豐田混動蝶變

甄文媛 郭小杰

“總有一天，中國會接受混合動力”。數(shù)年前，“普銳斯之父”內(nèi)山田竹志這句不是預(yù)言的預(yù)言在如今看來已然成真，無論中國的車企或市場是主動擁抱還是不得不選——動了真格的油耗大限就在眼前。而苦心孤詣堅守混動路線十余年的豐田一直在做的，就是不斷審視自己的混合動力系統(tǒng)技術(shù)，將之改進提升。大約這種“變”，才是永遠的不變。近期，豐田汽車混合動力系統(tǒng)控制開發(fā)部部長阿部真一從日本飛抵中國，向國內(nèi)的同行們亮出了豐田油電混合技術(shù)上的最新舉措。對汽車行業(yè)而言，豐田在這一領(lǐng)域的動向不僅明確了混合動力汽車（HEV）進一步節(jié)能減排的方向和潛力，其具體的技術(shù)路徑及做法也有重要的借鑒意義。

HEV再進化

“700萬輛”是到今年9月末豐田全系混合動力車型（包括外插充電式混合動力車）在全球的累計銷量。而在此前，有資料顯示，豐田從1997年開始在日本銷售全球首款量產(chǎn)混合動力汽車“PRIUS普銳斯”，完成第一個百萬銷量歷時10年，實現(xiàn)第二個百萬銷量用時兩年，而達到第七個百萬銷量僅用9個月的時間。在這數(shù)年中，有“混動第一車”之稱的普銳斯已進化至第三代車型?！叭绻麑?997年第一代普銳斯和現(xiàn)在的車型對比一下就能看到清晰的變化，從技術(shù)層面來講已經(jīng)有了大幅改進，現(xiàn)在還有較大的改進空間?！睋?jù)阿部真一透露，“在有效改善油耗和實現(xiàn)減排方面，現(xiàn)在豐田的HEV系統(tǒng)和汽油車系統(tǒng)相比，其提升率已經(jīng)可以達到30%?50%?！?/p>

對油電混合動力技術(shù)而言，實現(xiàn)進化的核心主要是電子/電氣零部件的改善。阿部真一以逆變器（PCU）的改善措施為例進行介紹，由于油電混合技術(shù)的能量輸出25%來自逆變器，從提升燃油經(jīng)濟性的角度考慮，減少PCU的功率損耗是關(guān)鍵。經(jīng)過豐田的不斷改進，目前PCU的電氣損失已經(jīng)降低了75%。

其中一個重要的材料發(fā)現(xiàn)便是碳化硅（SiC）。據(jù)了解，豐田汽車在與電裝公司的共同合作中發(fā)現(xiàn)，碳化硅與硅相比，功率損失僅為后者的1/10，輸出頻率卻相當(dāng)于硅的10倍，性能優(yōu)異?！疤蓟韫β拾雽?dǎo)體可有效減少68%的PCU損耗，而更低的PCU損耗意味著能實現(xiàn)更低的油耗。搭載碳化硅功率半導(dǎo)體的新一代HEV試驗車，已經(jīng)實現(xiàn)油耗改善提升5%。”據(jù)阿部真一介紹，豐田汽車按照J(rèn)C08工況設(shè)定的開發(fā)目標(biāo)則為10%。針對這些最新的改善情況，阿部真一明確表示其實仍有潛力可挖：“當(dāng)然，在這之后還需繼續(xù)自我挑戰(zhàn)，像這樣的技術(shù)改善今后也會繼續(xù)。”

HEV如何闖“國Ⅴ”關(guān)

如今的中國傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)，不僅頭懸百公里5L的油耗利劍，環(huán)保法規(guī)也在層層加碼，明年全國國四，后年就是國五、京6。據(jù)報道，今年10月底發(fā)改委等12部委聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于統(tǒng)籌加快推進機動車污染綜合防治方案的通知》，要求珠三角、長三角和京津冀等區(qū)域在2016年全部實施國五?！侗本┦?013-2017年清潔空氣行動計劃》更明確提出2016年力爭實施第六階段機動車排放標(biāo)準(zhǔn)。

“隨著今后技術(shù)的不斷進步，油電混合動力車無論是小排量還是中排量都比汽油車低，減排方面現(xiàn)在按國五工況的排放標(biāo)準(zhǔn)衡量也輕松過關(guān)。”針對中國的排放法規(guī)，阿部真一更加看好HEV，并很有信心地提出，“節(jié)能車中能夠同時確保顯著油耗改善和減排效果的只有HEV”，因為“油電混合動力車是發(fā)動機和電機共同分擔(dān)工作實現(xiàn)動力傳輸，所以不光能實現(xiàn)能源節(jié)約還能使排放的尾氣更加清潔，HEV同時具有確保節(jié)能和減排的雙重效果”。

對傳統(tǒng)汽油車而言，阿部真一認(rèn)為，要想在技術(shù)層面做好排放工作，要解決三個問題：一是觸媒暖機所需時間長速度很慢，二是空燃比偏離了理論值，控制在正確的理論值范圍內(nèi)很重要，三是空燃比傳感器還沒熱就不得不啟動發(fā)動機。解決了以上三個課題，就能夠減少尾氣污染物排放?！耙?5℃的冷機啟動情況下尾氣排放情況”為例，阿部真一指出，“由此可見污染物幾乎都是在發(fā)動機剛啟動后排放的”，而“大多數(shù)HEV有電機輔助功能并能實現(xiàn)EV行駛，因此具有解決冷機啟動時的減排潛力”。

豐田HEV采用的尾氣處理方法主要包括兩個方面，第一是首先通過觸媒將發(fā)動機產(chǎn)生的尾氣進行凈化，第二是通過A/F傳感器感知發(fā)動機直接排放的尾氣濃度后，向燃料噴射裝置反映，并有效活用觸媒再次對排氣進行凈化。在這一步中，尾氣進入觸媒后處理的關(guān)鍵一環(huán)在于A/F傳感器，利用觸媒將CO、NMOG、NOx同時凈化，這三種有害成分與空氣的占比被叫做空燃比，所以正確地將空燃比控制在理論值附近至關(guān)重要。而且，需要注意的是，“A/F傳感器盡早暖機非常重要”，因為“傳感器不達到600℃的高溫狀態(tài)就無法正確地檢測空燃比，通過內(nèi)藏加熱器來加熱傳感器達到高溫狀態(tài)最快也要在10秒鐘以后”。

“將HEV車型和汽油車從觸媒暖機熱量、空燃比和發(fā)動機轉(zhuǎn)速三個方面進行對比，可以看出HEV技術(shù)能夠解決污染物減排的課題?！卑⒉空嬉蝗缡强偨Y(jié)，并進一步做出詳細解釋：對HEV車型而言，發(fā)動機和電機的功率比例可以自由地變化。首先，電機的存在使觸媒暖機所需的熱量無需削減并且保證車輛正常行駛，電機用于驅(qū)動，發(fā)動機就可以集中精力實現(xiàn)并強化觸媒的暖機，由此縮短觸媒暖機所需時間，凈化率高；其次，負(fù)荷產(chǎn)生變動的行駛由電機驅(qū)動，發(fā)動機負(fù)荷穩(wěn)定，因此空燃比容易控制在理論值，污染物凈化率高；再次，電機進行車輛啟動，可以在A/F傳感器暖機完成后再啟動發(fā)動機，這樣就能夠從開始正確地控制燃料噴射量。

“我們認(rèn)為，從能源消耗和排放兩方面來講最佳或者說唯一的解決途徑就是油電混合技術(shù)車型。因為對于新能源汽車來講，這兩方面沒有任何問題，但基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的普及勢必還需要較長時間?！卑⒉空嬉辉俅巫龀鰪娬{(diào)，他以及他所在的豐田汽車始終堅信自己對汽車技術(shù)發(fā)展規(guī)律的判斷，即便在中國市場屢屢受挫也始終不悔這一早已經(jīng)看透的“最現(xiàn)實不過”的選擇，只是要想讓這一路線走得長遠，發(fā)揮盡可能多的作用，不斷改進、最終實現(xiàn)產(chǎn)品的蛻變是必須要堅持的。

[記者手記：]

“總有一天”的智慧

聽完阿部真一先生從日本帶來的HEV最新技術(shù)進展的詳解，雖然記者本人并非技術(shù)工作者，無法領(lǐng)會其中精義所在，但仍能再次從中感受到豐田這些年來在混動事業(yè)上執(zhí)著的付出。這次所聽到的關(guān)于節(jié)能減排的最新進展還只是冰山一角。正是這一個個看起來不那么惹眼的最新進展，不僅支撐起外界能直觀看到的豐田混動車型的700萬全球銷量，第三代普銳斯和各種車型的混動版，也讓豐田在這條路上走得更堅定，更遠，并時時提醒自己不忘記：當(dāng)初為何而出發(fā)。

數(shù)年來，比起在全球車市的春風(fēng)得意，豐田的混合動力車型在中國這一全球最大的汽車市場上的日子并不算好過。但這并不影響豐田在中國那些看似“固執(zhí)”的舉動：資料顯示，豐田在華推出的混動車型有七款產(chǎn)品，核心的產(chǎn)品主要有三款，即凱美瑞·尊瑞、雷克薩斯CT200h和普銳斯。不僅如此，2011年，豐田選址江蘇常熟籌建豐田（中國）汽車研發(fā)中心，并表示將以新能源研發(fā)為重心，推動新能源技術(shù)的落地；2012年3月，豐田（中國）在北京舉行豐田中國云動計劃啟動儀式，加速在中國的發(fā)展，并發(fā)布了代表油電混合動力技術(shù)潮流的“雙擎”概念；2013年11月，豐田在中國江蘇常熟舉行了汽車研發(fā)中心的竣工儀式，投資近7億美元，以推進HEV的國產(chǎn)化開發(fā)。2015年，豐田計劃在華投放卡羅拉和雷凌的混動版車型。

如果從2006年豐田拿出最得意的油電混動車型普銳斯走進中國算起，迄今為止八年苦攻堅守也未見明顯起色。盡管豐田高層明確表示“in China for China”，卻在中國政策環(huán)境“唯純電動至上”的那些年里沒有“入鄉(xiāng)隨俗”，在國內(nèi)各方人士都在探索或者爭論“哪種路線更好”時不曾被亂花迷眼，只是咬定“混動”不放松，執(zhí)著地邊做市場推廣邊做技術(shù)改進。豐田堅信，“總有一天”，而在這一天之前，坐數(shù)年“冷板凳”只是規(guī)律使然。人類科技史上無數(shù)的事例都說明，一種先進技術(shù)從出現(xiàn)到被市場認(rèn)可、消費者完全接受總要經(jīng)歷一段或長或短的“寂寞”。更何況，豐田混合動力汽車初入華的那些年，各種因素疊加之下真的“時不我與”。在全球排放法規(guī)和油耗限值日趨嚴(yán)格的大背景下，提高燃油經(jīng)濟性的同時還要減少尾氣排放是各國汽車廠商共同的最大課題。大勢如此，豐田始終明白，中國市場也“總有一天”，而在這一天之前，豐田只要“盡人事，順形勢”。

如果說率先推出混合動力系統(tǒng)表現(xiàn)出一種洞察技術(shù)先機的智慧，一種“敢為天下先”的沖勁與勢頭。當(dāng)初即便在中國市場上“普銳斯們”不吃香、政策環(huán)境高捧“純電動”的情況下，也不急于拿出已有研究的純電動車型，甚至不見任何迎合的跡象，這又體現(xiàn)出老子三寶中“儉”與“不敢為天下先”的智慧，即克制奢欲，不急于貪多、貪快，不盲目跟風(fēng)，順應(yīng)自然，服從規(guī)律，顧全大勢而舍一隅之小勢。因為按規(guī)律辦事，總會守得云開見月明，因為“總有一天”。

再看中國汽車產(chǎn)業(yè)，輾轉(zhuǎn)數(shù)年，終于，各方都不得不承認(rèn)，混動路線才是當(dāng)前最現(xiàn)實、最成熟的選擇。對業(yè)內(nèi)人士而言，其實不是現(xiàn)在才恍然大悟，其實不是從一開始只有豐田現(xiàn)實而國內(nèi)的企業(yè)就不現(xiàn)實。只是，或許心存僥幸，或許無奈于環(huán)境，或許還有很多復(fù)雜因素，國內(nèi)車企更多服從了另一種“現(xiàn)實”。如今轉(zhuǎn)了一大圈，驀然回首，驚覺要補的“課”已有太多。好在，亡羊補牢，猶未晚矣。道法自然、順勢而為是中國的智慧，也是豐田在混動事業(yè)上的實踐給中國汽車產(chǎn)業(yè)的啟示。畢竟，就像人類很難超越自己所處的歷史時代，無論是豐田，還是中國汽車產(chǎn)業(yè)，也都翻不出規(guī)律的五指山。