混合动力   32 个讨论,0 个关注

各大汽车厂研发强混车型是如何从技术上规避丰田混动专利的?目前有哪些主要类型呢?

日系三大车企(两田和日产)的混合动力技术有什么区别?

混合动力和涡轮增压的技术哪一个更有前景?为什么混合动力在日本和美国更流行,而涡轮增压则在欧洲大行其道?

未来的新能源汽车究竟是纯电动、混合动力还是燃料电池汽车的天下?

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

混合动力技术只是一种未来电动汽车的过渡技术吗?

什么是所谓的混动汽车电机和电控技术?

ECU控制策略开发有哪些值得学习的著作?

串联混合动力有什么优缺点?

比亚迪唐不充电为什么不如雷克萨斯 RX450h 省油?

长期来看,电动汽车是否一定会彻底取代燃油汽车?

串联混合动力有什么优缺点?

比亚迪唐不充电为什么不如雷克萨斯 RX450h 省油?

长期来看,电动汽车是否一定会彻底取代燃油汽车?

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

混合动力技术只是一种未来电动汽车的过渡技术吗?

什么是所谓的混动汽车电机和电控技术?

ECU控制策略开发有哪些值得学习的著作?

串联混合动力有什么优缺点?

比亚迪唐不充电为什么不如雷克萨斯 RX450h 省油?

长期来看,电动汽车是否一定会彻底取代燃油汽车?

日系三大车企(两田和日产)的混合动力技术有什么区别?

混合动力和涡轮增压的技术哪一个更有前景?为什么混合动力在日本和美国更流行,而涡轮增压则在欧洲大行其道?

未来的新能源汽车究竟是纯电动、混合动力还是燃料电池汽车的天下?

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

混合动力技术只是一种未来电动汽车的过渡技术吗?

什么是所谓的混动汽车电机和电控技术?

ECU控制策略开发有哪些值得学习的著作?

串联混合动力有什么优缺点?

比亚迪唐不充电为什么不如雷克萨斯 RX450h 省油?

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匿名用户

Kevin Chow 回答了问题 2016-10-05 10:479 个回复 不感兴趣

ECU控制策略开发有哪些值得学习的著作?

赞同来自:

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@张文川 谢谢认可。

我的学习模式:读万卷书,行万里路,高人引路,自己去悟。
通过读书获取系统的、初级的专业知识;不断地实践,有效积累;实践中遇到难题时查阅相关书籍的具体章节以及专利、论文寻找灵感,站上巨人的肩膀;抓住一切机会与牛人切磋探讨印证;不断... 显示全部 »
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@张文川 谢谢认可。

我的学习模式:读万卷书,行万里路,高人引路,自己去悟。
通过读书获取系统的、初级的专业知识;不断地实践,有效积累;实践中遇到难题时查阅相关书籍的具体章节以及专利、论文寻找灵感,站上巨人的肩膀;抓住一切机会与牛人切磋探讨印证;不断地归纳总结。

下面从控制策略、工具使用两个方面推荐能够“获取系统的、初级的专业知识”的书籍。。

1.控制策略

1-1.发动机控制

https://pic1.zhimg.com/98904e124b1a4c1e2f5de4835932c9a8_b.jpg
https://pic1.zhimg.com/98904e124b1a4c1e2f5de4835932c9a8_b.jpg

Amazon.co.jp: 新電子制御ガソリン噴射 (自動車工学シリーズ): 藤沢 英也, 小川 王幸, 小林 久徳, 棚橋 敏雄: 本

这是我极为推崇的一本书。

刚开始学发动机控制那会儿,读完公司内部的控制策略技术文档之后只知其然而不知其所以然。
向老员工请教,但牛叉的老员工都在忙,他们心情好的时候会给我解说几句,心情不好的时候就懒得理我了。
感谢这本书。。

对了,这本书有中文版
《最新电控汽油喷射》 藤沢英也, 小林久德, 小川王幸, 棚桥敏雄, 林学东【摘要 书评 试读】图书


1-2.新能源汽车

读了10多本相关的书籍了,很遗憾,到目前为止没有遇到像《 新電子制御ガソリン噴射 》这样的。
如果非要推荐一本,那就它好了

https://pic3.zhimg.com/a00da65635415601fbec33e110e142c2_b.jpg
https://pic3.zhimg.com/a00da65635415601fbec33e110e142c2_b.jpg
这本书对新能源汽车以及电机、电池的控制策略有个大致的介绍。
初学者了解这些就足够了。

2.工具

下图是dSPACE提的V模式。
※关于V模式,参考: 汽车开发中的快速原型和基于模型设计的区别 dspace 有什么作用? - 知乎用户的回答
https://pic3.zhimg.com/f2fd662233340afb34df8d53bfefa88e_b.jpg
https://pic3.zhimg.com/f2fd662233340afb34df8d53bfefa88e_b.jpg
控制策略开发工程师的职责一般包括红框中的功能(算法)设计、快速控制原型。
功能设计一般要求掌握C语言(姑且将编程语言看作一种工具);若采用基于模型的开发方法,还要求掌握Matlab/Simulink/Stateflow。

2-1.C语言

参考: 想学 C 语言,有没有经典的书? - 编程语言

个人推荐: C Primer Plus

书里面的例题,最好动手敲一遍、运行一下。

2-2.Matlab/Simulink/Stateflow

参考: 学习 MATLAB 有哪些书籍是值得推荐的? - 专业书籍推荐

我的回答“到目前为止,对我帮助最大的是Matlab的帮助文档。”是认真的。
很负责任地说,学习Matlab/Simulink/Stateflow,最好、最权威的“书籍”是Mathworks提供的帮助文档。

如果是第一次接触Simulink、Stateflow,
建议从头到尾读一遍Simulink、Stateflow帮助文档的“Getting Started”。
“Getting Started”里的建模案例,建议动手实践一遍。

2-2-1.Simulink

https://pic1.zhimg.com/93163a5f3b8da6eeb5378bb6835727ac_b.jpg
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2-2-2.Stateflow

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2-3.快速控制原型

dSPACE的快速控制原型包括硬件和软件底层。
- 硬件:MicroAutoBox/AutoBox + RapidPro
- 软件底层:RTI

学这个需要硬件。
建议从事相关工作之后,有需求时读dSPACE提供的文档。
(自己买一套?好吧,MicroAutoBox、RapidPro都是数十万RMB的东东。。)

不管是针对硬件,还是针对软件RTI,dSPACE都提供了详尽的文档。
大致读一遍这些文档之后开始实践,遇到百思不得其解的问题联系dSPACE就OK了。

——————
收藏之前请先点赞。。
要么出现5分钟换电池的黑科技
要么出现一次充电续航5000公里的黑科技
否则我都不会选择纯电动汽车。

买个车是享受想去哪去哪的自由的,不是出个远门还得到处找充电桩的。

目前来看还是只有丰田的非插电混动能在省油、经济、方便三点做到很好的平衡。
不过10年很长... 显示全部 »
要么出现5分钟换电池的黑科技
要么出现一次充电续航5000公里的黑科技
否则我都不会选择纯电动汽车。

买个车是享受想去哪去哪的自由的,不是出个远门还得到处找充电桩的。

目前来看还是只有丰田的非插电混动能在省油、经济、方便三点做到很好的平衡。
不过10年很长,什么都不好说。
我也希望会有黑科技尽快问世,毕竟受益的还是我们人类自身。
谢谢邀请。

这个要解释起来真的好复杂。简单来说就是,丰田(雷克萨斯)的混动系统比比亚迪的动力系统有更佳的能量利用率。

比亚迪的混动系统属于插电式混合动力,其主要的特点就是可以用电动机单独驱动车辆行驶几十公里的行程。
丰田的混动系统属于强混合动力(按照电机在... 显示全部 »
谢谢邀请。

这个要解释起来真的好复杂。简单来说就是,丰田(雷克萨斯)的混动系统比比亚迪的动力系统有更佳的能量利用率。

比亚迪的混动系统属于插电式混合动力,其主要的特点就是可以用电动机单独驱动车辆行驶几十公里的行程。
丰田的混动系统属于强混合动力(按照电机在动力系统工作中所占比重划分)。
(以上其实没啥意义)

丰田混合动力不光是因为普锐斯是第一款量产混动车,而且以高效而闻名,高效来自2处:阿特金
森循环发动机和E-CVT变速器。

阿特金森循环因为其活塞的做工行程比压缩行程要长,所以在做功的时候可以比奥托循环(一般发动机的活塞等行程循环)更充分的利用完燃烧爆炸的能量。
(这里举例说明一下,这个发动机热效率多高呢,最近曝光的第四代普锐斯用的阿特金森发动机,据说热效率达到了40%,这是目前量产的汽油机里热效率最高的)

E-CVT变速器,这个变速器结构简单,但是解释起来非常困难。变速器主题是两台电动机和一个行星齿轮组。
齿轮组的外环通过主减速齿轮(尾牙)连接到驱动轮,同时主电机(2号电机、MG2)也连接在这个外环齿轮上。齿轮组的太阳轮则连接次电机(1号电机,MG1)。发动机输出轴则直接与行星轮相连(行星轮全都是一样大的,且与其他齿轮等距)。
可以看到,整套传动系统没有离合器、液力变矩器之类的东西,这个是变速器更加高效的原因之一。其次该变速箱可以调节MG1、MG2、引擎的工作状态,达到最佳的动力输出,并一有机会就回收能量作为电能(减少能量浪费)。
关于CVT的工作,具体了解新车评网的这篇文章:
ECVT工作原理学习笔记_federalagent的用车日记
还有这个视频: http://v.youku.com/v_show/id_XNDk5NDU4MjAw.html?firsttime=240&from=y1.9-4

另外有个有意思的地方,因为插电式混动可以纯电行程较远的距离,所以如果只是市内代步用车的话(纯电行驶范围内)。插电式混动其实更加 省钱 ,毕竟丰田混动的电能全部来源于发动机(能量回收也是要开起来后才有得回收,另外丰田混动系统,发动机要保持工作温度,冷启动要暖车的),而插电式可以用市电充电。
而丰田混动相比插电式,优势就是纯电以外的行驶距离,和不需要专门的停车充电需要(寸土寸金的市内还是比较重要的一点)

对了,丰田的这一代普锐斯还有插电式版本,但是没有能够引进。
匿名用户

ninja yamado 回答了问题 2016-10-07 12:385 个回复 不感兴趣

串联混合动力有什么优缺点?

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http://image2.qiniudn.com/26682-f6cd7e69137092201a464eea4fe5b12d
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http://image2.qiniudn.com/26682-f6cd7e69137092201a464eea4fe5b12d
https://pic1.zhimg.com/8a235d3e6a1485c38e2a1d5f03a5aaa4_b.jpg
说白了就是把发动机变成发电机保持在最佳燃烧效率给电池组发电,电池在供电给电机以驱动车子,化学燃料的燃烧利用效率是高了,看上去是减少了油料的浪费较少排放而且还可以利用电机进行动能回收,但是你要考虑到另外一方面车身的重量同时也大大增加了,因为你的车非但保留了一套完整的汽油机动力系统而且还增加了一大块电池组和四个轮毂电机(你说的是越野车,所以应该要有四个以上的电机),所以可以先回答你第一个问题。
1. 山地公路和越野中,考虑到动力回收,燃油效率是否会比传统方式更高?
这取决于你所处的地形,整车的重量以及电机的功率,地形较为崎岖但你的车身太重而电机功率不足以驱动那就是不行,由于你没有给出一个这种车的具体性能指标,所以我只能告诉你大的方向上要在这三者之中取得合适的平衡,设计指标是要克服多大的坡度,怎样的路况,车身的重量需要限制在多少,轮毂电机需要多少功率等性能指标。
至于第二个问题,你可以先看看菲斯克卡玛的设计,它就是一辆高性能的串联式混合动力汽车
http://image2.qiniudn.com/26682-9d230f154d4733cc4df4fc87821e053d
https://pic1.zhimg.com/fb2414ee09f683c0c506eaea068e0e28_b.jpg
机械传动部分是否会大幅度简化?只能说有一定的转化,但也只是把传动轴变成了电池而已,而电池供能给四个轮毂电机,它的机械传动是简化了,但是电子传动却变得复杂了。
3. 使用轮毂电机,是否可以提高机动性能?可靠性如何?
提高机动性能这一点是可以肯定的,有了轮毂电机你的车四个轮都能旋转,能做出原地360度旋转都是可以的,至于可靠性则不取决于轮毂电机,而是取决于你的轮毂和悬挂系统的可靠性。而如果你想讨论轮毂电机本身的可靠性,我能告诉你的轮毂电机也仅仅是电机的一种而已,但也有一百多年的历史了,设计上的可靠性不是问题,问题是由谁生产和用什么材料而已。
4. 使用电池作为缓冲合适(寿命低吗),还是超级电容合适(掉电快吗)?
首先你要知道串联式混合动力车的电池并非像电脑的缓存那么简单,发动机充电功率和供应轮毂电机的放电功率是不一致的,所以电池在这里面并非简单的只是缓冲作用更多是储存作用,而超级电容明前并未大量实际应用,本人对其了解也仅限于纸面数据,因此你可以先参考知乎相关的问题了解一下: 未来超级电容会成为手机、移动设备甚至电动汽车的主流电能存储设备吗? - 电池技术
5. 成本有多高?
成本是要具体计算的,所以只能给你一个大概的概念,你要减轻车身重量那么所有零件都要高度集成并且精简,电池组则需要高密度材料的电池,而且你的车身会需要铝合金和碳纤维这些材料,如果你想越野性能优越那么悬挂和轮毂也必须使用坚固耐用的材料,这些花费必然是不会成为一个普及大众的价格。
匿名用户

Kevin Chow 回答了问题 2016-10-07 12:389 个回复 不感兴趣

ECU控制策略开发有哪些值得学习的著作?

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@张文川 谢谢认可。

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@张文川 谢谢认可。

我的学习模式:读万卷书,行万里路,高人引路,自己去悟。
通过读书获取系统的、初级的专业知识;不断地实践,有效积累;实践中遇到难题时查阅相关书籍的具体章节以及专利、论文寻找灵感,站上巨人的肩膀;抓住一切机会与牛人切磋探讨印证;不断地归纳总结。

下面从控制策略、工具使用两个方面推荐能够“获取系统的、初级的专业知识”的书籍。。

1.控制策略

1-1.发动机控制

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Amazon.co.jp: 新電子制御ガソリン噴射 (自動車工学シリーズ): 藤沢 英也, 小川 王幸, 小林 久徳, 棚橋 敏雄: 本

这是我极为推崇的一本书。

刚开始学发动机控制那会儿,读完公司内部的控制策略技术文档之后只知其然而不知其所以然。
向老员工请教,但牛叉的老员工都在忙,他们心情好的时候会给我解说几句,心情不好的时候就懒得理我了。
感谢这本书。。

对了,这本书有中文版
《最新电控汽油喷射》 藤沢英也, 小林久德, 小川王幸, 棚桥敏雄, 林学东【摘要 书评 试读】图书


1-2.新能源汽车

读了10多本相关的书籍了,很遗憾,到目前为止没有遇到像《 新電子制御ガソリン噴射 》这样的。
如果非要推荐一本,那就它好了

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这本书对新能源汽车以及电机、电池的控制策略有个大致的介绍。
初学者了解这些就足够了。

2.工具

下图是dSPACE提的V模式。
※关于V模式,参考: 汽车开发中的快速原型和基于模型设计的区别 dspace 有什么作用? - 知乎用户的回答
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控制策略开发工程师的职责一般包括红框中的功能(算法)设计、快速控制原型。
功能设计一般要求掌握C语言(姑且将编程语言看作一种工具);若采用基于模型的开发方法,还要求掌握Matlab/Simulink/Stateflow。

2-1.C语言

参考: 想学 C 语言,有没有经典的书? - 编程语言

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书里面的例题,最好动手敲一遍、运行一下。

2-2.Matlab/Simulink/Stateflow

参考: 学习 MATLAB 有哪些书籍是值得推荐的? - 专业书籍推荐

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很负责任地说,学习Matlab/Simulink/Stateflow,最好、最权威的“书籍”是Mathworks提供的帮助文档。

如果是第一次接触Simulink、Stateflow,
建议从头到尾读一遍Simulink、Stateflow帮助文档的“Getting Started”。
“Getting Started”里的建模案例,建议动手实践一遍。

2-2-1.Simulink

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2-2-2.Stateflow

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2-3.快速控制原型

dSPACE的快速控制原型包括硬件和软件底层。
- 硬件:MicroAutoBox/AutoBox + RapidPro
- 软件底层:RTI

学这个需要硬件。
建议从事相关工作之后,有需求时读dSPACE提供的文档。
(自己买一套?好吧,MicroAutoBox、RapidPro都是数十万RMB的东东。。)

不管是针对硬件,还是针对软件RTI,dSPACE都提供了详尽的文档。
大致读一遍这些文档之后开始实践,遇到百思不得其解的问题联系dSPACE就OK了。

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Kevin Chow 回答了问题 2016-10-07 12:389 个回复 不感兴趣

什么是所谓的混动汽车电机和电控技术?

赞同来自:

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谢 @Sean 邀。

http://image2.qiniudn.com/26682-81e652c7bf0334265de5016b13327cd2
https://pic1.zhimg.com/634b0a699b49d6ed301b9d... 显示全部 »
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谢 @Sean 邀。

http://image2.qiniudn.com/26682-81e652c7bf0334265de5016b13327cd2
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关于 混合动力汽车的控制器
VCU:整车控制器。司令官,EMS、PCU、BMS都是他的小弟。VCU负责将司机的操作(踩油门、刹车)转换为整车的驱动力需求,然后根据BMS反馈的当前电池电量等车辆状态、按照一定的算法将整车驱动力分配给发动机、电机执行。比如说,司机踩下60%的油门,VCU判断需要300Nm的整车驱动扭矩,VCU命令发动机输出180Nm、命令电机输出120Nm。
EMS:发动机管理系统。负责发动机的控制。接收到VCU命令“输出180Nm的扭矩”时,若发动机当前状态许可则控制发动机输出180Nm的扭矩。 PCU:电机控制器。负责电机的控制。接收到VCU命令“输出120Nm的扭矩”时,若电机当前状态许可则控制电机输出120Nm的扭矩。 BMS:电池管理系统。负责电池的控制。随时向VCU报告电池当前的电量、允许的最大充放电功率等,这样VCU可以做出合理的控制避免电池放干或充爆。 然后是 控制策略 ,“按照一定的算法”具体是按照什么样的算法呢?
先看两张图
(原谅我,网上搜的图)
第一张,发动机万有特性。横轴为发动机转速,纵轴为发动机有效扭矩。
图中的244、310等数字代表发动机的燃油消耗率。
从图中可看出,发动机工作在不同的转速、扭矩点,其油耗有区别。
在发动机转速2700rpm~3300rpm、扭矩80Nm~120Nm附近此款发动机油耗最佳。
http://image2.qiniudn.com/26682-bb82bb88f0ec72ab5ec0f83a0407198f
https://pic3.zhimg.com/ac05b0f03e041703020ee6b7b2f4f932_b.jpg

第2张图
电机效率MAP,横轴为转速,纵轴为扭矩。
颜色代表效率。
由图可知,电机工作在不同的转速、扭矩点,其效率有区别。
在4000rpm、60Nm处,电机效率达到了90%;而在12000rpm、0Nm处,电机效率在70%以下。
http://image2.qiniudn.com/26682-71bc45bc71111429f31782864513286f
https://pic3.zhimg.com/13b579c8bfd7383a86deb38bd68306ea_b.jpg
扭矩分配的策略是系统效率最佳 ,最理想的情况是发动机、电机都工作在效率最高的点。
但那是理想情况。
发动机转速、电机转速往往与车速成比例关系。车速越高,一般要求的发动机转速、电机转速越高。所以发动机不可能一直工作在油耗最佳的2700rpm~3300rpm。电机也一样。
发动机、电机输出的扭矩需要随着司机踩油门、踩刹车的操作而变化。
因此,发动机、电机往往不能工作在最佳工作点。
一般的做法是 选择系统能耗相对最佳(油耗+电耗)的发动机、电机稳态工作点,然后控制发动机、电机工作在该工作点。
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感谢 @刘尧 邀请。

这个问题很大,涉及的争论也很多。特别是,所涉及的争论不仅仅是为了求真求是,还涉及巨大的利益团体(汽车集团、电网、石化等……)。我并无信心全面完整地回答这一问题,只在这个问题的几个关键点上发表一下个人的观点,仅供参考。
1. 世界范围... 显示全部 »
感谢 @刘尧 邀请。

这个问题很大,涉及的争论也很多。特别是,所涉及的争论不仅仅是为了求真求是,还涉及巨大的利益团体(汽车集团、电网、石化等……)。我并无信心全面完整地回答这一问题,只在这个问题的几个关键点上发表一下个人的观点,仅供参考。
1. 世界范围来看,主流观点依然认为化石能源会在可预见的时间内枯竭。从中国的角度来看,在中国崛起、以老二的身份向老大的地位发起冲击的关键战略时期,石油危机显得更加剧烈、紧迫,已经成为影响这个战略目标的潜在因素。若非如此,中国没有必要在国家层面去如此强力地对单个行业施加如此深远的政策影响。
2. 战略的、长期的目标是“油改电”,那自然纯电动更彻底,混合动力是过度。而现实的、短期的问题是纯电动续航里程不足,无法满足消费者需求,因而无法利用市场这个最有力的、最有效率的杠杆来翘动战略级的目标。限于现实的、短期的问题,目前的情况就是混合动力是主流的,纯电动是支流的。
—— 由此可见,技术路线并不仅仅是由技术本身的性质决定的,更多的是由“需求”驱动的。综合的需求,往往是长期的、战略的需求与现实的、短期的需求的折衷与结合。
从需求驱动的角度来看,混合动力确实是纯电动的“过渡技术”(或者称为是“过渡方案”更合适)。但必须承认,在说这句话的时候纯电动不免感到很害躁——因为混合动力技术综合来看更复杂、更巧夺天工,在科技树上怎么看混合动力技术都不是纯电动的“过渡技术”

假如我理解了题主的困惑,那我再重新表述一下,看是否合适:“为啥混合动力技术既难又不彻底省油,而现在又占据了市场的主流, 这是不是人类/中国的科技树点错了? ”
事实上,确实可以这样理解。人类的科技树,很多是相互关联的:没有技术A就不可能有技术B;而又有很多技术是并行发展的。若时间回到100多年前就会发现,当内燃机/外燃机/电机三条科技树在汽车应用上互相竞争角逐的时候,外燃机科技树比内燃机略慢了几年,失去了福特的青睐败下阵来,从此再与汽车无缘。
而电机科技树则更是一把鼻涕一把泪,老子电机不知道比内燃机高明到哪去啊——在内燃机大横其道一百年后,燃烧学家还搞不清楚气缸里发生了什么,如果内燃机理论是大海,那么发动机专家还只是在海边拣贝壳的小孩子。而电机则是先理论模型(法拉第、洛伦兹、麦克斯韦)再设计,精巧得不得了,IEEE一帮老流氓专家已经成精了,把电机理论吃透了导致后人都没难以再挖坑靠学术混饭吃,几个公式就可描述的电机可靠、省心、高效。 电机科技树点得高、点得满、点得稳,那为啥电机一直无法在汽车应用上与内燃机竞争呢? —— 因为电池科技树一直没有点。
石油危机、能源危机早已有之,各国提了也不止一次两次,但几十年过去,电动汽车一直没有起色——因为电池科技树一直没人点。直到90年代以来,笔记本与手机的大量应用产生了巨大的“现实需求”,不必什么补贴,不需要什么政策,大把的钞票刺激使人们开始疯狂地在电池科技树上加点(在此感谢一下近况不太好的索尼发明了锂离子电池)。突然有一天,汽车行业的工程师发现电池科技树已经加了n多点了,只需要再加m点就可以应用于汽车了,这才给了电动汽车第二次历史的契机。而在2010年左右,人们又发现这m点技能点真tm不好点啊,于是又开始审视技术路线了,开始思考混合动力与燃料电池……
以上这个例子可能有些发散,答主在此做一个概括吧:
1. 从技术本质上来看,混合动力总体来看更复杂。 从科技树意义上来看,混合动力技术并不是纯电动的“过渡技术”。
2. 历史车轮中的科技树更多是由“需求”决定的。 从需求驱动的角度来看,混合动力是纯电动的“过渡方案”。 在此,使用“过渡方案”比“过渡技术”更合适一些。
3. 科技树的发展有很多偶然性。
若外燃机的科技树快大概十年左右,福特选择了外燃机路线,也许在地球这个星球上,异常复杂、巧夺天空的内燃机科技树只应用于极少的领域。
若并行的电池科技树早发展100年(前置科技树也相应地提早),地球上都不会有内燃机这个科技树——这真是电动汽车的不幸。
若没有个人消费时代的到来、便携式电子设备的快速发展,电池科技树永远都没人点(或缓慢的点),电动汽车永远翻身之日——从这个角度上说,这又是电动汽车的大幸。

限于个人的时间与精力,此回答部分在引用资料、逻辑上均有些脑洞略开,答得略为随意,请谨慎阅读。当然,部分史料我会积极地补充上出处——尽量以有限的时间、有限的精力产出尽可能可信的内容。

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这个问题,跟我做的东西比较相关。也是整个新能源汽车界都很想知道答案的一个问题。如果要问我对这个问题的答案是什么,我只能说, 我不知道, 虽然我非常想知道这个问题的答案。

混合动力,纯电动(Battery Electric Vehicle),燃料电池(Fuel Cell Vehicle),这几种新能源汽车技术,到底哪一个会成为未来的主流,绝不仅仅是哪一个是最适合的汽车技术那么简单。这个问题牵扯到 配套基础设施的技术 , 各主要市场政府的政策 , 能源开发冶炼的技术 , 核电的未来前景 , 民众对核电的态度 , 电网的发展 , 自动驾驶技术的发展 , 电池的技术 , 新的化石能源的发现 ,甚至是 国际政治的走向 等等诸多问题,变数实在太多,到底谁能胜出,即便是做新能源政策研究这行的大牛,基本也都无法给出确定答案。

下面就仅依靠我个人进入这个领域比较短的时间积累的有限知识和思考试图对这几种技术的前景简单分析一下。先分别列举以下各种技术现阶段的优势劣势,和未来可能的变数。

其中我把混合动力分为 常规混合动力 (Hybrid Electric Vehicle,能源来源只有汽油,不能充电,电力为行驶过程中产生)和 插电混合动力 两类来说(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,既可以像BEV一样纯电行驶,也可以像传统混合动力汽车一样电力只间接来源于燃油,不消耗蓄电池中的电量行驶,还可以同时消耗燃油和蓄电量行驶,可以看做BEV和常规混合动力的混合产物)。因为这两种采用的技术虽然很近似,但在应用上差别较大。我会先说常规混合动力,再说纯电动,然后说像它俩的混合物的插电混合动力,最后说我并不是很了解的燃料电池(主要说氢燃料电池)

一.常规混合动力
现状 :
优势:
相比纯电动车,没有续航问题,跟传统内燃机车一样,没油了就加油。相反,因为更省油,同样的油箱大小可以做到比普通内燃机车续航更长。
相比传统内燃机车,油耗低,而且维护费用小(刹车主要为能量回收,刹车片磨损很慢,prius是10万英里换次刹车片,内燃机因为不是一直用,且多工作于最优工况下,耗损也小),但同时因为常规混合动力车的电力来自于随时发电或滑行、制动的能量回收,不需要大电池,而且只要浅充浅放,电池的成本低,重量轻,寿命长(prius的电池寿命接近内燃机的寿命),整个生命周期的成本很低,电池生产带来的额外污染也小。
相比传统内燃机车,在内燃机效率最低,油耗最高、污染最重且危害最大的市区低速和拥堵路段以电动机为主,平顺,安静,且大大减少排放
性能相比传统内燃机车,提供了更多可能,因为电动机成本很低,所以可以通过增加一个电动机来实现四驱,成本较一般的四驱结构为低。也可以通过电机和内燃机同时驱动而增加动力。但因为常规混合动力电池蓄电量较小,无法持续输出电力,所以这方面的潜力有限。
相比传统内燃机车增加的电池组,可以放置在汽车尾部下方,从而可以平衡前置发动机车的配重,降低重心,改善操控和稳定性 技术跟传统的内燃机汽车相容度最高,消费者基本不需要改变使用的习惯,也不需要建立额外的基础设施,为社会接受相对容易。事实上,目前常规混合动力在所有新能源车型中普及率最高(不包括天然气车型,天然气虽然更环保,但依然是传统内燃机车型的范畴),在补贴已经取消的情况下,依然能够有很高且不断上升的销量,技术相对成熟 劣势 虽然丰田的目标是每一代prius的油耗提高3mpg(每加仑汽油行驶英里数),但是如果大家知道MPG的计算原理,就能明白常规混合动力降低油耗的速度是越来越慢的,未来可能会到达一个瓶颈。所以,常规混合动力不能完全解决化石燃料会用完的情况,只能大大延缓。 虽然常规混合动力在低速也很平顺,安静,但毕竟内燃机还是会时不时介入,平顺安静程度还是无法跟纯电动车相比。此外,因为内燃机需要时不时切换状态,做的不好的话会有小小的突兀(我个人的prius基本觉察不到) 因为电池的容量有限,而匹配的电机也有限(防止电量迅速耗光),在需要高强度加速的时候,内燃机仍然需要介入,其响应速度和瞬时扭矩无法达到纯电动汽车一样的极为迅猛且随踩随猛。 因为电池容量有限,无法持续提供电力,在性能上的可能性少于纯电动车和插电混合动力汽车 相比内燃机车,在同样有内燃机和变速箱的同时,还需要增加电池组,一是少量增加制造成本,二是少量增加重量,恶化加速制动,三是因为多占用了体积,理论上会少量减少空间。 技术上的复杂程度,既高过传统内燃机车,也高过纯电动车。
未来变数:
可能利好
化石燃料在其他领域如发电、化工方面可能因为核电、新型材料的发展而大大减少,从而大大减轻化石燃料的压力,使得混合动力对燃油经济性和排放的改善就足以将化石燃料的可使用时间延长到不再是人类社会优先需要解决的问题的地步。 在全球农业土地利用上出现突破(比如大量非洲土地得到开发,或者部分低产量可以自持的畜牧用草地改为种植业用地),生质燃油产量大大增加,内燃机的燃料来源问题得以解决 其他新能源汽车技术皆受挫,混合动力因为已经获得成功(标准可以定为不提供补贴,销量大且稳定),成为唯一存留的新能源汽车技术 因为某种原因,中日关系突然改善,政府大力推广常规混动 可能不利
目前常规混合动力日系厂商领先优势极大。中国政府出于防止日系形成垄断,以及常规混合动力依然有大量内燃机排放的考虑,在发展新能源汽车过程中不鼓励发展常规混合动力汽车,且可能进行限制,同时大力鼓励其他新能源汽车的发展,因为目前普遍认为中国将是最大甚至是主导性的新能源汽车消费市场,这种政策可以对国际市场进行扭曲,从而使得纯电动或插电混动汽车得到更好的发展 日系厂商因为中国国民的仇日情绪,在华份额继续下降,同时中国市场占比进一步上升,日系全球市场份额进一步萎缩,研发经费减少,导致常规混动进步停滞,其他地区厂商在插电混动(中国,德国厂商混动起步较晚,常规混动技术较弱,主打插电混动,注重性能,美国通用主打串联插电混动,即增程式电动车,此种技术较少应用到常规混动汽车中)方向进步更快
二、纯电动汽车
现状
优势
因为从充电入电池,到电池驱动电机的过程中能量损失极少,而大型火电厂将化石燃料转化成电力的效率远高于汽车内燃机化石燃料燃烧驱动齿轮的效率,所以即使发电来源都为火电,理论上仅考虑能源转化流程,驱动车辆的成本和排放都更低 电力的来源是多种多样的。可再生能源如水电、核电等,相比火电污染小,成本低,且没有化石燃料耗光的危险。甚至可以利用分布式的家用太阳能发电设备实现家庭汽车能源的自给自足。 社会用电存在波峰和波谷。在凌晨时段,用电量很低,很多多余电量被浪费,而此时正合适用多余的电量给汽车充电。 纯电动汽车完全没有内燃机的高噪音和振动,也没有燃气燃烧的时滞,极为安静,平顺,且动力响应极为迅猛。加之电动机低转速扭矩很大,性能也很强。 因为纯电动汽车的主要成本是电池,而电机成本较低,所以在汽车驱动方式上有更多的选择。比如,增加一个电机就能够很容易在没有传动轴和中央差速锁(锁定前后轴的转速差)的情况下低成本的实现四驱,而且前后轴动力分配可以很容易从0:100到100:0之间任意切换且没有时滞。更进一步的来说,得益与电控技术的提高,纯电动汽车还可以实现轮毂电机,四个电机直接驱动四个车轮,这样车辆转弯时的差速问题也得以解决,普通汽车的传动轴,差速器都可以取消,转弯半径可以无限小,侧方停车可以采用横向进入的方式,同时四个轮子可以分别控制动力。在传动方面大大降低成本,同时颠覆性的提升性能。同时电池全布置在车底,可以大幅改善操控,也可以增加储物空间(如model s前后均有行李厢)。电动机本身维护成本也较内燃机为低 因为目前人类社会已经是一个电力社会,电力设施分布密度极高,成本极低,很容易发展成为充电设施。在一些发展中国家(如中国)的乡村,加油站可能还没有普及,但充电条件却可能已经普及,只要少量改造,即可以为汽车充电。即使在发达的城市地区,充电设备也比加油设备容易达到高的多的密度,比如每个停车计时器上都可以附带一个。 相对于燃料电池,纯电动汽车应用的锂电池等电池技术已经大规模应用在电子电器等行业 纯电驱动,使得全自动电控变得更容易,车联网,自动驾驶技术等等更容易实现 虽然电池本身有污染,但相对容易集中处理。而内燃机尾气排放很难集中处理,而且因为内燃机尾气,及其形成的雾霾集中在人口密集的城市,影响到的人口更多,综合危害可能更大。 其他三种方式都还要依赖化石能源,纯电动完全不需要。真的化石燃料用光了,这是四种之中唯一的选择
劣势
能源再次充满的速度太低。燃油和混合动力汽车只要花几分钟的时间,就可以达到上千公里的续航里程。而目前电动车充电技术最快的特斯拉超级充电站,20分钟充电达到240公里的续航,速度只有加油的十分之一,但这种充电站目前成本比加油站还要高很多。而对于成本较低的220V家用充电,选用双充电器(需要80安培的适配器)以后,充电速度也只有每小时100公里,标配的40安培适配器的单相充电器则只有每小时50公里,而一般随处可见的电源可能是10安培或20安培的适配器。如果是110伏电压的地区,比如美国,日本,台湾,充电的速度则会更低(在美国家用110v充电被称为level 1,需要专门以较高成本建设240V的level 2充电桩),model s的110v,15A的充电时间是每小时6.5公里左右。也就是说,虽然农村充电设施比加油站多,但到了农村以后,可能充一整晚的电,都不一定能攒够回程的里程。如果采用换电池的方法,则一来各家电池标准很不统一,二来重量很大,而且如果设计的整体性好,会较难拆卸,三来成本较高,金融结构上难于实现,四来一个换电站,很难有效的覆盖一辆纯电动车的活动范围。(相比之下,电动自行车实际比较容易实现,一般电动自行车电池很小,几百块钱一个,标准比较统一,居民区的小店只需购买几副电池轮流充电,经常经过此处的人或者附近住户要用的只要交一个新电池的费用,然后享受两年的随时换电池的服务,按次付电费,就能解决相当一部分人的需求)
续航里程。受限于电池成本,重量,和电池管理技术,电动车普遍续航里程较低。目前家用燃油车普遍高速续航能力在一千公里左右,最大的特斯拉按EPA测试是426公里,比亚迪E6和腾势是200公里,其他车型最高的也只有100公里左右。这种低续航能力在充电很慢的情况下,负面影响就变得更大
电池寿命。因为锂电池的特性,完全充放电会对电池寿命有较大影响,而纯电动车因为电池持续输出电力,无法像传统混合动力一样浅充浅放,寿命远远短于传统混合动力的电池组。日产宣称5年平均每天一次快充一次慢充的情况下,都是只充到85%,只用到15%,大概5年后还能有80%的电量。总体上按不影响使用的电池容量衰减计算(日产在美国的保修标准是5年10万公里,电池还剩70%以上),大概寿命只有prius的1/3。这还是理想状况。实际差距有可能更大。更换电池在美国在日产亏本销售而且必须提供旧电池的情况下,依然要6000美元。 电池成本。因为目前电池的能量密度还较低,所以目前纯电动汽车的价格都较高。比如销量最大的日产leaf(国内的启辰晨风)在亏本销售的情况下,售价约是27000美元,比同类型的紧凑型家用车高了10000美元左右。相比混合动力车型比同类车型只高出4000美元左右的售价,而且还是盈利的。加上电池寿命有限,这使得通过省油回收成本变得几乎不可能。所以基本上目前纯电动车只有在政府高额补贴的情况下,才可以有一定销量。 电池污染。因为电池寿命的问题,同样使用15年30万公里左右(差不多是传统内燃机车和常规混合动力车的寿命),纯电动车要使用三组巨量的电池,这会产生巨大的污染,就现阶段的技术而言,远远超过内燃机排放的污染。 欠缺充电设施。因为家用充电速度较慢,且无法在旅行外出时使用,需要有充电桩建设才能更方便纯电动车的普及。所以需要先有充电设施,才有纯电车普及。但如果早期建设充电基础设施,用户很少,又肯定是赔本的,此处又需要政府的高额补贴。 从相对集中的快速传统加油站,到相对分散的慢速充电桩的转变,需要废弃大量已有的基础设施,建设大量新的基础设施,城市规划需要改变,人们的生活方式也需要改变,中间也造成大量浪费,且存在大量来自传统能源巨头,基于加油站的小商户的阻力 纯电动汽车若能垄断市场,将使得传统汽车巨头在内燃机领域积累的经验、技术和资本全部打水漂,所以传统汽车巨头可能不会太积极得推动推动市场的转变,而会更倾向于发展两种混合动力车型 纯电动汽车实际在汽车普及的早期,曾经跟内燃机汽车并存过一段不短的时间(早期还有蒸汽动力,三足鼎立)。开始内燃机汽车续航里程优势较小,且加油站还没有建设起来,而噪音,尾气,振动都很严重,发动汽车还需要像拖拉机一样手摇,所以直到20年代,美国的上层女性都还是普遍选择电动车为多。但是因为以上的这些缺点,特别是前四点——充电速度,续航,寿命,成本——这四大硬伤,电动车最终被内燃机取代。而今日很多地区的城市已经普遍郊区化,加上城际高速公路网的建设,对续航的需求远远高于20世纪早期,而内燃机又不再存在建设加油设施成本更高的问题,纯电动汽车可能存在更大的比较劣势。
未来变数:
可能利好
[list=1] 尽管电池污染较大,但中国政府出于鼓励本国企业发展的原因(国内车企跟国际车企在纯电动车上竞争,没有传统内燃机技术积累时间短的劣势),以及农村没有既有加油设施投资的情况,特别进行了优惠。因为目前纯电动汽车存在的问题,目前优惠的效果很有限。未来如果中国政府优惠力度,还是有可能强推成功。
中国政府意识到强推纯电动不可行,决定先强推插电混动作为过渡,插电混动普及后,纯电动铺垫已做好,再改变政策转推纯电。此种方式将大大加快纯电普及 核电等技术的发展,未来可能会进一步降低电力成本 虽然有四大硬伤,但只要充电技术,电池容量密度两者之中只要有一个取得重大突破,就可以解决续航焦虑和电池更换成本的问题。 1) 就充电技术来说,充电站如果变得通用、便宜而 非常普及 ,可以解决充电的问题。如果变得速度比现在特斯拉超级充电站 更快 ,也就不用太高的普及率就能大大方便出行。而如果 无线充电技术 变得效率更高而且成本很低,使得高速公路上可以有一条车道安装这种设备,纯电动车一边行驶一边充电,也能解决这个问题。三种重大突破无论哪一种发生,都会大大减少每辆车电池组的体积和更换成本(如果可以很容易充电,就可以降低电池组的续航能力),并且进一步大大提高电动车销量,并通过增加规模而降低电池的生产成本。 2) 如果在先有的体积重量和成本上上能够承载更高的能量,就能够或者电池体积重量不变,增加续航能力,从而推动销量上涨并进一步压低电池成本;或者续航不变,体积重量下降,节省驱动需要的能量,在成本大幅降低的同时小幅增加续航并降低能耗,也能够推动电动车销量上涨并进一步降低成本。而只要电池更换成本和电池寿命之中有一个问题解决了,对于消费者也就不再是个严重的问题。 自动驾驶技术如果极为成熟,出租车的成本将变得极低(不需要人驾驶,且有更有效率的路径规划,且可以再送完人后自行到成本很低的立体式停车场中停车),而很多人可能会放弃拥有自己的汽车,而采用手机预约自动驾驶出租车的方式作为城市主要出行方式(因为一辆车可以服务更多人,成本一定比自己家的车更低,而且不用考虑停车,更为方便,且自动驾驶可能更安全),这样人们不再需要很长的电动车续航里程,电动出租车可以自行灵活安排接送顾客和停车充电。 [/list]
可能不利
在日本福岛核电站泄露事故以后,核裂变发电站的建设在很多地区,特别是人口稠密区可能会陷入停滞,使得电价无法进一步得到下降 燃料电池汽车先于纯电动汽车大规模普及,并普遍建设了加氢设施,解决了能耗和污染问题,同时大大提高了汽车的行驶品质和性能,又不需要改变人们的用车方式,使得研发纯电动汽车的动力下降。 电池污染没有得到有效改善,社会意识到纯电动车更不环保,不再青睐纯电动车 中国政府没有意识到直接强推纯电动不可行,最后推广失败,浪费较多,民怨较大,不得不放弃该计划。而其他主要市场多为民选政府,难以进行大规模公共投资,无法补贴足够多的充电设施,以及标准电压问题(110v充电太慢),也无法使得纯电动汽车得到普及。
三、插电混合动力

现状:
优势
[list=1] 经济型插电混合动力的理念,是通过比纯电动汽车更小的电池组,来保证城市通勤的需要,同时通过内燃机的存在,来提供长途旅行的可能,并减少电池用光的焦虑。因为通勤里程较短,所以插电混合动力的里程可以只有20-60公里(prius插电混动是18公里,volt增程式混动是61公里,后者混动结构更简单,有更多的成本用于电池),但却解决了人们的续航焦虑问题。 [*]实际上,根据这篇报道: Chevy Volt Owners Drive More Electric Miles Than Nissan Leaf Drivers: Why? ,尽管leaf的纯电里程是122英里,是volt的两倍,但每个月美国平均每辆volt行驶的总里程是1629公里里程,其中1222公里是纯电动里程。而leaf的每月总里程也就是纯电总里程只有1012公里,还少于volt的纯电里程!可见纯电动车续航焦虑的影响有多大。这也就是说,volt虽然是混合动力,通过纯电行驶节省的能源和排放,反而高于纯电动汽车——虽然volt还有混合动力里程,排放相对较高(还是低于传统内燃机车),但leaf比volt少行驶的那些里程,没道理认为人们就会因为买了电动车而减少出行,只能是更多的利用燃油车出行。因为续航焦虑逼迫家庭不得不至少购买两辆车,实际是更大的浪费和污染。
因为插电混合动力车型有一个可持续输出电力的电池,所以可以更好的同时利用内燃机和电动机来提升性能,并实现偏高转效率的内燃机和偏低转效率的电动机的互补,同时也能更有效的实现低成本高性能的四驱,因为电池组重量更大,也更有利于降低重心,改善配重。同时一定程度上还能通过设计降低对变速箱承受扭矩的要求,降低制造高性能车的门槛,比如秦。著名的例子比如保时捷918,宝马i8,迈凯轮P1 因为电池组小了很多,更换的成本也就低了很多。但因为日常汽车使用大部分里程是城市通勤,可以是纯电里程(如volt是75%),所以大部分的行驶里程还是能源成本很低。这样即使电池寿命依然有限,通过纯电行驶却变得大为可能。 插电混合动力因为电池容量较小,对充电速度要求较低,可以先较好的利用先有的民用充电设施,特别是家用充电设施为汽车进行充电。等到插电混合动力车型变多以后,市场足够大,更多的商业充电桩就可以由市场自行建立。 插电混合动力的核心技术与常规混合动力类似,传统汽车巨头更愿意发展,也已经有更多的积累,市场也更容易接受。无论从生产方还是消费方都相对容易由常规混合动力过渡而来。 插电混合动力因为以上的特性,相对于纯电动车更易于普及,特别是对于一家普遍只有一台车的中等收入国家。而插电混合动力的普及,无论在消费模式的改变上,电动汽车技术上,生产规模带来的成本降低上,还是充电设施的建立上,都可以为纯电动汽车的普及做很好的铺垫。
劣势
因为需要的续航里程少了很多节省的电池成本,差不多可以多加入一台内燃发动机,但是因为内燃机的存在,隔音等各方面的成本依然较高,总体成本还是比纯电动汽车高。比如volt比leaf要贵6000美元左右
用并联和混联模式发展插电混合动力,并不能减少变速箱的存在,进一步增加了插电混合动力车的成本,使得车厂或者减少纯电续航里程(如插电prius),或者要进一步增加售价。而用串联模式发展插电混合动力(即增程模式),则在蓄电池电量耗光后,噪音性平顺性和油耗排放相比并联和混联模式有劣势(不过因为此时发动机运转在最优工况下,相比传统内燃机车还是有优势)。而无论哪种混动方式,相比纯电动车,也都有平顺静音,动力响应,能耗排放的劣势 跟传统混合动力车型一样,技术也比较复杂。 因为纯电行驶为主,还是很难浅充浅放(甚至因为有内燃机后备,电量更容易被用光),依然有电池寿命的问题
未来变数:
可能利好
纯电动汽车无法解决续航焦虑,传统混合动力又走到能耗瓶颈,而化石能源已然很贵,插电混合动力就会长期存在
对常规混动的不利因素占据了上风。插电混动进步更快。
可能不利
对常规混动的利好因素占据了上风。插电混动推广较慢,而在此过程之中,燃料电池汽车普及取得重大突破。 中国政府长期因为对民众购买插电混合动力车型只当传统动力车驾驶,不能充分降低油耗的考虑,没有以更好的政策推广插电混合动力车
四、氢燃料电池
现状:
优势
没有续航和能量再充满的问题。没有续航焦虑。不需要消费者改变用车习惯
性能方面的潜力,跟纯电动车一样。且没有纯电动车的笨重的电池组对性能和能耗的不良影响
没有纯电动汽车的大容量电池寿命和成本的问题,也没有像纯电动汽车那样来自大容量电池的高污染 相对于常规混合动力,能耗可以进一步降低
排放接近于零,可以忽略。
氢气来源广泛,天然气,煤,石油,页岩气这些化石能源都可以制氢,是化工产业的副产物,也可以用风能制氢,太阳能制氢,生物制氢这些可再生方法,还可以用电力这种通用能源制氢。

劣势
目前大部分氢燃料电池的综合能量转化率,远没有纯电动高:如果是可再生方法,效率一般较发电为低,相比纯电动是能源的浪费,会增加行驶成本;如果是化石能源生成,即时是副产物,也总归是产生污染的生产过程的副产物;如果是电力制氢,白白增加一道造成能量损耗的工序。综合起来单就行驶的能源消耗可能没有纯电动或插电混动经济环保
目前氢燃料电池技术不够成熟,成本较高
目前缺乏加氢的基础设施,而且跟充电站的建设一样,存在先有鸡还是先有蛋的困境,而且不像汽车充电起步初期可以多利用家庭设备推动普及,慢慢扩展到公共充电桩和大型快速充电站,而只能一步调到大型加氢站。早期基础设施推广阻力大,反过来造成燃料电池汽车销量难以扩大。这个是最大的硬伤。
未来变数
可能利好
氢燃料电池技术取得重大突破,成本大幅降低
插电混动-》电动汽车路线推广缓慢,而燃油价格已然升高很多,市场转向氢燃料电池汽车
可能不利
因为日本较为领先,中国政府再次因防止日本垄断,或者中日争端造成的双边关系恶化,刻意限制氢燃料电池汽车在华发展,而其他民选政府因为难以进行大规模公共投资,无法补贴足够多的加氢站设施,使得氢燃料电池普及进入良性循环
纯电动汽车的利好因素出现很快,迅速的克服了续航焦虑的问题
总的来说,我个人的观点,常规混合动力其实已经成功了,是否能进一步占领市场只取决于油价走势。插电混合动力在目前有补贴的情况下,也挺值得买的,但类比prius从上市到在美国取消补贴的用时(12年,插电混合动力因为涉及到充电设施只可能比这个时间长),短期内(2020年以前)不可能达到去除补贴能有较大销量的情况,2030年前很有希望。长期纯电动汽车跟燃料电池汽车哪个最可能普及这个我说不准,在美国这里接触到的汽车制造业内的大佬很多觉得燃料电池是比较好的方案,不过个人从推广的难度来看倾向于认为纯电动普及成功的可能性大一些。我个人曾经有个预言是到2050年,新车销售纯电和插电加在一起能达到所有车型的一半,应该说是在不存在技术突变(这个因素真的不好说)的情况下,比较乐观的预期了。但这个基本属于瞎蒙。

不过不管怎么样,传统内燃机车和常规混合动力这种加油车,纯电动车,和燃料电池车这三种,应该不会大规模的同时存在。充能设施是有成网效应的,就单个市场而言,最多也就能容纳两种,最好是只有一种。但全球范围内各市场选择了不同技术也还是有可能的,虽然在今天经济全球化的基础上可能性比较小。

关于新能源汽车方面的问题,也可以来值乎问我: 值乎 - 说点儿有用的

如果对电动车方面的政策和市场感兴趣的话,我还做了一期关于电动汽车的Live,现在知乎有“结束后进入”的功能,所以仍然可以购买参与:
[list] Live 链接: 鱼非鱼的 Live —— 探究电动汽车市场 。
[*]图表文字版同样是在『驾仕阅读』可以获得:[url= ]http://miguan.in/m/04CCM?_1=488&_2=488 [*]Live的提纲在这里 今晚 Live 的提纲以及一些Tips
@鱼非鱼 童鞋的答案有点太想当然了,误区可不少,我来纠正一下顺便说说我的看法:
一、涡轮增压:
1、原理。涡轮增压是用发动机排出的废气,推动一个涡轮压缩空气,将压缩的空气注入气缸(压缩的是新鲜空气并不是废气),以提高其动力,最初这项技术的发明是... 显示全部 »
@鱼非鱼 童鞋的答案有点太想当然了,误区可不少,我来纠正一下顺便说说我的看法:
一、涡轮增压:
1、原理。涡轮增压是用发动机排出的废气,推动一个涡轮压缩空气,将压缩的空气注入气缸(压缩的是新鲜空气并不是废气),以提高其动力,最初这项技术的发明是为了汽车在高原空气稀薄的地方也能有正常的动力,后来才被用来压榨发动机动力。
2、油耗。涡轮往汽缸里注入了更多的空气,但是发动机的空燃比(空气与燃料的比例)是一定的,吸入的空气多了必然要喷射更多的燃料,所以谈何省油呢??可以参考下表,车型为美国在售车型,凯美瑞雅阁天籁均为新一代自吸引擎,帕萨特2.5技术上比较老了,简单的说就是如果两台新一代的发动机,一台自然吸气一台涡轮增压,在同等功率水平的境况下,油耗水平也是相当的。结论:涡轮增压并没有明显油耗优势 http://image2.qiniudn.com/26682-a0c3b4d2e74b6e8ca4d9da57173cd86f
https://pic3.zhimg.com/94176a608bf19118ad900cb15aa8aeda_b.jpg
3、可靠性。这一点不需要解释了,可靠性确实比不上自吸车。
4、舒适性。虽然现在的小排量涡轮增压车型都已经极力的在优化发动机的发力特性,但是不可避免的还是会有一些涡轮迟滞。注意此处特指小排量单涡轮,V8双涡轮增压不在讨论之列
5、涡轮增压车为什么会在欧洲流行。欧盟的油耗测试标准和变态的排量税。在欧盟ECE油耗测试标准下,涡轮增压车更容易做出好看的成绩。同时好多欧盟国家是以排量为标准一刀切的征税,如果是以二氧化碳排量收税,涡轮增压车的脸就不好看了。
例:爱尔兰目前仍然以排量收取车辆使用税,按照其标准:3.5升排量的天籁每年的车辆使用税为1279欧元,而2.0T帕萨特CC的使用税为513欧元,差异高达60%。然而讽刺的是,两款车在美国EPA测试中的二氧化碳排放量同为219g/km。 显然涡轮增压车钻了脑残政策的空子,偷逃了60%的税费
6、 涡轮增压车为什么会在中国流行。大众神车党和*车之家不遗余力的宣传和欧盟一样的排量征税政策。


二、混合动力(在此仅讨论丰田THS混合动力,其他混动基本都是打酱油的)
1、动力系统。丰田THS装备了一个ECVT变速箱,这个变速箱说是CVT,但实际上一个电机调速机构,结构极为简单可靠,通过软件齿轮间的转速差来调节传动比,而且没有液力变矩器,传动效率非常之高。简化图: http://image2.qiniudn.com/26682-ea7bf5703b3002237732a24268c3740a
https://pic2.zhimg.com/d0fb8f81286d8c1931165ac10cb76c51_b.jpg

2、动力性。混合动力最大的有点在于优化了发动机的发力特性。传统汽车提速需要先降档再发力,而混合动力车在电机的帮助下,在你踩下油门的一瞬间就会发力,如果纯粹比拼0-100km加速的话,1.8排量的普锐斯成绩会接近2.4排量的中级车,2.5排量的凯美瑞混动成绩会接近3.0排量的中级车。
3、可靠性。这是不讨论其他品牌混合动力的主要原因,除丰田本田的混动外,其他混动可靠性太差了。丰田THS就另当别论了,美国消费者报告等待了十年在2011年发布了一份报告,将一辆走了10年33万公里的普锐斯和一辆仅行驶3200公里的新普锐斯做了对比,结果无论是油耗还是动力水平都相差无几。
4、舒适性。混动车低速状态下发动机会熄火紧靠电动机行驶,即使V6或者V8车型也无法比拟这种的静谧感(4缸就更差了,怠速哆嗦啊),在发动机接入的一瞬间甚至只有两缸点火来减少扭矩冲击。如果有机会开过Lexus的混动车型,你会发现你即使盯着仪表盘也无法判断发动机是什么时候启动什么时候熄火的。一句话,丰田系的混动车是这个星球上最平顺的动力系统。
5、为什么在美国、日本流行。对于不差钱的民族,流行是必然的。
6、为什么在中国不流行。贵且政策没优惠。混动凯美瑞比普通版贵的差价,一般人开几年也开不出来,税收政策上更是没有任何优惠。好消息是丰田要在2015年国产混合动力总成,届时会有2-3万元的降价空间。


有没有感觉这像是篇软文?不要相信自己的眼睛,这不是软文!!
利益相关:无 (哦不,本人是大众车黑)
图片及例子来自:新车评网 Carzone的个人首页 想学习更多混动相关知识,请关注此人博客,那才叫软文呢
@刘尧 谢邀。
日语&混合动力是我的强项。

以下是我整理后的东西。

不妥之处,还请指正。

1.丰田THS混合动力系统
混联式,变速箱为行星齿轮功率分流结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1ed6803... 显示全部 »
@刘尧 谢邀。
日语&混合动力是我的强项。

以下是我整理后的东西。

不妥之处,还请指正。

1.丰田THS混合动力系统
混联式,变速箱为行星齿轮功率分流结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1ed6803672cbb53c4b0e7920fbfe14d2
https://pic2.zhimg.com/809ddbb7a62c291f526ec34f7732cea1_b.jpg
目前市场评价最高的混合动力系统,省油,但系统复杂,相对成本高。
多的就不说了,普锐斯大家都了解。
http://image2.qiniudn.com/26682-195d302189e48691132115907784c0d5
※参考: https://pic3.zhimg.com/e39085ef2833343383f159958d6dd2ae_b.jpg
※参考: トヨタ企業サイト


2.本田IMA混合动力系统
并联式,变速箱为CVT。
优点在于结构简单、紧凑,成本低。
http://image2.qiniudn.com/26682-6f4cc21e9cde387317c4a4bdd25bac15
https://pic1.zhimg.com/8d58767d79887b03049e8106bb41eaa4_b.jpg
缺点在于发动机与电机直接耦合,纯电动/制动回馈时电机要拖着发动机转,效率低(即便采用了停缸技术)。
http://image2.qiniudn.com/26682-11a67d2df726e24c7afaa89768adfe5c
※参考: https://pic2.zhimg.com/10b3b546eaa1a65160f73ee43c40c9a5_b.jpg
※参考: Honda | Technology
※本田的混动系统不止一种,答主只在此介绍大家比较熟悉的IMA。
关于本田的i-MMD,请参考 @修汽车的舒克 的回答: 如何评价本田最新的 i-MMD 系统和混动雅阁? - 汽车


3.日产单电机双离合混合动力系统
并联式,变速箱为7速AT。
2011年东京车展,"Car of the year"颁给了Leaf,当时日产很多人都认为Leaf会终结Prius来着。。没想到啊,Prius还是新能源汽车中的老大,日产自己也出HEV了。。
与同为并联的本田IMA相比,日产这套系统的发动机与电机之间加了一个离合器,在纯电动/制动回馈时可以控制离合器分离以避免倒拖发动机,效率更高。
http://image2.qiniudn.com/26682-9c730ee58448772cbff22bc107cd4b64
https://pic2.zhimg.com/1667ee98fb08c7689833263df946a8e1_b.jpg
但这个离合器带来了离合器分离/结合时的抖动问题、频繁StartStop时的离合器过热问题、离合器分离/结合时的动力输出延迟问题等。可谓成也离合,败也离合。
http://image2.qiniudn.com/26682-d519b8270acbef2e30615f6003fd628b
※参考: https://pic4.zhimg.com/83b849ebf0d91ed5a900889bd4abe623_b.jpg
※参考: FR車用ハイブリッドシステム(インテリジェントデュアルクラッチコントロール)

未经同意,谢绝转载。
要么出现5分钟换电池的黑科技
要么出现一次充电续航5000公里的黑科技
否则我都不会选择纯电动汽车。

买个车是享受想去哪去哪的自由的,不是出个远门还得到处找充电桩的。

目前来看还是只有丰田的非插电混动能在省油、经济、方便三点做到很好的平衡。
不过10年很长... 显示全部 »
要么出现5分钟换电池的黑科技
要么出现一次充电续航5000公里的黑科技
否则我都不会选择纯电动汽车。

买个车是享受想去哪去哪的自由的,不是出个远门还得到处找充电桩的。

目前来看还是只有丰田的非插电混动能在省油、经济、方便三点做到很好的平衡。
不过10年很长,什么都不好说。
我也希望会有黑科技尽快问世,毕竟受益的还是我们人类自身。
谢谢邀请。

这个要解释起来真的好复杂。简单来说就是,丰田(雷克萨斯)的混动系统比比亚迪的动力系统有更佳的能量利用率。

比亚迪的混动系统属于插电式混合动力,其主要的特点就是可以用电动机单独驱动车辆行驶几十公里的行程。
丰田的混动系统属于强混合动力(按照电机在... 显示全部 »
谢谢邀请。

这个要解释起来真的好复杂。简单来说就是,丰田(雷克萨斯)的混动系统比比亚迪的动力系统有更佳的能量利用率。

比亚迪的混动系统属于插电式混合动力,其主要的特点就是可以用电动机单独驱动车辆行驶几十公里的行程。
丰田的混动系统属于强混合动力(按照电机在动力系统工作中所占比重划分)。
(以上其实没啥意义)

丰田混合动力不光是因为普锐斯是第一款量产混动车,而且以高效而闻名,高效来自2处:阿特金
森循环发动机和E-CVT变速器。

阿特金森循环因为其活塞的做工行程比压缩行程要长,所以在做功的时候可以比奥托循环(一般发动机的活塞等行程循环)更充分的利用完燃烧爆炸的能量。
(这里举例说明一下,这个发动机热效率多高呢,最近曝光的第四代普锐斯用的阿特金森发动机,据说热效率达到了40%,这是目前量产的汽油机里热效率最高的)

E-CVT变速器,这个变速器结构简单,但是解释起来非常困难。变速器主题是两台电动机和一个行星齿轮组。
齿轮组的外环通过主减速齿轮(尾牙)连接到驱动轮,同时主电机(2号电机、MG2)也连接在这个外环齿轮上。齿轮组的太阳轮则连接次电机(1号电机,MG1)。发动机输出轴则直接与行星轮相连(行星轮全都是一样大的,且与其他齿轮等距)。
可以看到,整套传动系统没有离合器、液力变矩器之类的东西,这个是变速器更加高效的原因之一。其次该变速箱可以调节MG1、MG2、引擎的工作状态,达到最佳的动力输出,并一有机会就回收能量作为电能(减少能量浪费)。
关于CVT的工作,具体了解新车评网的这篇文章:
ECVT工作原理学习笔记_federalagent的用车日记
还有这个视频: http://v.youku.com/v_show/id_XNDk5NDU4MjAw.html?firsttime=240&from=y1.9-4

另外有个有意思的地方,因为插电式混动可以纯电行程较远的距离,所以如果只是市内代步用车的话(纯电行驶范围内)。插电式混动其实更加 省钱 ,毕竟丰田混动的电能全部来源于发动机(能量回收也是要开起来后才有得回收,另外丰田混动系统,发动机要保持工作温度,冷启动要暖车的),而插电式可以用市电充电。
而丰田混动相比插电式,优势就是纯电以外的行驶距离,和不需要专门的停车充电需要(寸土寸金的市内还是比较重要的一点)

对了,丰田的这一代普锐斯还有插电式版本,但是没有能够引进。
匿名用户

ninja yamado 回答了问题 2016-10-07 13:175 个回复 不感兴趣

串联混合动力有什么优缺点?

赞同来自:

http://image2.qiniudn.com/26682-f6cd7e69137092201a464eea4fe5b12d
https://pic1.zhimg.com/8a235d3e6a1485c38e2a1d5f03a5aaa4_b.jpg ... 显示全部 »
http://image2.qiniudn.com/26682-f6cd7e69137092201a464eea4fe5b12d
https://pic1.zhimg.com/8a235d3e6a1485c38e2a1d5f03a5aaa4_b.jpg
说白了就是把发动机变成发电机保持在最佳燃烧效率给电池组发电,电池在供电给电机以驱动车子,化学燃料的燃烧利用效率是高了,看上去是减少了油料的浪费较少排放而且还可以利用电机进行动能回收,但是你要考虑到另外一方面车身的重量同时也大大增加了,因为你的车非但保留了一套完整的汽油机动力系统而且还增加了一大块电池组和四个轮毂电机(你说的是越野车,所以应该要有四个以上的电机),所以可以先回答你第一个问题。
1. 山地公路和越野中,考虑到动力回收,燃油效率是否会比传统方式更高?
这取决于你所处的地形,整车的重量以及电机的功率,地形较为崎岖但你的车身太重而电机功率不足以驱动那就是不行,由于你没有给出一个这种车的具体性能指标,所以我只能告诉你大的方向上要在这三者之中取得合适的平衡,设计指标是要克服多大的坡度,怎样的路况,车身的重量需要限制在多少,轮毂电机需要多少功率等性能指标。
至于第二个问题,你可以先看看菲斯克卡玛的设计,它就是一辆高性能的串联式混合动力汽车
http://image2.qiniudn.com/26682-9d230f154d4733cc4df4fc87821e053d
https://pic1.zhimg.com/fb2414ee09f683c0c506eaea068e0e28_b.jpg
机械传动部分是否会大幅度简化?只能说有一定的转化,但也只是把传动轴变成了电池而已,而电池供能给四个轮毂电机,它的机械传动是简化了,但是电子传动却变得复杂了。
3. 使用轮毂电机,是否可以提高机动性能?可靠性如何?
提高机动性能这一点是可以肯定的,有了轮毂电机你的车四个轮都能旋转,能做出原地360度旋转都是可以的,至于可靠性则不取决于轮毂电机,而是取决于你的轮毂和悬挂系统的可靠性。而如果你想讨论轮毂电机本身的可靠性,我能告诉你的轮毂电机也仅仅是电机的一种而已,但也有一百多年的历史了,设计上的可靠性不是问题,问题是由谁生产和用什么材料而已。
4. 使用电池作为缓冲合适(寿命低吗),还是超级电容合适(掉电快吗)?
首先你要知道串联式混合动力车的电池并非像电脑的缓存那么简单,发动机充电功率和供应轮毂电机的放电功率是不一致的,所以电池在这里面并非简单的只是缓冲作用更多是储存作用,而超级电容明前并未大量实际应用,本人对其了解也仅限于纸面数据,因此你可以先参考知乎相关的问题了解一下: 未来超级电容会成为手机、移动设备甚至电动汽车的主流电能存储设备吗? - 电池技术
5. 成本有多高?
成本是要具体计算的,所以只能给你一个大概的概念,你要减轻车身重量那么所有零件都要高度集成并且精简,电池组则需要高密度材料的电池,而且你的车身会需要铝合金和碳纤维这些材料,如果你想越野性能优越那么悬挂和轮毂也必须使用坚固耐用的材料,这些花费必然是不会成为一个普及大众的价格。
匿名用户

Kevin Chow 回答了问题 2016-10-07 13:179 个回复 不感兴趣

ECU控制策略开发有哪些值得学习的著作?

赞同来自:

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@张文川 谢谢认可。

我的学习模式:读万卷书,行万里路,高人引路,自己去悟。
通过读书获取系统的、初级的专业知识;不断地实践,有效积累;实践中遇到难题时查阅相关书籍的具体章节以及专利、论文寻找灵感,站上巨人的肩膀;抓住一切机会与牛人切磋探讨印证;不断... 显示全部 »
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@张文川 谢谢认可。

我的学习模式:读万卷书,行万里路,高人引路,自己去悟。
通过读书获取系统的、初级的专业知识;不断地实践,有效积累;实践中遇到难题时查阅相关书籍的具体章节以及专利、论文寻找灵感,站上巨人的肩膀;抓住一切机会与牛人切磋探讨印证;不断地归纳总结。

下面从控制策略、工具使用两个方面推荐能够“获取系统的、初级的专业知识”的书籍。。

1.控制策略

1-1.发动机控制

http://image2.qiniudn.com/26682-2127243756329fcf52ade7dda7b0c574
https://pic1.zhimg.com/98904e124b1a4c1e2f5de4835932c9a8_b.jpg

Amazon.co.jp: 新電子制御ガソリン噴射 (自動車工学シリーズ): 藤沢 英也, 小川 王幸, 小林 久徳, 棚橋 敏雄: 本

这是我极为推崇的一本书。

刚开始学发动机控制那会儿,读完公司内部的控制策略技术文档之后只知其然而不知其所以然。
向老员工请教,但牛叉的老员工都在忙,他们心情好的时候会给我解说几句,心情不好的时候就懒得理我了。
感谢这本书。。

对了,这本书有中文版
《最新电控汽油喷射》 藤沢英也, 小林久德, 小川王幸, 棚桥敏雄, 林学东【摘要 书评 试读】图书


1-2.新能源汽车

读了10多本相关的书籍了,很遗憾,到目前为止没有遇到像《 新電子制御ガソリン噴射 》这样的。
如果非要推荐一本,那就它好了

http://image2.qiniudn.com/26682-f398973b5d9d66a8ec7c79a766e52010
https://pic3.zhimg.com/a00da65635415601fbec33e110e142c2_b.jpg
这本书对新能源汽车以及电机、电池的控制策略有个大致的介绍。
初学者了解这些就足够了。

2.工具

下图是dSPACE提的V模式。
※关于V模式,参考: 汽车开发中的快速原型和基于模型设计的区别 dspace 有什么作用? - 知乎用户的回答
http://image2.qiniudn.com/26682-6c84cf9bd51a75c523722410b83fedcd
https://pic3.zhimg.com/f2fd662233340afb34df8d53bfefa88e_b.jpg
控制策略开发工程师的职责一般包括红框中的功能(算法)设计、快速控制原型。
功能设计一般要求掌握C语言(姑且将编程语言看作一种工具);若采用基于模型的开发方法,还要求掌握Matlab/Simulink/Stateflow。

2-1.C语言

参考: 想学 C 语言,有没有经典的书? - 编程语言

个人推荐: C Primer Plus

书里面的例题,最好动手敲一遍、运行一下。

2-2.Matlab/Simulink/Stateflow

参考: 学习 MATLAB 有哪些书籍是值得推荐的? - 专业书籍推荐

我的回答“到目前为止,对我帮助最大的是Matlab的帮助文档。”是认真的。
很负责任地说,学习Matlab/Simulink/Stateflow,最好、最权威的“书籍”是Mathworks提供的帮助文档。

如果是第一次接触Simulink、Stateflow,
建议从头到尾读一遍Simulink、Stateflow帮助文档的“Getting Started”。
“Getting Started”里的建模案例,建议动手实践一遍。

2-2-1.Simulink

http://image2.qiniudn.com/26682-99d1350106794a40ce67d8812e464c3d
https://pic1.zhimg.com/93163a5f3b8da6eeb5378bb6835727ac_b.jpg
2-2-2.Stateflow

http://image2.qiniudn.com/26682-003c42ccdb2831ff6e7a809d31aeb4b4
https://pic1.zhimg.com/d22b90c4eba5bdaed02e06c70a2a8270_b.jpg
2-3.快速控制原型

dSPACE的快速控制原型包括硬件和软件底层。
- 硬件:MicroAutoBox/AutoBox + RapidPro
- 软件底层:RTI

学这个需要硬件。
建议从事相关工作之后,有需求时读dSPACE提供的文档。
(自己买一套?好吧,MicroAutoBox、RapidPro都是数十万RMB的东东。。)

不管是针对硬件,还是针对软件RTI,dSPACE都提供了详尽的文档。
大致读一遍这些文档之后开始实践,遇到百思不得其解的问题联系dSPACE就OK了。

——————
收藏之前请先点赞。。
匿名用户

Kevin Chow 回答了问题 2016-10-07 13:179 个回复 不感兴趣

什么是所谓的混动汽车电机和电控技术?

赞同来自:

.

谢 @Sean 邀。

http://image2.qiniudn.com/26682-81e652c7bf0334265de5016b13327cd2
https://pic1.zhimg.com/634b0a699b49d6ed301b9d... 显示全部 »
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谢 @Sean 邀。

http://image2.qiniudn.com/26682-81e652c7bf0334265de5016b13327cd2
https://pic1.zhimg.com/634b0a699b49d6ed301b9dfe5302d950_b.jpg

关于 混合动力汽车的控制器
VCU:整车控制器。司令官,EMS、PCU、BMS都是他的小弟。VCU负责将司机的操作(踩油门、刹车)转换为整车的驱动力需求,然后根据BMS反馈的当前电池电量等车辆状态、按照一定的算法将整车驱动力分配给发动机、电机执行。比如说,司机踩下60%的油门,VCU判断需要300Nm的整车驱动扭矩,VCU命令发动机输出180Nm、命令电机输出120Nm。
EMS:发动机管理系统。负责发动机的控制。接收到VCU命令“输出180Nm的扭矩”时,若发动机当前状态许可则控制发动机输出180Nm的扭矩。 PCU:电机控制器。负责电机的控制。接收到VCU命令“输出120Nm的扭矩”时,若电机当前状态许可则控制电机输出120Nm的扭矩。 BMS:电池管理系统。负责电池的控制。随时向VCU报告电池当前的电量、允许的最大充放电功率等,这样VCU可以做出合理的控制避免电池放干或充爆。 然后是 控制策略 ,“按照一定的算法”具体是按照什么样的算法呢?
先看两张图
(原谅我,网上搜的图)
第一张,发动机万有特性。横轴为发动机转速,纵轴为发动机有效扭矩。
图中的244、310等数字代表发动机的燃油消耗率。
从图中可看出,发动机工作在不同的转速、扭矩点,其油耗有区别。
在发动机转速2700rpm~3300rpm、扭矩80Nm~120Nm附近此款发动机油耗最佳。
http://image2.qiniudn.com/26682-bb82bb88f0ec72ab5ec0f83a0407198f
https://pic3.zhimg.com/ac05b0f03e041703020ee6b7b2f4f932_b.jpg

第2张图
电机效率MAP,横轴为转速,纵轴为扭矩。
颜色代表效率。
由图可知,电机工作在不同的转速、扭矩点,其效率有区别。
在4000rpm、60Nm处,电机效率达到了90%;而在12000rpm、0Nm处,电机效率在70%以下。
http://image2.qiniudn.com/26682-71bc45bc71111429f31782864513286f
https://pic3.zhimg.com/13b579c8bfd7383a86deb38bd68306ea_b.jpg
扭矩分配的策略是系统效率最佳 ,最理想的情况是发动机、电机都工作在效率最高的点。
但那是理想情况。
发动机转速、电机转速往往与车速成比例关系。车速越高,一般要求的发动机转速、电机转速越高。所以发动机不可能一直工作在油耗最佳的2700rpm~3300rpm。电机也一样。
发动机、电机输出的扭矩需要随着司机踩油门、踩刹车的操作而变化。
因此,发动机、电机往往不能工作在最佳工作点。
一般的做法是 选择系统能耗相对最佳(油耗+电耗)的发动机、电机稳态工作点,然后控制发动机、电机工作在该工作点。
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感谢 @刘尧 邀请。

这个问题很大,涉及的争论也很多。特别是,所涉及的争论不仅仅是为了求真求是,还涉及巨大的利益团体(汽车集团、电网、石化等……)。我并无信心全面完整地回答这一问题,只在这个问题的几个关键点上发表一下个人的观点,仅供参考。
1. 世界范围... 显示全部 »
感谢 @刘尧 邀请。

这个问题很大,涉及的争论也很多。特别是,所涉及的争论不仅仅是为了求真求是,还涉及巨大的利益团体(汽车集团、电网、石化等……)。我并无信心全面完整地回答这一问题,只在这个问题的几个关键点上发表一下个人的观点,仅供参考。
1. 世界范围来看,主流观点依然认为化石能源会在可预见的时间内枯竭。从中国的角度来看,在中国崛起、以老二的身份向老大的地位发起冲击的关键战略时期,石油危机显得更加剧烈、紧迫,已经成为影响这个战略目标的潜在因素。若非如此,中国没有必要在国家层面去如此强力地对单个行业施加如此深远的政策影响。
2. 战略的、长期的目标是“油改电”,那自然纯电动更彻底,混合动力是过度。而现实的、短期的问题是纯电动续航里程不足,无法满足消费者需求,因而无法利用市场这个最有力的、最有效率的杠杆来翘动战略级的目标。限于现实的、短期的问题,目前的情况就是混合动力是主流的,纯电动是支流的。
—— 由此可见,技术路线并不仅仅是由技术本身的性质决定的,更多的是由“需求”驱动的。综合的需求,往往是长期的、战略的需求与现实的、短期的需求的折衷与结合。
从需求驱动的角度来看,混合动力确实是纯电动的“过渡技术”(或者称为是“过渡方案”更合适)。但必须承认,在说这句话的时候纯电动不免感到很害躁——因为混合动力技术综合来看更复杂、更巧夺天工,在科技树上怎么看混合动力技术都不是纯电动的“过渡技术”

假如我理解了题主的困惑,那我再重新表述一下,看是否合适:“为啥混合动力技术既难又不彻底省油,而现在又占据了市场的主流, 这是不是人类/中国的科技树点错了? ”
事实上,确实可以这样理解。人类的科技树,很多是相互关联的:没有技术A就不可能有技术B;而又有很多技术是并行发展的。若时间回到100多年前就会发现,当内燃机/外燃机/电机三条科技树在汽车应用上互相竞争角逐的时候,外燃机科技树比内燃机略慢了几年,失去了福特的青睐败下阵来,从此再与汽车无缘。
而电机科技树则更是一把鼻涕一把泪,老子电机不知道比内燃机高明到哪去啊——在内燃机大横其道一百年后,燃烧学家还搞不清楚气缸里发生了什么,如果内燃机理论是大海,那么发动机专家还只是在海边拣贝壳的小孩子。而电机则是先理论模型(法拉第、洛伦兹、麦克斯韦)再设计,精巧得不得了,IEEE一帮老流氓专家已经成精了,把电机理论吃透了导致后人都没难以再挖坑靠学术混饭吃,几个公式就可描述的电机可靠、省心、高效。 电机科技树点得高、点得满、点得稳,那为啥电机一直无法在汽车应用上与内燃机竞争呢? —— 因为电池科技树一直没有点。
石油危机、能源危机早已有之,各国提了也不止一次两次,但几十年过去,电动汽车一直没有起色——因为电池科技树一直没人点。直到90年代以来,笔记本与手机的大量应用产生了巨大的“现实需求”,不必什么补贴,不需要什么政策,大把的钞票刺激使人们开始疯狂地在电池科技树上加点(在此感谢一下近况不太好的索尼发明了锂离子电池)。突然有一天,汽车行业的工程师发现电池科技树已经加了n多点了,只需要再加m点就可以应用于汽车了,这才给了电动汽车第二次历史的契机。而在2010年左右,人们又发现这m点技能点真tm不好点啊,于是又开始审视技术路线了,开始思考混合动力与燃料电池……
以上这个例子可能有些发散,答主在此做一个概括吧:
1. 从技术本质上来看,混合动力总体来看更复杂。 从科技树意义上来看,混合动力技术并不是纯电动的“过渡技术”。
2. 历史车轮中的科技树更多是由“需求”决定的。 从需求驱动的角度来看,混合动力是纯电动的“过渡方案”。 在此,使用“过渡方案”比“过渡技术”更合适一些。
3. 科技树的发展有很多偶然性。
若外燃机的科技树快大概十年左右,福特选择了外燃机路线,也许在地球这个星球上,异常复杂、巧夺天空的内燃机科技树只应用于极少的领域。
若并行的电池科技树早发展100年(前置科技树也相应地提早),地球上都不会有内燃机这个科技树——这真是电动汽车的不幸。
若没有个人消费时代的到来、便携式电子设备的快速发展,电池科技树永远都没人点(或缓慢的点),电动汽车永远翻身之日——从这个角度上说,这又是电动汽车的大幸。

限于个人的时间与精力,此回答部分在引用资料、逻辑上均有些脑洞略开,答得略为随意,请谨慎阅读。当然,部分史料我会积极地补充上出处——尽量以有限的时间、有限的精力产出尽可能可信的内容。

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这个要解释起来真的好复杂。简单来说就是,丰田(雷克萨斯)的混动系统比比亚迪的动力系统有更佳的能量利用率。

比亚迪的混动系统属于插电式混合动力,其主要的特点就是可以用电动机单独驱动车辆行驶几十公里的行程。
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森循环发动机和E-CVT变速器。

阿特金森循环因为其活塞的做工行程比压缩行程要长,所以在做功的时候可以比奥托循环(一般发动机的活塞等行程循环)更充分的利用完燃烧爆炸的能量。
(这里举例说明一下,这个发动机热效率多高呢,最近曝光的第四代普锐斯用的阿特金森发动机,据说热效率达到了40%,这是目前量产的汽油机里热效率最高的)

E-CVT变速器,这个变速器结构简单,但是解释起来非常困难。变速器主题是两台电动机和一个行星齿轮组。
齿轮组的外环通过主减速齿轮(尾牙)连接到驱动轮,同时主电机(2号电机、MG2)也连接在这个外环齿轮上。齿轮组的太阳轮则连接次电机(1号电机,MG1)。发动机输出轴则直接与行星轮相连(行星轮全都是一样大的,且与其他齿轮等距)。
可以看到,整套传动系统没有离合器、液力变矩器之类的东西,这个是变速器更加高效的原因之一。其次该变速箱可以调节MG1、MG2、引擎的工作状态,达到最佳的动力输出,并一有机会就回收能量作为电能(减少能量浪费)。
关于CVT的工作,具体了解新车评网的这篇文章:
ECVT工作原理学习笔记_federalagent的用车日记
还有这个视频: http://v.youku.com/v_show/id_XNDk5NDU4MjAw.html?firsttime=240&from=y1.9-4

另外有个有意思的地方,因为插电式混动可以纯电行程较远的距离,所以如果只是市内代步用车的话(纯电行驶范围内)。插电式混动其实更加 省钱 ,毕竟丰田混动的电能全部来源于发动机(能量回收也是要开起来后才有得回收,另外丰田混动系统,发动机要保持工作温度,冷启动要暖车的),而插电式可以用市电充电。
而丰田混动相比插电式,优势就是纯电以外的行驶距离,和不需要专门的停车充电需要(寸土寸金的市内还是比较重要的一点)

对了,丰田的这一代普锐斯还有插电式版本,但是没有能够引进。
匿名用户

ninja yamado 回答了问题 2016-10-07 14:145 个回复 不感兴趣

串联混合动力有什么优缺点?

赞同来自:

http://image2.qiniudn.com/26682-f6cd7e69137092201a464eea4fe5b12d
https://pic1.zhimg.com/8a235d3e6a1485c38e2a1d5f03a5aaa4_b.jpg ... 显示全部 »
http://image2.qiniudn.com/26682-f6cd7e69137092201a464eea4fe5b12d
https://pic1.zhimg.com/8a235d3e6a1485c38e2a1d5f03a5aaa4_b.jpg
说白了就是把发动机变成发电机保持在最佳燃烧效率给电池组发电,电池在供电给电机以驱动车子,化学燃料的燃烧利用效率是高了,看上去是减少了油料的浪费较少排放而且还可以利用电机进行动能回收,但是你要考虑到另外一方面车身的重量同时也大大增加了,因为你的车非但保留了一套完整的汽油机动力系统而且还增加了一大块电池组和四个轮毂电机(你说的是越野车,所以应该要有四个以上的电机),所以可以先回答你第一个问题。
1. 山地公路和越野中,考虑到动力回收,燃油效率是否会比传统方式更高?
这取决于你所处的地形,整车的重量以及电机的功率,地形较为崎岖但你的车身太重而电机功率不足以驱动那就是不行,由于你没有给出一个这种车的具体性能指标,所以我只能告诉你大的方向上要在这三者之中取得合适的平衡,设计指标是要克服多大的坡度,怎样的路况,车身的重量需要限制在多少,轮毂电机需要多少功率等性能指标。
至于第二个问题,你可以先看看菲斯克卡玛的设计,它就是一辆高性能的串联式混合动力汽车
http://image2.qiniudn.com/26682-9d230f154d4733cc4df4fc87821e053d
https://pic1.zhimg.com/fb2414ee09f683c0c506eaea068e0e28_b.jpg
机械传动部分是否会大幅度简化?只能说有一定的转化,但也只是把传动轴变成了电池而已,而电池供能给四个轮毂电机,它的机械传动是简化了,但是电子传动却变得复杂了。
3. 使用轮毂电机,是否可以提高机动性能?可靠性如何?
提高机动性能这一点是可以肯定的,有了轮毂电机你的车四个轮都能旋转,能做出原地360度旋转都是可以的,至于可靠性则不取决于轮毂电机,而是取决于你的轮毂和悬挂系统的可靠性。而如果你想讨论轮毂电机本身的可靠性,我能告诉你的轮毂电机也仅仅是电机的一种而已,但也有一百多年的历史了,设计上的可靠性不是问题,问题是由谁生产和用什么材料而已。
4. 使用电池作为缓冲合适(寿命低吗),还是超级电容合适(掉电快吗)?
首先你要知道串联式混合动力车的电池并非像电脑的缓存那么简单,发动机充电功率和供应轮毂电机的放电功率是不一致的,所以电池在这里面并非简单的只是缓冲作用更多是储存作用,而超级电容明前并未大量实际应用,本人对其了解也仅限于纸面数据,因此你可以先参考知乎相关的问题了解一下: 未来超级电容会成为手机、移动设备甚至电动汽车的主流电能存储设备吗? - 电池技术
5. 成本有多高?
成本是要具体计算的,所以只能给你一个大概的概念,你要减轻车身重量那么所有零件都要高度集成并且精简,电池组则需要高密度材料的电池,而且你的车身会需要铝合金和碳纤维这些材料,如果你想越野性能优越那么悬挂和轮毂也必须使用坚固耐用的材料,这些花费必然是不会成为一个普及大众的价格。
要么出现5分钟换电池的黑科技
要么出现一次充电续航5000公里的黑科技
否则我都不会选择纯电动汽车。

买个车是享受想去哪去哪的自由的,不是出个远门还得到处找充电桩的。

目前来看还是只有丰田的非插电混动能在省油、经济、方便三点做到很好的平衡。
不过10年很长... 显示全部 »
要么出现5分钟换电池的黑科技
要么出现一次充电续航5000公里的黑科技
否则我都不会选择纯电动汽车。

买个车是享受想去哪去哪的自由的,不是出个远门还得到处找充电桩的。

目前来看还是只有丰田的非插电混动能在省油、经济、方便三点做到很好的平衡。
不过10年很长,什么都不好说。
我也希望会有黑科技尽快问世,毕竟受益的还是我们人类自身。
谢谢邀请。

这个要解释起来真的好复杂。简单来说就是,丰田(雷克萨斯)的混动系统比比亚迪的动力系统有更佳的能量利用率。

比亚迪的混动系统属于插电式混合动力,其主要的特点就是可以用电动机单独驱动车辆行驶几十公里的行程。
丰田的混动系统属于强混合动力(按照电机在... 显示全部 »
谢谢邀请。

这个要解释起来真的好复杂。简单来说就是,丰田(雷克萨斯)的混动系统比比亚迪的动力系统有更佳的能量利用率。

比亚迪的混动系统属于插电式混合动力,其主要的特点就是可以用电动机单独驱动车辆行驶几十公里的行程。
丰田的混动系统属于强混合动力(按照电机在动力系统工作中所占比重划分)。
(以上其实没啥意义)

丰田混合动力不光是因为普锐斯是第一款量产混动车,而且以高效而闻名,高效来自2处:阿特金
森循环发动机和E-CVT变速器。

阿特金森循环因为其活塞的做工行程比压缩行程要长,所以在做功的时候可以比奥托循环(一般发动机的活塞等行程循环)更充分的利用完燃烧爆炸的能量。
(这里举例说明一下,这个发动机热效率多高呢,最近曝光的第四代普锐斯用的阿特金森发动机,据说热效率达到了40%,这是目前量产的汽油机里热效率最高的)

E-CVT变速器,这个变速器结构简单,但是解释起来非常困难。变速器主题是两台电动机和一个行星齿轮组。
齿轮组的外环通过主减速齿轮(尾牙)连接到驱动轮,同时主电机(2号电机、MG2)也连接在这个外环齿轮上。齿轮组的太阳轮则连接次电机(1号电机,MG1)。发动机输出轴则直接与行星轮相连(行星轮全都是一样大的,且与其他齿轮等距)。
可以看到,整套传动系统没有离合器、液力变矩器之类的东西,这个是变速器更加高效的原因之一。其次该变速箱可以调节MG1、MG2、引擎的工作状态,达到最佳的动力输出,并一有机会就回收能量作为电能(减少能量浪费)。
关于CVT的工作,具体了解新车评网的这篇文章:
ECVT工作原理学习笔记_federalagent的用车日记
还有这个视频: http://v.youku.com/v_show/id_XNDk5NDU4MjAw.html?firsttime=240&from=y1.9-4

另外有个有意思的地方,因为插电式混动可以纯电行程较远的距离,所以如果只是市内代步用车的话(纯电行驶范围内)。插电式混动其实更加 省钱 ,毕竟丰田混动的电能全部来源于发动机(能量回收也是要开起来后才有得回收,另外丰田混动系统,发动机要保持工作温度,冷启动要暖车的),而插电式可以用市电充电。
而丰田混动相比插电式,优势就是纯电以外的行驶距离,和不需要专门的停车充电需要(寸土寸金的市内还是比较重要的一点)

对了,丰田的这一代普锐斯还有插电式版本,但是没有能够引进。
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ninja yamado 回答了问题 2016-10-31 23:055 个回复 不感兴趣

串联混合动力有什么优缺点?

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说白了就是把发动机变成发电机保持在最佳燃烧效率给电池组发电,电池在供电给电机以驱动车子,化学燃料的燃烧利用效率是高了,看上去是减少了油料的浪费较少排放而且还可以利用电机进行动能回收,但是你要考虑到另外一方面车身的重量同时也大大增加了,因为你的车非但保留了一套完整的汽油机动力系统而且还增加了一大块电池组和四个轮毂电机(你说的是越野车,所以应该要有四个以上的电机),所以可以先回答你第一个问题。
1. 山地公路和越野中,考虑到动力回收,燃油效率是否会比传统方式更高?
这取决于你所处的地形,整车的重量以及电机的功率,地形较为崎岖但你的车身太重而电机功率不足以驱动那就是不行,由于你没有给出一个这种车的具体性能指标,所以我只能告诉你大的方向上要在这三者之中取得合适的平衡,设计指标是要克服多大的坡度,怎样的路况,车身的重量需要限制在多少,轮毂电机需要多少功率等性能指标。
至于第二个问题,你可以先看看菲斯克卡玛的设计,它就是一辆高性能的串联式混合动力汽车
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机械传动部分是否会大幅度简化?只能说有一定的转化,但也只是把传动轴变成了电池而已,而电池供能给四个轮毂电机,它的机械传动是简化了,但是电子传动却变得复杂了。
3. 使用轮毂电机,是否可以提高机动性能?可靠性如何?
提高机动性能这一点是可以肯定的,有了轮毂电机你的车四个轮都能旋转,能做出原地360度旋转都是可以的,至于可靠性则不取决于轮毂电机,而是取决于你的轮毂和悬挂系统的可靠性。而如果你想讨论轮毂电机本身的可靠性,我能告诉你的轮毂电机也仅仅是电机的一种而已,但也有一百多年的历史了,设计上的可靠性不是问题,问题是由谁生产和用什么材料而已。
4. 使用电池作为缓冲合适(寿命低吗),还是超级电容合适(掉电快吗)?
首先你要知道串联式混合动力车的电池并非像电脑的缓存那么简单,发动机充电功率和供应轮毂电机的放电功率是不一致的,所以电池在这里面并非简单的只是缓冲作用更多是储存作用,而超级电容明前并未大量实际应用,本人对其了解也仅限于纸面数据,因此你可以先参考知乎相关的问题了解一下: 未来超级电容会成为手机、移动设备甚至电动汽车的主流电能存储设备吗? - 电池技术
5. 成本有多高?
成本是要具体计算的,所以只能给你一个大概的概念,你要减轻车身重量那么所有零件都要高度集成并且精简,电池组则需要高密度材料的电池,而且你的车身会需要铝合金和碳纤维这些材料,如果你想越野性能优越那么悬挂和轮毂也必须使用坚固耐用的材料,这些花费必然是不会成为一个普及大众的价格。
匿名用户

Kevin Chow 回答了问题 2016-10-31 23:059 个回复 不感兴趣

ECU控制策略开发有哪些值得学习的著作?

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@张文川 谢谢认可。

我的学习模式:读万卷书,行万里路,高人引路,自己去悟。
通过读书获取系统的、初级的专业知识;不断地实践,有效积累;实践中遇到难题时查阅相关书籍的具体章节以及专利、论文寻找灵感,站上巨人的肩膀;抓住一切机会与牛人切磋探讨印证;不断... 显示全部 »
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@张文川 谢谢认可。

我的学习模式:读万卷书,行万里路,高人引路,自己去悟。
通过读书获取系统的、初级的专业知识;不断地实践,有效积累;实践中遇到难题时查阅相关书籍的具体章节以及专利、论文寻找灵感,站上巨人的肩膀;抓住一切机会与牛人切磋探讨印证;不断地归纳总结。

下面从控制策略、工具使用两个方面推荐能够“获取系统的、初级的专业知识”的书籍。。

1.控制策略

1-1.发动机控制

http://image2.qiniudn.com/26682-2127243756329fcf52ade7dda7b0c574
https://pic1.zhimg.com/98904e124b1a4c1e2f5de4835932c9a8_b.jpg

Amazon.co.jp: 新電子制御ガソリン噴射 (自動車工学シリーズ): 藤沢 英也, 小川 王幸, 小林 久徳, 棚橋 敏雄: 本

这是我极为推崇的一本书。

刚开始学发动机控制那会儿,读完公司内部的控制策略技术文档之后只知其然而不知其所以然。
向老员工请教,但牛叉的老员工都在忙,他们心情好的时候会给我解说几句,心情不好的时候就懒得理我了。
感谢这本书。。

对了,这本书有中文版
《最新电控汽油喷射》 藤沢英也, 小林久德, 小川王幸, 棚桥敏雄, 林学东【摘要 书评 试读】图书


1-2.新能源汽车

读了10多本相关的书籍了,很遗憾,到目前为止没有遇到像《 新電子制御ガソリン噴射 》这样的。
如果非要推荐一本,那就它好了

http://image2.qiniudn.com/26682-f398973b5d9d66a8ec7c79a766e52010
https://pic3.zhimg.com/a00da65635415601fbec33e110e142c2_b.jpg
这本书对新能源汽车以及电机、电池的控制策略有个大致的介绍。
初学者了解这些就足够了。

2.工具

下图是dSPACE提的V模式。
※关于V模式,参考: 汽车开发中的快速原型和基于模型设计的区别 dspace 有什么作用? - 知乎用户的回答
http://image2.qiniudn.com/26682-6c84cf9bd51a75c523722410b83fedcd
https://pic3.zhimg.com/f2fd662233340afb34df8d53bfefa88e_b.jpg
控制策略开发工程师的职责一般包括红框中的功能(算法)设计、快速控制原型。
功能设计一般要求掌握C语言(姑且将编程语言看作一种工具);若采用基于模型的开发方法,还要求掌握Matlab/Simulink/Stateflow。

2-1.C语言

参考: 想学 C 语言,有没有经典的书? - 编程语言

个人推荐: C Primer Plus

书里面的例题,最好动手敲一遍、运行一下。

2-2.Matlab/Simulink/Stateflow

参考: 学习 MATLAB 有哪些书籍是值得推荐的? - 专业书籍推荐

我的回答“到目前为止,对我帮助最大的是Matlab的帮助文档。”是认真的。
很负责任地说,学习Matlab/Simulink/Stateflow,最好、最权威的“书籍”是Mathworks提供的帮助文档。

如果是第一次接触Simulink、Stateflow,
建议从头到尾读一遍Simulink、Stateflow帮助文档的“Getting Started”。
“Getting Started”里的建模案例,建议动手实践一遍。

2-2-1.Simulink

http://image2.qiniudn.com/26682-99d1350106794a40ce67d8812e464c3d
https://pic1.zhimg.com/93163a5f3b8da6eeb5378bb6835727ac_b.jpg
2-2-2.Stateflow

http://image2.qiniudn.com/26682-003c42ccdb2831ff6e7a809d31aeb4b4
https://pic1.zhimg.com/d22b90c4eba5bdaed02e06c70a2a8270_b.jpg
2-3.快速控制原型

dSPACE的快速控制原型包括硬件和软件底层。
- 硬件:MicroAutoBox/AutoBox + RapidPro
- 软件底层:RTI

学这个需要硬件。
建议从事相关工作之后,有需求时读dSPACE提供的文档。
(自己买一套?好吧,MicroAutoBox、RapidPro都是数十万RMB的东东。。)

不管是针对硬件,还是针对软件RTI,dSPACE都提供了详尽的文档。
大致读一遍这些文档之后开始实践,遇到百思不得其解的问题联系dSPACE就OK了。

——————
收藏之前请先点赞。。
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Kevin Chow 回答了问题 2016-10-31 23:059 个回复 不感兴趣

什么是所谓的混动汽车电机和电控技术?

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谢 @Sean 邀。

http://image2.qiniudn.com/26682-81e652c7bf0334265de5016b13327cd2
https://pic1.zhimg.com/634b0a699b49d6ed301b9d... 显示全部 »
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谢 @Sean 邀。

http://image2.qiniudn.com/26682-81e652c7bf0334265de5016b13327cd2
https://pic1.zhimg.com/634b0a699b49d6ed301b9dfe5302d950_b.jpg

关于 混合动力汽车的控制器
VCU:整车控制器。司令官,EMS、PCU、BMS都是他的小弟。VCU负责将司机的操作(踩油门、刹车)转换为整车的驱动力需求,然后根据BMS反馈的当前电池电量等车辆状态、按照一定的算法将整车驱动力分配给发动机、电机执行。比如说,司机踩下60%的油门,VCU判断需要300Nm的整车驱动扭矩,VCU命令发动机输出180Nm、命令电机输出120Nm。
EMS:发动机管理系统。负责发动机的控制。接收到VCU命令“输出180Nm的扭矩”时,若发动机当前状态许可则控制发动机输出180Nm的扭矩。 PCU:电机控制器。负责电机的控制。接收到VCU命令“输出120Nm的扭矩”时,若电机当前状态许可则控制电机输出120Nm的扭矩。 BMS:电池管理系统。负责电池的控制。随时向VCU报告电池当前的电量、允许的最大充放电功率等,这样VCU可以做出合理的控制避免电池放干或充爆。 然后是 控制策略 ,“按照一定的算法”具体是按照什么样的算法呢?
先看两张图
(原谅我,网上搜的图)
第一张,发动机万有特性。横轴为发动机转速,纵轴为发动机有效扭矩。
图中的244、310等数字代表发动机的燃油消耗率。
从图中可看出,发动机工作在不同的转速、扭矩点,其油耗有区别。
在发动机转速2700rpm~3300rpm、扭矩80Nm~120Nm附近此款发动机油耗最佳。
http://image2.qiniudn.com/26682-bb82bb88f0ec72ab5ec0f83a0407198f
https://pic3.zhimg.com/ac05b0f03e041703020ee6b7b2f4f932_b.jpg

第2张图
电机效率MAP,横轴为转速,纵轴为扭矩。
颜色代表效率。
由图可知,电机工作在不同的转速、扭矩点,其效率有区别。
在4000rpm、60Nm处,电机效率达到了90%;而在12000rpm、0Nm处,电机效率在70%以下。
http://image2.qiniudn.com/26682-71bc45bc71111429f31782864513286f
https://pic3.zhimg.com/13b579c8bfd7383a86deb38bd68306ea_b.jpg
扭矩分配的策略是系统效率最佳 ,最理想的情况是发动机、电机都工作在效率最高的点。
但那是理想情况。
发动机转速、电机转速往往与车速成比例关系。车速越高,一般要求的发动机转速、电机转速越高。所以发动机不可能一直工作在油耗最佳的2700rpm~3300rpm。电机也一样。
发动机、电机输出的扭矩需要随着司机踩油门、踩刹车的操作而变化。
因此,发动机、电机往往不能工作在最佳工作点。
一般的做法是 选择系统能耗相对最佳(油耗+电耗)的发动机、电机稳态工作点,然后控制发动机、电机工作在该工作点。
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感谢 @刘尧 邀请。

这个问题很大,涉及的争论也很多。特别是,所涉及的争论不仅仅是为了求真求是,还涉及巨大的利益团体(汽车集团、电网、石化等……)。我并无信心全面完整地回答这一问题,只在这个问题的几个关键点上发表一下个人的观点,仅供参考。
1. 世界范围... 显示全部 »
感谢 @刘尧 邀请。

这个问题很大,涉及的争论也很多。特别是,所涉及的争论不仅仅是为了求真求是,还涉及巨大的利益团体(汽车集团、电网、石化等……)。我并无信心全面完整地回答这一问题,只在这个问题的几个关键点上发表一下个人的观点,仅供参考。
1. 世界范围来看,主流观点依然认为化石能源会在可预见的时间内枯竭。从中国的角度来看,在中国崛起、以老二的身份向老大的地位发起冲击的关键战略时期,石油危机显得更加剧烈、紧迫,已经成为影响这个战略目标的潜在因素。若非如此,中国没有必要在国家层面去如此强力地对单个行业施加如此深远的政策影响。
2. 战略的、长期的目标是“油改电”,那自然纯电动更彻底,混合动力是过度。而现实的、短期的问题是纯电动续航里程不足,无法满足消费者需求,因而无法利用市场这个最有力的、最有效率的杠杆来翘动战略级的目标。限于现实的、短期的问题,目前的情况就是混合动力是主流的,纯电动是支流的。
—— 由此可见,技术路线并不仅仅是由技术本身的性质决定的,更多的是由“需求”驱动的。综合的需求,往往是长期的、战略的需求与现实的、短期的需求的折衷与结合。
从需求驱动的角度来看,混合动力确实是纯电动的“过渡技术”(或者称为是“过渡方案”更合适)。但必须承认,在说这句话的时候纯电动不免感到很害躁——因为混合动力技术综合来看更复杂、更巧夺天工,在科技树上怎么看混合动力技术都不是纯电动的“过渡技术”

假如我理解了题主的困惑,那我再重新表述一下,看是否合适:“为啥混合动力技术既难又不彻底省油,而现在又占据了市场的主流, 这是不是人类/中国的科技树点错了? ”
事实上,确实可以这样理解。人类的科技树,很多是相互关联的:没有技术A就不可能有技术B;而又有很多技术是并行发展的。若时间回到100多年前就会发现,当内燃机/外燃机/电机三条科技树在汽车应用上互相竞争角逐的时候,外燃机科技树比内燃机略慢了几年,失去了福特的青睐败下阵来,从此再与汽车无缘。
而电机科技树则更是一把鼻涕一把泪,老子电机不知道比内燃机高明到哪去啊——在内燃机大横其道一百年后,燃烧学家还搞不清楚气缸里发生了什么,如果内燃机理论是大海,那么发动机专家还只是在海边拣贝壳的小孩子。而电机则是先理论模型(法拉第、洛伦兹、麦克斯韦)再设计,精巧得不得了,IEEE一帮老流氓专家已经成精了,把电机理论吃透了导致后人都没难以再挖坑靠学术混饭吃,几个公式就可描述的电机可靠、省心、高效。 电机科技树点得高、点得满、点得稳,那为啥电机一直无法在汽车应用上与内燃机竞争呢? —— 因为电池科技树一直没有点。
石油危机、能源危机早已有之,各国提了也不止一次两次,但几十年过去,电动汽车一直没有起色——因为电池科技树一直没人点。直到90年代以来,笔记本与手机的大量应用产生了巨大的“现实需求”,不必什么补贴,不需要什么政策,大把的钞票刺激使人们开始疯狂地在电池科技树上加点(在此感谢一下近况不太好的索尼发明了锂离子电池)。突然有一天,汽车行业的工程师发现电池科技树已经加了n多点了,只需要再加m点就可以应用于汽车了,这才给了电动汽车第二次历史的契机。而在2010年左右,人们又发现这m点技能点真tm不好点啊,于是又开始审视技术路线了,开始思考混合动力与燃料电池……
以上这个例子可能有些发散,答主在此做一个概括吧:
1. 从技术本质上来看,混合动力总体来看更复杂。 从科技树意义上来看,混合动力技术并不是纯电动的“过渡技术”。
2. 历史车轮中的科技树更多是由“需求”决定的。 从需求驱动的角度来看,混合动力是纯电动的“过渡方案”。 在此,使用“过渡方案”比“过渡技术”更合适一些。
3. 科技树的发展有很多偶然性。
若外燃机的科技树快大概十年左右,福特选择了外燃机路线,也许在地球这个星球上,异常复杂、巧夺天空的内燃机科技树只应用于极少的领域。
若并行的电池科技树早发展100年(前置科技树也相应地提早),地球上都不会有内燃机这个科技树——这真是电动汽车的不幸。
若没有个人消费时代的到来、便携式电子设备的快速发展,电池科技树永远都没人点(或缓慢的点),电动汽车永远翻身之日——从这个角度上说,这又是电动汽车的大幸。

限于个人的时间与精力,此回答部分在引用资料、逻辑上均有些脑洞略开,答得略为随意,请谨慎阅读。当然,部分史料我会积极地补充上出处——尽量以有限的时间、有限的精力产出尽可能可信的内容。

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这个问题,跟我做的东西比较相关。也是整个新能源汽车界都很想知道答案的一个问题。如果要问我对这个问题的答案是什么,我只能说, 我不知道, 虽然我非常想知道这个问题的答案。

混合动力,纯电动(Battery Electric Vehicle),燃料电池(Fuel Cell Vehicle),这几种新能源汽车技术,到底哪一个会成为未来的主流,绝不仅仅是哪一个是最适合的汽车技术那么简单。这个问题牵扯到 配套基础设施的技术 , 各主要市场政府的政策 , 能源开发冶炼的技术 , 核电的未来前景 , 民众对核电的态度 , 电网的发展 , 自动驾驶技术的发展 , 电池的技术 , 新的化石能源的发现 ,甚至是 国际政治的走向 等等诸多问题,变数实在太多,到底谁能胜出,即便是做新能源政策研究这行的大牛,基本也都无法给出确定答案。

下面就仅依靠我个人进入这个领域比较短的时间积累的有限知识和思考试图对这几种技术的前景简单分析一下。先分别列举以下各种技术现阶段的优势劣势,和未来可能的变数。

其中我把混合动力分为 常规混合动力 (Hybrid Electric Vehicle,能源来源只有汽油,不能充电,电力为行驶过程中产生)和 插电混合动力 两类来说(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,既可以像BEV一样纯电行驶,也可以像传统混合动力汽车一样电力只间接来源于燃油,不消耗蓄电池中的电量行驶,还可以同时消耗燃油和蓄电量行驶,可以看做BEV和常规混合动力的混合产物)。因为这两种采用的技术虽然很近似,但在应用上差别较大。我会先说常规混合动力,再说纯电动,然后说像它俩的混合物的插电混合动力,最后说我并不是很了解的燃料电池(主要说氢燃料电池)

一.常规混合动力
现状 :
优势:
相比纯电动车,没有续航问题,跟传统内燃机车一样,没油了就加油。相反,因为更省油,同样的油箱大小可以做到比普通内燃机车续航更长。
相比传统内燃机车,油耗低,而且维护费用小(刹车主要为能量回收,刹车片磨损很慢,prius是10万英里换次刹车片,内燃机因为不是一直用,且多工作于最优工况下,耗损也小),但同时因为常规混合动力车的电力来自于随时发电或滑行、制动的能量回收,不需要大电池,而且只要浅充浅放,电池的成本低,重量轻,寿命长(prius的电池寿命接近内燃机的寿命),整个生命周期的成本很低,电池生产带来的额外污染也小。
相比传统内燃机车,在内燃机效率最低,油耗最高、污染最重且危害最大的市区低速和拥堵路段以电动机为主,平顺,安静,且大大减少排放
性能相比传统内燃机车,提供了更多可能,因为电动机成本很低,所以可以通过增加一个电动机来实现四驱,成本较一般的四驱结构为低。也可以通过电机和内燃机同时驱动而增加动力。但因为常规混合动力电池蓄电量较小,无法持续输出电力,所以这方面的潜力有限。
相比传统内燃机车增加的电池组,可以放置在汽车尾部下方,从而可以平衡前置发动机车的配重,降低重心,改善操控和稳定性 技术跟传统的内燃机汽车相容度最高,消费者基本不需要改变使用的习惯,也不需要建立额外的基础设施,为社会接受相对容易。事实上,目前常规混合动力在所有新能源车型中普及率最高(不包括天然气车型,天然气虽然更环保,但依然是传统内燃机车型的范畴),在补贴已经取消的情况下,依然能够有很高且不断上升的销量,技术相对成熟 劣势 虽然丰田的目标是每一代prius的油耗提高3mpg(每加仑汽油行驶英里数),但是如果大家知道MPG的计算原理,就能明白常规混合动力降低油耗的速度是越来越慢的,未来可能会到达一个瓶颈。所以,常规混合动力不能完全解决化石燃料会用完的情况,只能大大延缓。 虽然常规混合动力在低速也很平顺,安静,但毕竟内燃机还是会时不时介入,平顺安静程度还是无法跟纯电动车相比。此外,因为内燃机需要时不时切换状态,做的不好的话会有小小的突兀(我个人的prius基本觉察不到) 因为电池的容量有限,而匹配的电机也有限(防止电量迅速耗光),在需要高强度加速的时候,内燃机仍然需要介入,其响应速度和瞬时扭矩无法达到纯电动汽车一样的极为迅猛且随踩随猛。 因为电池容量有限,无法持续提供电力,在性能上的可能性少于纯电动车和插电混合动力汽车 相比内燃机车,在同样有内燃机和变速箱的同时,还需要增加电池组,一是少量增加制造成本,二是少量增加重量,恶化加速制动,三是因为多占用了体积,理论上会少量减少空间。 技术上的复杂程度,既高过传统内燃机车,也高过纯电动车。
未来变数:
可能利好
化石燃料在其他领域如发电、化工方面可能因为核电、新型材料的发展而大大减少,从而大大减轻化石燃料的压力,使得混合动力对燃油经济性和排放的改善就足以将化石燃料的可使用时间延长到不再是人类社会优先需要解决的问题的地步。 在全球农业土地利用上出现突破(比如大量非洲土地得到开发,或者部分低产量可以自持的畜牧用草地改为种植业用地),生质燃油产量大大增加,内燃机的燃料来源问题得以解决 其他新能源汽车技术皆受挫,混合动力因为已经获得成功(标准可以定为不提供补贴,销量大且稳定),成为唯一存留的新能源汽车技术 因为某种原因,中日关系突然改善,政府大力推广常规混动 可能不利
目前常规混合动力日系厂商领先优势极大。中国政府出于防止日系形成垄断,以及常规混合动力依然有大量内燃机排放的考虑,在发展新能源汽车过程中不鼓励发展常规混合动力汽车,且可能进行限制,同时大力鼓励其他新能源汽车的发展,因为目前普遍认为中国将是最大甚至是主导性的新能源汽车消费市场,这种政策可以对国际市场进行扭曲,从而使得纯电动或插电混动汽车得到更好的发展 日系厂商因为中国国民的仇日情绪,在华份额继续下降,同时中国市场占比进一步上升,日系全球市场份额进一步萎缩,研发经费减少,导致常规混动进步停滞,其他地区厂商在插电混动(中国,德国厂商混动起步较晚,常规混动技术较弱,主打插电混动,注重性能,美国通用主打串联插电混动,即增程式电动车,此种技术较少应用到常规混动汽车中)方向进步更快
二、纯电动汽车
现状
优势
因为从充电入电池,到电池驱动电机的过程中能量损失极少,而大型火电厂将化石燃料转化成电力的效率远高于汽车内燃机化石燃料燃烧驱动齿轮的效率,所以即使发电来源都为火电,理论上仅考虑能源转化流程,驱动车辆的成本和排放都更低 电力的来源是多种多样的。可再生能源如水电、核电等,相比火电污染小,成本低,且没有化石燃料耗光的危险。甚至可以利用分布式的家用太阳能发电设备实现家庭汽车能源的自给自足。 社会用电存在波峰和波谷。在凌晨时段,用电量很低,很多多余电量被浪费,而此时正合适用多余的电量给汽车充电。 纯电动汽车完全没有内燃机的高噪音和振动,也没有燃气燃烧的时滞,极为安静,平顺,且动力响应极为迅猛。加之电动机低转速扭矩很大,性能也很强。 因为纯电动汽车的主要成本是电池,而电机成本较低,所以在汽车驱动方式上有更多的选择。比如,增加一个电机就能够很容易在没有传动轴和中央差速锁(锁定前后轴的转速差)的情况下低成本的实现四驱,而且前后轴动力分配可以很容易从0:100到100:0之间任意切换且没有时滞。更进一步的来说,得益与电控技术的提高,纯电动汽车还可以实现轮毂电机,四个电机直接驱动四个车轮,这样车辆转弯时的差速问题也得以解决,普通汽车的传动轴,差速器都可以取消,转弯半径可以无限小,侧方停车可以采用横向进入的方式,同时四个轮子可以分别控制动力。在传动方面大大降低成本,同时颠覆性的提升性能。同时电池全布置在车底,可以大幅改善操控,也可以增加储物空间(如model s前后均有行李厢)。电动机本身维护成本也较内燃机为低 因为目前人类社会已经是一个电力社会,电力设施分布密度极高,成本极低,很容易发展成为充电设施。在一些发展中国家(如中国)的乡村,加油站可能还没有普及,但充电条件却可能已经普及,只要少量改造,即可以为汽车充电。即使在发达的城市地区,充电设备也比加油设备容易达到高的多的密度,比如每个停车计时器上都可以附带一个。 相对于燃料电池,纯电动汽车应用的锂电池等电池技术已经大规模应用在电子电器等行业 纯电驱动,使得全自动电控变得更容易,车联网,自动驾驶技术等等更容易实现 虽然电池本身有污染,但相对容易集中处理。而内燃机尾气排放很难集中处理,而且因为内燃机尾气,及其形成的雾霾集中在人口密集的城市,影响到的人口更多,综合危害可能更大。 其他三种方式都还要依赖化石能源,纯电动完全不需要。真的化石燃料用光了,这是四种之中唯一的选择
劣势
能源再次充满的速度太低。燃油和混合动力汽车只要花几分钟的时间,就可以达到上千公里的续航里程。而目前电动车充电技术最快的特斯拉超级充电站,20分钟充电达到240公里的续航,速度只有加油的十分之一,但这种充电站目前成本比加油站还要高很多。而对于成本较低的220V家用充电,选用双充电器(需要80安培的适配器)以后,充电速度也只有每小时100公里,标配的40安培适配器的单相充电器则只有每小时50公里,而一般随处可见的电源可能是10安培或20安培的适配器。如果是110伏电压的地区,比如美国,日本,台湾,充电的速度则会更低(在美国家用110v充电被称为level 1,需要专门以较高成本建设240V的level 2充电桩),model s的110v,15A的充电时间是每小时6.5公里左右。也就是说,虽然农村充电设施比加油站多,但到了农村以后,可能充一整晚的电,都不一定能攒够回程的里程。如果采用换电池的方法,则一来各家电池标准很不统一,二来重量很大,而且如果设计的整体性好,会较难拆卸,三来成本较高,金融结构上难于实现,四来一个换电站,很难有效的覆盖一辆纯电动车的活动范围。(相比之下,电动自行车实际比较容易实现,一般电动自行车电池很小,几百块钱一个,标准比较统一,居民区的小店只需购买几副电池轮流充电,经常经过此处的人或者附近住户要用的只要交一个新电池的费用,然后享受两年的随时换电池的服务,按次付电费,就能解决相当一部分人的需求)
续航里程。受限于电池成本,重量,和电池管理技术,电动车普遍续航里程较低。目前家用燃油车普遍高速续航能力在一千公里左右,最大的特斯拉按EPA测试是426公里,比亚迪E6和腾势是200公里,其他车型最高的也只有100公里左右。这种低续航能力在充电很慢的情况下,负面影响就变得更大
电池寿命。因为锂电池的特性,完全充放电会对电池寿命有较大影响,而纯电动车因为电池持续输出电力,无法像传统混合动力一样浅充浅放,寿命远远短于传统混合动力的电池组。日产宣称5年平均每天一次快充一次慢充的情况下,都是只充到85%,只用到15%,大概5年后还能有80%的电量。总体上按不影响使用的电池容量衰减计算(日产在美国的保修标准是5年10万公里,电池还剩70%以上),大概寿命只有prius的1/3。这还是理想状况。实际差距有可能更大。更换电池在美国在日产亏本销售而且必须提供旧电池的情况下,依然要6000美元。 电池成本。因为目前电池的能量密度还较低,所以目前纯电动汽车的价格都较高。比如销量最大的日产leaf(国内的启辰晨风)在亏本销售的情况下,售价约是27000美元,比同类型的紧凑型家用车高了10000美元左右。相比混合动力车型比同类车型只高出4000美元左右的售价,而且还是盈利的。加上电池寿命有限,这使得通过省油回收成本变得几乎不可能。所以基本上目前纯电动车只有在政府高额补贴的情况下,才可以有一定销量。 电池污染。因为电池寿命的问题,同样使用15年30万公里左右(差不多是传统内燃机车和常规混合动力车的寿命),纯电动车要使用三组巨量的电池,这会产生巨大的污染,就现阶段的技术而言,远远超过内燃机排放的污染。 欠缺充电设施。因为家用充电速度较慢,且无法在旅行外出时使用,需要有充电桩建设才能更方便纯电动车的普及。所以需要先有充电设施,才有纯电车普及。但如果早期建设充电基础设施,用户很少,又肯定是赔本的,此处又需要政府的高额补贴。 从相对集中的快速传统加油站,到相对分散的慢速充电桩的转变,需要废弃大量已有的基础设施,建设大量新的基础设施,城市规划需要改变,人们的生活方式也需要改变,中间也造成大量浪费,且存在大量来自传统能源巨头,基于加油站的小商户的阻力 纯电动汽车若能垄断市场,将使得传统汽车巨头在内燃机领域积累的经验、技术和资本全部打水漂,所以传统汽车巨头可能不会太积极得推动推动市场的转变,而会更倾向于发展两种混合动力车型 纯电动汽车实际在汽车普及的早期,曾经跟内燃机汽车并存过一段不短的时间(早期还有蒸汽动力,三足鼎立)。开始内燃机汽车续航里程优势较小,且加油站还没有建设起来,而噪音,尾气,振动都很严重,发动汽车还需要像拖拉机一样手摇,所以直到20年代,美国的上层女性都还是普遍选择电动车为多。但是因为以上的这些缺点,特别是前四点——充电速度,续航,寿命,成本——这四大硬伤,电动车最终被内燃机取代。而今日很多地区的城市已经普遍郊区化,加上城际高速公路网的建设,对续航的需求远远高于20世纪早期,而内燃机又不再存在建设加油设施成本更高的问题,纯电动汽车可能存在更大的比较劣势。
未来变数:
可能利好
[list=1] 尽管电池污染较大,但中国政府出于鼓励本国企业发展的原因(国内车企跟国际车企在纯电动车上竞争,没有传统内燃机技术积累时间短的劣势),以及农村没有既有加油设施投资的情况,特别进行了优惠。因为目前纯电动汽车存在的问题,目前优惠的效果很有限。未来如果中国政府优惠力度,还是有可能强推成功。
中国政府意识到强推纯电动不可行,决定先强推插电混动作为过渡,插电混动普及后,纯电动铺垫已做好,再改变政策转推纯电。此种方式将大大加快纯电普及 核电等技术的发展,未来可能会进一步降低电力成本 虽然有四大硬伤,但只要充电技术,电池容量密度两者之中只要有一个取得重大突破,就可以解决续航焦虑和电池更换成本的问题。 1) 就充电技术来说,充电站如果变得通用、便宜而 非常普及 ,可以解决充电的问题。如果变得速度比现在特斯拉超级充电站 更快 ,也就不用太高的普及率就能大大方便出行。而如果 无线充电技术 变得效率更高而且成本很低,使得高速公路上可以有一条车道安装这种设备,纯电动车一边行驶一边充电,也能解决这个问题。三种重大突破无论哪一种发生,都会大大减少每辆车电池组的体积和更换成本(如果可以很容易充电,就可以降低电池组的续航能力),并且进一步大大提高电动车销量,并通过增加规模而降低电池的生产成本。 2) 如果在先有的体积重量和成本上上能够承载更高的能量,就能够或者电池体积重量不变,增加续航能力,从而推动销量上涨并进一步压低电池成本;或者续航不变,体积重量下降,节省驱动需要的能量,在成本大幅降低的同时小幅增加续航并降低能耗,也能够推动电动车销量上涨并进一步降低成本。而只要电池更换成本和电池寿命之中有一个问题解决了,对于消费者也就不再是个严重的问题。 自动驾驶技术如果极为成熟,出租车的成本将变得极低(不需要人驾驶,且有更有效率的路径规划,且可以再送完人后自行到成本很低的立体式停车场中停车),而很多人可能会放弃拥有自己的汽车,而采用手机预约自动驾驶出租车的方式作为城市主要出行方式(因为一辆车可以服务更多人,成本一定比自己家的车更低,而且不用考虑停车,更为方便,且自动驾驶可能更安全),这样人们不再需要很长的电动车续航里程,电动出租车可以自行灵活安排接送顾客和停车充电。 [/list]
可能不利
在日本福岛核电站泄露事故以后,核裂变发电站的建设在很多地区,特别是人口稠密区可能会陷入停滞,使得电价无法进一步得到下降 燃料电池汽车先于纯电动汽车大规模普及,并普遍建设了加氢设施,解决了能耗和污染问题,同时大大提高了汽车的行驶品质和性能,又不需要改变人们的用车方式,使得研发纯电动汽车的动力下降。 电池污染没有得到有效改善,社会意识到纯电动车更不环保,不再青睐纯电动车 中国政府没有意识到直接强推纯电动不可行,最后推广失败,浪费较多,民怨较大,不得不放弃该计划。而其他主要市场多为民选政府,难以进行大规模公共投资,无法补贴足够多的充电设施,以及标准电压问题(110v充电太慢),也无法使得纯电动汽车得到普及。
三、插电混合动力

现状:
优势
[list=1] 经济型插电混合动力的理念,是通过比纯电动汽车更小的电池组,来保证城市通勤的需要,同时通过内燃机的存在,来提供长途旅行的可能,并减少电池用光的焦虑。因为通勤里程较短,所以插电混合动力的里程可以只有20-60公里(prius插电混动是18公里,volt增程式混动是61公里,后者混动结构更简单,有更多的成本用于电池),但却解决了人们的续航焦虑问题。 [*]实际上,根据这篇报道: Chevy Volt Owners Drive More Electric Miles Than Nissan Leaf Drivers: Why? ,尽管leaf的纯电里程是122英里,是volt的两倍,但每个月美国平均每辆volt行驶的总里程是1629公里里程,其中1222公里是纯电动里程。而leaf的每月总里程也就是纯电总里程只有1012公里,还少于volt的纯电里程!可见纯电动车续航焦虑的影响有多大。这也就是说,volt虽然是混合动力,通过纯电行驶节省的能源和排放,反而高于纯电动汽车——虽然volt还有混合动力里程,排放相对较高(还是低于传统内燃机车),但leaf比volt少行驶的那些里程,没道理认为人们就会因为买了电动车而减少出行,只能是更多的利用燃油车出行。因为续航焦虑逼迫家庭不得不至少购买两辆车,实际是更大的浪费和污染。
因为插电混合动力车型有一个可持续输出电力的电池,所以可以更好的同时利用内燃机和电动机来提升性能,并实现偏高转效率的内燃机和偏低转效率的电动机的互补,同时也能更有效的实现低成本高性能的四驱,因为电池组重量更大,也更有利于降低重心,改善配重。同时一定程度上还能通过设计降低对变速箱承受扭矩的要求,降低制造高性能车的门槛,比如秦。著名的例子比如保时捷918,宝马i8,迈凯轮P1 因为电池组小了很多,更换的成本也就低了很多。但因为日常汽车使用大部分里程是城市通勤,可以是纯电里程(如volt是75%),所以大部分的行驶里程还是能源成本很低。这样即使电池寿命依然有限,通过纯电行驶却变得大为可能。 插电混合动力因为电池容量较小,对充电速度要求较低,可以先较好的利用先有的民用充电设施,特别是家用充电设施为汽车进行充电。等到插电混合动力车型变多以后,市场足够大,更多的商业充电桩就可以由市场自行建立。 插电混合动力的核心技术与常规混合动力类似,传统汽车巨头更愿意发展,也已经有更多的积累,市场也更容易接受。无论从生产方还是消费方都相对容易由常规混合动力过渡而来。 插电混合动力因为以上的特性,相对于纯电动车更易于普及,特别是对于一家普遍只有一台车的中等收入国家。而插电混合动力的普及,无论在消费模式的改变上,电动汽车技术上,生产规模带来的成本降低上,还是充电设施的建立上,都可以为纯电动汽车的普及做很好的铺垫。
劣势
因为需要的续航里程少了很多节省的电池成本,差不多可以多加入一台内燃发动机,但是因为内燃机的存在,隔音等各方面的成本依然较高,总体成本还是比纯电动汽车高。比如volt比leaf要贵6000美元左右
用并联和混联模式发展插电混合动力,并不能减少变速箱的存在,进一步增加了插电混合动力车的成本,使得车厂或者减少纯电续航里程(如插电prius),或者要进一步增加售价。而用串联模式发展插电混合动力(即增程模式),则在蓄电池电量耗光后,噪音性平顺性和油耗排放相比并联和混联模式有劣势(不过因为此时发动机运转在最优工况下,相比传统内燃机车还是有优势)。而无论哪种混动方式,相比纯电动车,也都有平顺静音,动力响应,能耗排放的劣势 跟传统混合动力车型一样,技术也比较复杂。 因为纯电行驶为主,还是很难浅充浅放(甚至因为有内燃机后备,电量更容易被用光),依然有电池寿命的问题
未来变数:
可能利好
纯电动汽车无法解决续航焦虑,传统混合动力又走到能耗瓶颈,而化石能源已然很贵,插电混合动力就会长期存在
对常规混动的不利因素占据了上风。插电混动进步更快。
可能不利
对常规混动的利好因素占据了上风。插电混动推广较慢,而在此过程之中,燃料电池汽车普及取得重大突破。 中国政府长期因为对民众购买插电混合动力车型只当传统动力车驾驶,不能充分降低油耗的考虑,没有以更好的政策推广插电混合动力车
四、氢燃料电池
现状:
优势
没有续航和能量再充满的问题。没有续航焦虑。不需要消费者改变用车习惯
性能方面的潜力,跟纯电动车一样。且没有纯电动车的笨重的电池组对性能和能耗的不良影响
没有纯电动汽车的大容量电池寿命和成本的问题,也没有像纯电动汽车那样来自大容量电池的高污染 相对于常规混合动力,能耗可以进一步降低
排放接近于零,可以忽略。
氢气来源广泛,天然气,煤,石油,页岩气这些化石能源都可以制氢,是化工产业的副产物,也可以用风能制氢,太阳能制氢,生物制氢这些可再生方法,还可以用电力这种通用能源制氢。

劣势
目前大部分氢燃料电池的综合能量转化率,远没有纯电动高:如果是可再生方法,效率一般较发电为低,相比纯电动是能源的浪费,会增加行驶成本;如果是化石能源生成,即时是副产物,也总归是产生污染的生产过程的副产物;如果是电力制氢,白白增加一道造成能量损耗的工序。综合起来单就行驶的能源消耗可能没有纯电动或插电混动经济环保
目前氢燃料电池技术不够成熟,成本较高
目前缺乏加氢的基础设施,而且跟充电站的建设一样,存在先有鸡还是先有蛋的困境,而且不像汽车充电起步初期可以多利用家庭设备推动普及,慢慢扩展到公共充电桩和大型快速充电站,而只能一步调到大型加氢站。早期基础设施推广阻力大,反过来造成燃料电池汽车销量难以扩大。这个是最大的硬伤。
未来变数
可能利好
氢燃料电池技术取得重大突破,成本大幅降低
插电混动-》电动汽车路线推广缓慢,而燃油价格已然升高很多,市场转向氢燃料电池汽车
可能不利
因为日本较为领先,中国政府再次因防止日本垄断,或者中日争端造成的双边关系恶化,刻意限制氢燃料电池汽车在华发展,而其他民选政府因为难以进行大规模公共投资,无法补贴足够多的加氢站设施,使得氢燃料电池普及进入良性循环
纯电动汽车的利好因素出现很快,迅速的克服了续航焦虑的问题
总的来说,我个人的观点,常规混合动力其实已经成功了,是否能进一步占领市场只取决于油价走势。插电混合动力在目前有补贴的情况下,也挺值得买的,但类比prius从上市到在美国取消补贴的用时(12年,插电混合动力因为涉及到充电设施只可能比这个时间长),短期内(2020年以前)不可能达到去除补贴能有较大销量的情况,2030年前很有希望。长期纯电动汽车跟燃料电池汽车哪个最可能普及这个我说不准,在美国这里接触到的汽车制造业内的大佬很多觉得燃料电池是比较好的方案,不过个人从推广的难度来看倾向于认为纯电动普及成功的可能性大一些。我个人曾经有个预言是到2050年,新车销售纯电和插电加在一起能达到所有车型的一半,应该说是在不存在技术突变(这个因素真的不好说)的情况下,比较乐观的预期了。但这个基本属于瞎蒙。

不过不管怎么样,传统内燃机车和常规混合动力这种加油车,纯电动车,和燃料电池车这三种,应该不会大规模的同时存在。充能设施是有成网效应的,就单个市场而言,最多也就能容纳两种,最好是只有一种。但全球范围内各市场选择了不同技术也还是有可能的,虽然在今天经济全球化的基础上可能性比较小。

关于新能源汽车方面的问题,也可以来值乎问我: 值乎 - 说点儿有用的

如果对电动车方面的政策和市场感兴趣的话,我还做了一期关于电动汽车的Live,现在知乎有“结束后进入”的功能,所以仍然可以购买参与:
[list] Live 链接: 鱼非鱼的 Live —— 探究电动汽车市场 。
[*]图表文字版同样是在『驾仕阅读』可以获得:[url=https://link.zhihu.com/?target=http%3A//miguan.in/m/04CCM%3F_1%3D488%26_2%3D488]http://miguan.in/m/04CCM?_1=488&_2=488 [*]Live的提纲在这里 今晚 Live 的提纲以及一些Tips
@鱼非鱼 童鞋的答案有点太想当然了,误区可不少,我来纠正一下顺便说说我的看法:
一、涡轮增压:
1、原理。涡轮增压是用发动机排出的废气,推动一个涡轮压缩空气,将压缩的空气注入气缸(压缩的是新鲜空气并不是废气),以提高其动力,最初这项技术的发明是... 显示全部 »
@鱼非鱼 童鞋的答案有点太想当然了,误区可不少,我来纠正一下顺便说说我的看法:
一、涡轮增压:
1、原理。涡轮增压是用发动机排出的废气,推动一个涡轮压缩空气,将压缩的空气注入气缸(压缩的是新鲜空气并不是废气),以提高其动力,最初这项技术的发明是为了汽车在高原空气稀薄的地方也能有正常的动力,后来才被用来压榨发动机动力。
2、油耗。涡轮往汽缸里注入了更多的空气,但是发动机的空燃比(空气与燃料的比例)是一定的,吸入的空气多了必然要喷射更多的燃料,所以谈何省油呢??可以参考下表,车型为美国在售车型,凯美瑞雅阁天籁均为新一代自吸引擎,帕萨特2.5技术上比较老了,简单的说就是如果两台新一代的发动机,一台自然吸气一台涡轮增压,在同等功率水平的境况下,油耗水平也是相当的。结论:涡轮增压并没有明显油耗优势 http://image2.qiniudn.com/26682-a0c3b4d2e74b6e8ca4d9da57173cd86f
https://pic3.zhimg.com/94176a608bf19118ad900cb15aa8aeda_b.jpg
3、可靠性。这一点不需要解释了,可靠性确实比不上自吸车。
4、舒适性。虽然现在的小排量涡轮增压车型都已经极力的在优化发动机的发力特性,但是不可避免的还是会有一些涡轮迟滞。注意此处特指小排量单涡轮,V8双涡轮增压不在讨论之列
5、涡轮增压车为什么会在欧洲流行。欧盟的油耗测试标准和变态的排量税。在欧盟ECE油耗测试标准下,涡轮增压车更容易做出好看的成绩。同时好多欧盟国家是以排量为标准一刀切的征税,如果是以二氧化碳排量收税,涡轮增压车的脸就不好看了。
例:爱尔兰目前仍然以排量收取车辆使用税,按照其标准:3.5升排量的天籁每年的车辆使用税为1279欧元,而2.0T帕萨特CC的使用税为513欧元,差异高达60%。然而讽刺的是,两款车在美国EPA测试中的二氧化碳排放量同为219g/km。 显然涡轮增压车钻了脑残政策的空子,偷逃了60%的税费
6、 涡轮增压车为什么会在中国流行。大众神车党和*车之家不遗余力的宣传和欧盟一样的排量征税政策。


二、混合动力(在此仅讨论丰田THS混合动力,其他混动基本都是打酱油的)
1、动力系统。丰田THS装备了一个ECVT变速箱,这个变速箱说是CVT,但实际上一个电机调速机构,结构极为简单可靠,通过软件齿轮间的转速差来调节传动比,而且没有液力变矩器,传动效率非常之高。简化图: http://image2.qiniudn.com/26682-ea7bf5703b3002237732a24268c3740a
https://pic2.zhimg.com/d0fb8f81286d8c1931165ac10cb76c51_b.jpg

2、动力性。混合动力最大的有点在于优化了发动机的发力特性。传统汽车提速需要先降档再发力,而混合动力车在电机的帮助下,在你踩下油门的一瞬间就会发力,如果纯粹比拼0-100km加速的话,1.8排量的普锐斯成绩会接近2.4排量的中级车,2.5排量的凯美瑞混动成绩会接近3.0排量的中级车。
3、可靠性。这是不讨论其他品牌混合动力的主要原因,除丰田本田的混动外,其他混动可靠性太差了。丰田THS就另当别论了,美国消费者报告等待了十年在2011年发布了一份报告,将一辆走了10年33万公里的普锐斯和一辆仅行驶3200公里的新普锐斯做了对比,结果无论是油耗还是动力水平都相差无几。
4、舒适性。混动车低速状态下发动机会熄火紧靠电动机行驶,即使V6或者V8车型也无法比拟这种的静谧感(4缸就更差了,怠速哆嗦啊),在发动机接入的一瞬间甚至只有两缸点火来减少扭矩冲击。如果有机会开过Lexus的混动车型,你会发现你即使盯着仪表盘也无法判断发动机是什么时候启动什么时候熄火的。一句话,丰田系的混动车是这个星球上最平顺的动力系统。
5、为什么在美国、日本流行。对于不差钱的民族,流行是必然的。
6、为什么在中国不流行。贵且政策没优惠。混动凯美瑞比普通版贵的差价,一般人开几年也开不出来,税收政策上更是没有任何优惠。好消息是丰田要在2015年国产混合动力总成,届时会有2-3万元的降价空间。


有没有感觉这像是篇软文?不要相信自己的眼睛,这不是软文!!
利益相关:无 (哦不,本人是大众车黑)
图片及例子来自:新车评网 Carzone的个人首页 想学习更多混动相关知识,请关注此人博客,那才叫软文呢
@刘尧 谢邀。
日语&混合动力是我的强项。

以下是我整理后的东西。

不妥之处,还请指正。

1.丰田THS混合动力系统
混联式,变速箱为行星齿轮功率分流结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1ed6803... 显示全部 »
@刘尧 谢邀。
日语&混合动力是我的强项。

以下是我整理后的东西。

不妥之处,还请指正。

1.丰田THS混合动力系统
混联式,变速箱为行星齿轮功率分流结构。
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https://pic2.zhimg.com/809ddbb7a62c291f526ec34f7732cea1_b.jpg
目前市场评价最高的混合动力系统,省油,但系统复杂,相对成本高。
多的就不说了,普锐斯大家都了解。
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※参考: https://pic3.zhimg.com/e39085ef2833343383f159958d6dd2ae_b.jpg
※参考: トヨタ企業サイト


2.本田IMA混合动力系统
并联式,变速箱为CVT。
优点在于结构简单、紧凑,成本低。
http://image2.qiniudn.com/26682-6f4cc21e9cde387317c4a4bdd25bac15
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缺点在于发动机与电机直接耦合,纯电动/制动回馈时电机要拖着发动机转,效率低(即便采用了停缸技术)。
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※参考: https://pic2.zhimg.com/10b3b546eaa1a65160f73ee43c40c9a5_b.jpg
※参考: Honda | Technology
※本田的混动系统不止一种,答主只在此介绍大家比较熟悉的IMA。
关于本田的i-MMD,请参考 @修汽车的舒克 的回答: 如何评价本田最新的 i-MMD 系统和混动雅阁? - 汽车


3.日产单电机双离合混合动力系统
并联式,变速箱为7速AT。
2011年东京车展,"Car of the year"颁给了Leaf,当时日产很多人都认为Leaf会终结Prius来着。。没想到啊,Prius还是新能源汽车中的老大,日产自己也出HEV了。。
与同为并联的本田IMA相比,日产这套系统的发动机与电机之间加了一个离合器,在纯电动/制动回馈时可以控制离合器分离以避免倒拖发动机,效率更高。
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但这个离合器带来了离合器分离/结合时的抖动问题、频繁StartStop时的离合器过热问题、离合器分离/结合时的动力输出延迟问题等。可谓成也离合,败也离合。
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※参考: https://pic4.zhimg.com/83b849ebf0d91ed5a900889bd4abe623_b.jpg
※参考: FR車用ハイブリッドシステム(インテリジェントデュアルクラッチコントロール)

未经同意,谢绝转载。
这又是一个很“大”的问题,也是一个很有“意思”的问题,我也关注了很久。试着答一下,目的是抛砖引玉。回答分为五部分,为方便阅读,将每部分的标题先列出来。希望直接看结论的朋友,可直接从第3部分开始阅读。
1. “强混”与“混联”?
2. 串联、并联、混联的定... 显示全部 »
这又是一个很“大”的问题,也是一个很有“意思”的问题,我也关注了很久。试着答一下,目的是抛砖引玉。回答分为五部分,为方便阅读,将每部分的标题先列出来。希望直接看结论的朋友,可直接从第3部分开始阅读。
1. “强混”与“混联”?
2. 串联、并联、混联的定义与区别? 谁是模仿Prius的真混联?
3. 同为混联,通用Volt是如何“规避”丰田Prius的THS专利的?
4. 中国没有基于PSD的车型,是为了尊重知识产权吗?
5. @jinseng 的答案中的几个疑点。

1. “强混”与“混联”?
早期,混合动力车根据电功率比例进行分类,可分为轻混、弱混、中混、强混、全混……这些“混”们之间的界限并不是很清晰。目前,至少在学术界,这种分类方法已经很少见,因为主流的混合动力技术,无论是串联、并联还是混联,电机、电池都相当大,都属于“强混”范畴了。
丰田的专利主要是以行星齿轮的Power Split Devide(PSD)为基础的Toyota Hybrid System(THS),在技术分类上属于“混联”。题主问,“强混”怎么规避丰田的“混联”专利?那么很简单,国内外任意一种并联与串联混合动力都是没有PSD的,都不需要去“规避”。我想,题主想问的应该没有那么简单。如果我没猜错,题主的问题这样表述是不是更好:“各大车厂的混合动力系统中,有哪些是与丰田THS相似的?这些车厂如何规避丰田THS专利呢?”

2. 串联、并联、混联的定义与区别? 谁是模仿Prius的真混联?
众所周知,混合动力车可以省油(不讨论插电式)。如何做到省油这一点?基本上有五点:
a) 发动机工作在高效转速区;
b) 发动机工作在高效转矩区;
c) 通过调速功能,发动机动态工况尽可能少、尽可能缓和;
d) 尽可能地缩短能量传输路径。
e) 制动回馈。
串联混合动力,发动机与驱动轴完全解耦,也就是说,发动机的转速与转矩是与车辆行驶状态完全无关的,因此可以实现abce;并联混合动力中,发动机与驱动轴相连,也就是说,发动机的转速是与车轮耦合的,只能实现ade。串联与并联,在结构特点上、在功能特性上的区别泾渭分明:a) “发动机只驱动发电机”为串联最大特点;b) “发动机可直驱驱动轴”为并联最大特点。
谈到混联的时候,有两种流派。第一种流派,认为混联应该结合串联与并联的优点,在 “功能特性” 上同时实现abcde的才是混联;第二种流派,认为混联是结合了串联与并联的 “结构特点” ,“发动机既可以驱动发电机,又可以直驱驱动轴”即为混联。在第二种流派看来,Prius是混联,比亚迪秦也是混联。而在第一种流派看来,具备PSD的Prius是真混联,而比亚迪秦是“假”混联。
从英文翻译上来讲,series hybrid是串联,parallel hybrid是并联,为啥power-split hybrid就翻译成“混联”了呢?个人猜测,英文更多是从 “功能特性” 命名的,而中文更多从 “结构特点” 命名的。哪个更为合理,显而易见。是不是最初的翻译者理解不够深入呢? 这已经不得而知。
从 “功能特性” 的角度来看,实现power-split hybrid的真混联最好还是要有一个PSD。有PSD的混合动力车没有多少,最典型的就是丰田Prius与通用Volt。那么问题就简化了:通用volt是如何规避丰田Prius的专利的?
题外话再讲一点,是否Power-split hybrid的真混联就必须要有以行星齿轮为基础的PSD呢?个人认为,不一定。中日德美四大汽车国家,对于行星齿轮这个玩艺的态度不一样,日本、美国很喜欢,德国则更喜欢变速箱——据我所知,德国似乎在开发一种非常有特点的、前所未有的变速箱来做为PSD。刚才似乎忘了说中国? 中国的态度很简单,行星齿轮与特种变速箱,哥都造不出来!

3. 同为混联,通用Volt是如何“规避”丰田Prius的THS专利的?
a) 技术层面
如下图,Prius与Volt的混合动力系统都以一个行星齿轮为核心,三个端口连接的都是1个发动机、1个发电机和1个驱动电机,二者是相似的。这个程度的相似是否造成了专利侵权?这个问题恐怕需要知识产权方面的专业人士才能回答。
而Volt又有一些不同之处,如果非要打知识产权的官司,那么这些不同之处也许可以作为通用辩护自己的论据:
不同之处1: Ring Gear上,Volt连的是发动机与发电机(分别有一个离合器,可以接合或断开),而Prius连的是驱动电机与驱动轴;Sun Gear上,Volt上连的是驱动电机,Prius连的是发电机;Planet Carrier上,volt连接的是驱动轴,而Prius连接的是发动机。
不同之处2:Volt有4组离合器(不确定,可能是3组),可以接合/断开,模式相当多,可以变身为串联,也可以变身为并联,也可以变身为混联(学术上有教授论证过,其中2组离合器是没有意义的,去掉也不会影响能量效率)。那么,Volt就是 串or并or混联系统,是不是可以规避Prius的混联系统专利了呢?——法官说了算,知识产权法我不懂。
不同之处3:能量效率不同。Prius非常省油是众所周知了,而Volt则似乎继承了通用的一惯传统,费油,在刚出来的时候被新闻吐槽很多,现在不知道有没有改善。至于原因,我猜测是因为Volt在控制策略上的积累还不够。
以上技术层面的不同之处,可作为“规避”专利的证据。作为一名工程师,个人认为不应该判定为Volt侵权。
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b) 法律层面
美国与日本都是重视知识产权的国家,这种事儿得依法断案。我不清楚熟知知识产权法的法官会怎么想,侵权不侵权,都有可能吧。
c) 宣传层面
Volt刚出来时,一直标榜自己是“增程式纯电动汽车”(Range-extended EV),而后,大家觉得这明明就是“插电式混合动力”(PHEV)啊! 有观点认为,Volt之所以称自己为“纯电动车”,而不是“混合动力车”是因为它不想和Prius比较——因为这油耗差得有点多啊,岂不是显得自己很弱。
现在想起来,也可能有知识产权方面的考虑。
d) 政治层面
就在不久几年前,不可一世的丰田被美国敲打成全球第二,而奄奄一息的通用却奇迹般地起死回生,这不得不提醒一下日本:你们领土上驻扎着美国大兵呢!
即使Volt真的侵权,我想通用只需要发一个新闻就可以规避了,丰田估计也懒得或不敢在这种鸡毛蒜皮上的小事上跟通用较劲。新闻如下: 【图】力挺新能源 奥巴马亲身体验雪佛兰Volt_汽车之家
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4. 中国没有基于PSD的车型,是为了尊重知识产权吗?
尽管中国的知识产权状况是越来越好,但在汽车行业的“模仿”例子还真的不少。要说模仿外观的格调还比较低,那么如果能“模仿”一下PSD并且做得像模像样,我想应该会得到国人的尊重而不是鄙视的。这么好的事情,为啥没有汽车厂商模仿PSD呢? 原因挺简单,造不出来。行星齿轮也算是变速箱的一种,这种高端货目前还造不出来。

5. @jinseng 的答案中的几个疑点。
@jinseng 的答案中所陈述的一些内容,个人有不同的看法,这也是促使我回答此问题的动力之一。 兼听则明,在此把这几个疑点列出来,如下:
a) "那么Volt就是串联,特点就是发动机不参与驱动,只驱动发电机发电。" ——如下图是Volt的动力系统结构图,在clutch 2与clutch 3接合后,发动机是可以参与直接驱动的。
http://image2.qiniudn.com/26682-b5d9c6007161ace1fdc7250e4fb44c73
https://pic1.zhimg.com/89907dbb8e3c13a8d813a4d856482264_b.jpg
b) "只不过F3DM不是插电而已" ——F3DM是插电式混合动力,是可插电的。 比亚迪F3DM_百度百科
c) "但实际上Volt和F3DM与丰田THS的实现方法大相径庭,与丰田THS毫无共通之处" ——应该说,除了丰田自己及其授权的厂商之外,Volt是最像THS的了。“大相径庭”与“毫无”二字有待商榷。

成文较为仓促,限于时间与精力,也不可能以学术论文的标准来完善每一处逻辑与引用资料。
全文若有不妥之处,请各位指出,在此提前感谢!

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