在19921月发布《丰田地球环境宪章》时就已经开始了。1993年,丰田开启了名为G21的项目。这个项目的核心,就在于如何在传统汽油动力总成的基础上加入电机驱动,从而实现在不改变整体用车体验的情况下,能耗与排放本质性的降低。大家一看就明白了:没错,这就是混动技术最早的背景和雏形。全球所有的混动技术,都是受到这种思路的影响而发展的。


 

早期混动研发的困难重重与丰田的迎难而上

想法虽然有了,但要实现起来的难度却超乎想象。例如到底该如何将两种动力以最佳的方式“混合在一起”,这在当时没有任何经验可循。G21项目团队光尝试的方案,就超过100多种。还有电池寿命的问题,也一度困扰着项目组——众所周知,可靠性是丰田的品牌核心,一项技术如果不耐用,效果再好丰田也是不能接受的。由于难度太大,在启动之初G21曾一度被认为是“不可能完成的任务”。此刻就显露出丰田的决心了,如果没有当初的那份坚持,全球的混动行业可能会是完全不同的另一番景象。



 

技术与演进: E-CVT的核心价值不可估量

混动诞生之初,在基础原理上大家都能达成共识,但是在实现方式上,分歧却很严重。也正是这种分歧的存在,最终才折射出了丰田在混动研究上的贡献和价值。


混动简单的基础原理

混动的基础原理很简单——将发动机高效工况下产生的能量用电池存储起来,然后在面对发动机低效工况时将这部分能量通过电机释放,从而实现“让发动机持续运转在高效工况下”的目的。



 

要想真正实现这一基础原理非常困难

基础原理看似简单,但要想想最终实现这一目标,却相当地考验研发者的实力。前面说过,G21项目组在选择动力“混合方式”时曾遭遇过很大的困扰,做过100多个尝试,才有了这个“双电机+行星齿轮组”的最终方案。可别小看这个方案。丰田能够在近20年的时间里在混动领域独领风骚,此项方案绝对是功不可没的。

 



早期“非丰田”混动采取的策略

我们先来看看同时期的其他厂商都是怎么玩儿的。说起来,可谓简单至极——在变速器里加一个电机,然后再给这个电机配个电池就OK了。理论上,它确实可以实现前面所说的基础原理。然而在实际操作过程中,情况远比这个要复杂。这种简单组合,在很多工况下不仅不节能,反而还会降低效率。事实也证明,以这种结构为基础的混动车,节能效果都相当一般。


 

 

丰田的E-CVT策略在当时看来相当的“开脑洞”

那么丰田又是怎么玩儿的呢?丰田的这套结构现在大家熟悉了觉得没什么,但在当时绝对属于“开脑洞”的设计。设计师彻底摒弃了传统变速器,而是通过双电机加一个行星齿轮组来同时实现动力的混合输出和传动比的改变。这套系统被丰田称作E-CVT,在此之前的百年汽车史上,类似的结构是从未有过的,此项技术由此也成为了丰田双擎的核心所在。

 

良好的体验与效果是关键:绝对领导者的地位是如何形成的

以上这些陈述,估计不是技术发烧友都不大会感兴趣,甚至可能有点看不下去。事实上这虽然解释了丰田混动领先的本质,但从市场的角度,丰田混动之所以如此成功,关键还在于基于这些技术结构所带来的良好体验与效果。

 

实打实的节油效果是丰田混动最硬气的地方

最显著的效果当然还是节油。这也是为何一说到丰田混动就没有争议的最主要原因。因为它的节油能力确实是实打实的、经得起任何挑战的,并且远胜同时代其他品牌的混动车型。这种表现,足以让任何反对者闭嘴。事实上,我们曾不止一次在媒体文章或者论坛的车主反馈里看到类似这样的话——“一直上下班开,油耗居然真的只有45L,太神奇了”。

 

良好的驾驶体验和品质感同样魅力无限

节油只是一方面。丰田混动获得口碑的地方,还包括良好的驾乘体验。发动机与电机的动力被以最理想的方式合二为一。低速电机极佳的扭矩和响应性所带来的加速体验和低噪音低震动特性,这是任何一款同价位燃油车所不能比的。而电机与发动机的这种无缝衔接,又常常让人忘了这是一辆混动车。所有这些目标的实现,不仅要依赖于E-CVT的结构,更需要控制软件在控制方式和算法上的精妙。


 

 

中国市场的飞跃式突破意义重大

截至目前,丰田双擎混动车在全球的累计销量已经突破1000万辆。这是一个了不起的成绩,当然也是其他品牌望尘莫及的。然而在我们看来,这都不是真正的关键所在。丰田双擎发展下一步的看点在于中国市场——飞跃式的突破,有可能进一步改写全球混动格局。

 

丰田混动进入中国市场初期并不顺

基于市场特点与政策取向的不同,丰田双擎混动在进入中国市场的初期表现与火爆的海外市场反差较大。如果换作是别的厂商,很可能将责任推给市场而就此放弃。然而我们注意到了丰田的思路——既然市场不同,那么就做不同的应对策略。

 

混动国产化的应对策略不可小觑

应该说从本世纪初开始,丰田就已经着手针对中国市场特点来布局它的混动战略。这个战略的一个标志性事件,就是TMEC项目的启动。TMEC是丰田汽车研发中心(中国)有限公司的缩写。这个中心成立初期的一个重要任务,就是丰田双擎混动技术的国产化。这个过程,一方面是要将双擎混动的设计与匹配更加契合中国市场的特点,另一方面则是要通过规模化效应来控制成本,让双擎混动能够在不依靠政策和补贴的情况下,与传统能源汽车直接PK性价比。从卡罗拉双擎与雷凌双擎上市后的表现与反馈来看,丰田的这个目标显然已经实现了。


 

结论

在过去的二十年间,丰田混动取得了长足的发展,并成为全球无可争议的“混动一哥”。然而所有这些,包括1000万累计销量、减少7700万吨CO2排放和290亿升石油消耗,还都仅仅只是开始。

一旦形成一种良性循环,丰田混动完全有可能逐步取代传统能源,成为丰田在华销量的主力。基于中国市场基数的庞大,一旦这一目标达成,将大大提高丰田混动在全球的销量与占比,进而带动全球混动产业的快速发展,最终实现“用混动技术解决当下节能减排难题”的终极目标。

 


 

 

Tip:丰田混动的历史脉络

1997

19973月丰田正式对外发布混动系统THS。虽然丰田在混动领域的研发早在1993G21项目上就已经启动,但真正将此项技术以官方名义发布,却是在19973月。这在全球混动领域,也算是具备里程碑式意义了。19978月,全球首款混动版量产车Coaster HEV推出,不过这款车当时只在日本本土市场销售。

199710月,明星级混动车型普锐斯正式发布,并于同年12月正式上市销售。第一代普锐斯的THS由一台1.5L阿特金森循环直列四缸发动机和一台288V永磁交流电机构成。发动机的功率/扭矩分别为58马力/102牛·米,电机的功率/扭矩为40马力/305牛·米,官方最低油耗3.57L/100km

2000

普锐斯全球销量累计突破5万辆。这意味着混动技术在全球动力总成技术领域,已成为举足轻重的一个重要分支。随后的20016月和8月,丰田在日本市场还分别推出了Estima HEV和搭载弱混合动力系统的皇冠。

2002

20023月,丰田混动车型全球累计销量突破10万辆,同年8月,普锐斯单车累计销量突破10万辆。

2003

20034月,丰田正式发布第二代混动系统THS II,并搭载在同年9月推出的第二代普锐斯上。第二代普锐斯的THS II依旧配备1.5L发动机,但功率扭矩提升至77马力/115牛·米。电机电压升级为500V,功率扭矩也提升至68马力/400牛·米。基于这套系统,第二代普锐斯的百公里加速仅需9.7秒,理论最低油耗仅2.82L/100km

除了第二代普锐斯以外,2003年上市的混动车型还包括Alphard HEVDyna·Toyoace HEV,不过都仅限于日本市场。

2005

丰田混合动力车型全球累计销量突破50万辆。同年推出的混动车型还包括Harrier HEVRX400h)、Kluger HEV(汉兰达HEV)。2005年对于丰田混动来说还有一个重要事件——普锐斯被首次引入中国市场,并在一汽丰田投产。

2006

这一年,普锐斯的全球累计销量突破50万辆,很多比较重要的混动车型也相继上市,例如雷克萨斯GS450h、凯美瑞 HEV,以及Estima HEVQuick Delivery 200等。同年10月,美国TMMK肯塔基工厂也开始生产凯美瑞 HEV

2007

2008

丰田混动车全球累计销量突破100万辆,混动旗舰雷克萨斯的LS600h/LS600hL上市销售。20084月,普锐斯实现了累计销量100万辆的突破,皇冠HEV也正式发布,并于5月在日本市场上市销售。

2009

第三代普锐斯诞生,混动系统也得到进一步改进与升级。1.8L发动机取代之前的1.5L,功率/扭矩提高到99马力/142牛·米。电机电压提升至650V,功率扭矩也提升至81马力/207牛·米,理论最低油耗也低至2.63L/100km,实测综合油耗也不过4.3L/100km,再度刷新油耗记录。这一代普锐斯还衍生出了普锐斯α、普锐斯c和普锐斯PHV等多个版本。

2010

凯美瑞·尊瑞在广汽丰田的工厂正式投产,这是继普锐斯之后丰田在中国市场投入的另一款重量级混动车。同年6月,Auris HEV开始在英国TMUK伯纳斯顿工厂生产,并正式上市销售。同年7月,丰田混动车在日本本土市场的累计销量突破100万辆,显现出丰田在日本市场的全面混动化力度。同年9月,普锐斯全球累计销量突破200万辆。这款明星产品也正式在泰国的TMT Gatewau工厂投产。

 2011

普锐斯在日本本土市场创下了315669辆的销量历史新纪录。这不仅显现出普锐斯强大的产品力,同时也折射出日本本土市场对于混动车的青睐程度之高。这一年,丰田混动车型在全球的累计销量也突破300万辆,普锐斯则在日本国内累计销量突破100万辆。

2011年,丰田混动在中国市场也发生了一件大事,那就是TMEC奠基,正式拉开了丰田在中国市场普及混动技术战略的序幕。2016年卡罗拉双擎与雷凌双擎令人吃惊的表现,追溯起来都与2011年发生的这一事件密切相关。这一年,第三代普锐斯也正式引入中国,在一汽丰田丰越工厂投产。

 2012

丰田混动车型全球累计销量突破400万辆,普锐斯累计销量突破200万辆。

2013

丰田混动车型全球累计销量突破600万辆,日本国内累计销量突破300万辆。这一年上市的混动新车包括雷克萨斯IS300h Auris Touring Sports HEV、卡罗拉 Axio·Fieledr HEV、皇冠 Majesta HEV、雷克萨斯GS300h和新一代Harrier HEV

 2015

丰田混动车型全球销量突破800万辆,丰田正式对外发布《丰田环境挑战2050》,提出到2020年实现混合动力车型年销量达到150万辆,累计销量达到1500万辆的目标。

车型方面的大事儿,则是第四代普锐斯的正式发布与上市,以及THS III的问世。在THS III上,丰田对混动系统进行大幅度改进,发动机燃效提升至惊人的40%,并采用了平行轴双电机结构,节油效果更加出众(测试油耗仅2.5L/100km

2015年丰田混动在中国市场最重要的事情,莫过于卡罗拉双擎和雷凌双擎的正式上市。上市初期的配置与价格组合颠覆传统认知,让业界震惊。事后的市场表现证明,丰田在中国市场新的混动战略布局确实是威力巨大。

这一年海外市场发布或上市的混动新车还包括RAV4 HEVIS300h AWDSienta HEV等。

 2016

丰田混动车型全球累计销量突破900万辆。这一年发布的混动新车包括雷克萨斯LC500hC-HRPrius PHVAuris HEV等。在中国市场,丰田则宣布将在2018年引进插电混动版的卡罗拉。

 2017

丰田混动车型全年累计销量突破1000万辆大关。