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PRIUS呈现丰田混合动力背后的称霸“野心”
  时间:2005年12月01日11:45      作者:赵俊华 我来说两句我来说两句(0)
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  PRIUS :丰田混合动力背后的“野心”

    作者简介:赵俊华 CSM Worldwide中国汽车动力系统分析师

    上个世纪九十年代末,当LPG, CNG, DME这些代用燃料技术成为中国汽车业的一个研究方向的时候,还没有多少人会对电动汽车报以太高的期望。
当时的普遍看法认为:混合动力技术在汽车上的商业化的应用是至少二三十年以后的事情,而燃料电池汽车的商业化应用应该是更远以后。处于对研究基础,开发成本和技术风险等诸多方面的考虑,很多的企业,高校和科研机构把主要精力放到了代用燃料技术的研究上。然而,技术的发展往往会出乎人们的意料。10年过去了,截至到2005年6月,全球混合动力汽车的累计销量已经接近50万辆。作为全球混合动力技术的领先者,日本丰田公司将要在中国开始组装Prius。中国的汽车业和混合动力技术的距离似乎从来没有这么近。今年冬天,当我们在中国的大街上,看到或者开着一辆代表先进技术的Prius, 心中会有些什么样的感慨了?

  技术篇:什么是混合动力汽车?

  混合动力汽车(Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源——热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机,使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控,而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作,从而降低油耗与排放。

  根据混合动力驱动的联结方式,混合动力系统主要分为以下三类:

  一是串联式混合动力系统。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电,产生的电能通过控制单元传到电池,再由电池传输给电机转化为动能,最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下,电池就象一个水库,只是调节的对象不是水量,而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节,从而保证车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的应用比较多,轿车上很少使用。

  二是并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统:传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单,成本低。本田的Accord和Civic采用的是并联式联结方式。

  三是混联式混合动力系统。混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星轮式结构结合在一起,从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比,混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂,成本高。Prius采用的是混联式联结方式。

  根据在混合动力系统中,电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重,也就是常说的混合度的不同,混合动力系统还可以分为以下四类:

  一是微混合动力系统,代表的车型是PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机(一般为12V)上加装了皮带驱动启动电机(也就是常说的Belt-alternator Starter Generator, 简称BSG系统)。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机,用来控制发动机的启动和停止,从而取消了发动机的怠速,降低了油耗和排放。从严格意义上来讲,这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车,因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里,电机的电压通常有两种:12v 和42v。其中42v主要用于柴油混合动力系统。

  二是轻混合动力系统,代表车型是通用的混合动力皮卡车。该混合动力系统采用了集成启动电机(也就是常说的Integrated Starter Generator,简称ISG系统)。与微混合动力系统相比,轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止,还能够实现:(1)在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;(2)在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。

  三是中混合动力系统。本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic都属于这种系统。该混合动力系统同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同,中混合动力系统采用的是高压电机。另外,中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高,可以达到30%左右,目前技术已经成熟,应用广泛。

  四是完全混合动力系统。丰田的Prius 和未来的Estima属于完全混合动力系统。该系统采用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。

  以上各种不同的混合方式,都能在一定程度上降低成本和排放。各大汽车厂商在过去的十几年,通过不断的研发投入,试验总结,商业应用,形成了各自的混合动力技术之路,而在市场上的表现也是各具特色。

  市场篇:混合动力技术将是丰田挑战通用全球汽车老大位置的有利武器。

在未来的五年之内,丰田将继续引领着整个混合动力市场,占据市场70%以上的份额。不久前中国政府出台了与混合动力相关的一些技术标准和试验规范。在制定这些标准和规范的过程中,丰田参与了绝大部分的项目开发,因而最后出台的政策不可避免的带上了丰田技术的影子。常言道,得标准者得天下。丰田不仅为PRIUS引入中国铺平了道路,而且给后来者也筑起了一道不大不小的门槛。

  图1给出了从2000年到2011年全球混合动力主要厂商市场份额百分比对比(2000年到2004年数据为实际产量对比,2005年到2011年为产量预测对比)。 目前,全球混合动力的市场已经由2000年的不足30,000台上升到2004年的175,000台。根据CSM的预测,到2010年左右,全球的混合动力的产量将达到近700,000辆左右,而市场格局也由最初的丰田一家独霸变为现在的群雄并起。除了一直在混合动力技术上领先的丰田和本田,通用,福特,戴—克、BMW和雷诺-日产也加快了混合动力的研发和投入,甚至连最近几年在北美市场和中国市场屡创佳绩的韩国现代,也加入了这个阵营。

  从上个世纪九十年代开始,丰田公司就开始投入巨资对混合动力车进行研究和开发,不仅在混合动力的技术上有了很大的提高,而且成功地开辟了混合动力的商业化道路。 从上图中可以看到:在未来的五年之内,丰田将继续引领着整个混合动力市场,占据市场70%以上的份额。而这与其全面领先的技术休戚相关。目前,丰田已经将其混合动力技术覆盖了整个乘用车的排量范围。最新的报道称,丰田要将混合动力技术应用到旗下所有的车型,在2010年将混合动力汽车的产量提高到1,000,000辆。从市场竞争的角度来看,混合动力技术将是丰田挑战通用全球汽车老大位置的有利武器。

  除了继续在北美和日本占据着霸主地位,丰田也没有放松对新兴市场的启蒙和开发。不久前中国政府出台了与混合动力相关的一些技术标准和试验规范。在制定这些标准和规范的过程中,丰田参与了绝大部分的项目开发,因而最后出台的政策不可避免的带上了丰田技术的影子。常言道,得标准者得天下。丰田不仅为PRIUS引入中国铺平了道路,而且给后来者也筑起了一道不大不小的门槛。

  

  而相比之下,本田混合动力战略就没有丰田那么有侵略性。一直以来,本田推行着自己稳扎稳打的战略。在技术上,本田继续扮演着“跟跑者”的角色,根据自己的特点,选择了适合自己的方案和技术:高压的中度混合动力技术;在市场上,本田则采取了“以退为进”的策略,以限量供应来人为造成表面上的供不应求,同时在车型上,选择了本田最为成功的车型来推出混合动力的版本:Insight 1.0L, Civic 1.3L, Fit 1.3L和Accord 3.0L。这种严谨而不乏进取,努力而不急进的行事作风让人有理由相信,在未来的混合动力市场的竞争上,本田完全可以做到进退自如。

  在“双田”(2003年以前二者共同占有整个混合动力市场的100%,而在未来的五年内将仍然占有80%左右的份额)笑傲整个混合动力市场的时候,他们的美国同行也开始急起直追。福特,通用和戴-克(一半美国血统)都加快了研发的步伐:

  通用有着到目前为止最为广阔的混合动力产品线:从已经在北美上市的混合动力大客车,到刚刚上市的轮毂电机启动的皮卡(包括Chevy Silverado和GMC Sierra),到明后年将要推出皮带电机启动的轿车(包括Saturn VUE和 Chevy Malib)。面对着北美这个目前为止最大的混合动力市场,通用选择了大型乘用车:皮卡和SUV,作为主要市场。究其原因,在于这些车型在同级别车里,燃油消耗量偏高,因而能够更好的体现混合动力在油耗方面的优势,当然对市场就具有更好的说服力。就技术而言,凭借着其创新的“双模混合动力技术”上在大客车上的应用日益成熟,通用将在完全混合动力技术上占据领先优势。对通用来说,也许混合动力技术只是他们在通往未来的燃料电池技术上的一个暂时的替代品而已。他们对于混合动力市场的寿命周期的期望,可能并没有其竞争者那么高。在其甚为看重的燃料电池技术,已经花了数十亿美金。通用希望未来的主战场是在燃料电池或者纯电动车市场。只是消费者还要等多久?这个问题目前还很难回答,包括通用自己。

  同样地道的美国本土厂商,福特也选择了将SUV和Crossover作为自己混合动力技术的突破口,虽然还没有完全属于自己的混合动力技术。而且,在混合动力控制软件方面,福特目前仍然需要从丰田那里购买。福特的混合动力之路不很清楚,这和其一直秉承的保守风格一脉相承。

  在几大厂商纷纷将注意力集中在汽油混合动力方面的时候,戴-克悄悄的将柴油微度混合动力技术用在了自己的皮卡车上。市场是巨大的,戴-克选择了在竞争对手还没有完全触及,而恰好是自己擅长的柴油机领域来做混合动力,可谓顺理成章。虽然在这个领域,还有五十铃的跟进,但显然,戴-克没有将他们视为竞争对手。而在汽油混合动力方面,戴-克继续和通用共享着双模完全混合动力技术。和通用一样,戴-克的理想是希望尽快用更加先进,更加环保,更加经济的燃料电池技术和纯电动技术来取代混合动力技术。

  欧洲的同行在做什么了?除了PSA推出了一系列的微混合动力轿车,其他包括大众,宝马,还沉浸于对传统内燃机技术的精益求精。相比之下,欧洲市场是混合动力最为艰难的一个市场。凭借着对自己技术的自信,也许欧洲人可以创造出能与混合动力媲美的传统内燃机技术,包括更为先进的燃油喷射系统、燃烧系统、进气系统以及尾气后处理技术。毕竟,混合动力始终没有扔掉传统的内燃机。而对于擅长技术的欧洲人而言,把自己已有的好东西做到更好,会比加装一套系统更让他们感到自豪。但从最近传来的消息来看,BMW也加入了通用、戴-克共同研发“双模”的团队。大众也和上汽股份要在2008年小批量投产途安混合动力车。

  

    目光还是回到国内,这个PRIUS即将进入的市场。汽车动力技术的水平在落后了国际水平几十年以后,中国的同行们也开始了努力的追赶。新技术的出现给了中国厂商们新的机会,而他们正在不同的技术道路上努力耕耘。这其中有:以奇瑞,长安为代表的混合动力技术,以上汽为代表的燃料电池技术,以比亚迪为代表的纯电动技术。其中,混合动力的研究时间最长,进展也最大。一直以来被给予民族汽车工业重任的奇瑞汽车公司,早在3年前,在中国国家863计划的支持下,就开发出了混合动力的试验样车。而现在,在国际知名的汽车技术公司帮助下,他们正在为混合动力汽车的工程化、产品化、商业化厉兵秣马。真正中国自主研制的混合动力轿车可望在2006年底推向市场。对中国厂商而言,研制开发成功的意义将远远高于由此而带来的市场份额和经济效益。有理由期待,也有理由相信在新一轮的动力技术浪潮下,国内厂商将会扮演着越来越重要的生力军角色。

  同时,需要注意的是,奇瑞们在开发自己产品的时候,需要做好相关配套产业的建设,建立良好的供应商开发网络。目前为止,日本厂商掌握着绝大部分混合动力的核心技术和零部件产品。而丰田和本田与这些零部件供应商的联系或直接(占有股份),或间接(签订保密协议或者独家供货协议)。这将严重制约着中国厂商们的开发进度。因此在开发自己的配套产业时,是否可以考虑一些新的开发形式?比如联合开发。其实,这样的开发形式在国际汽车业早已经不是新闻:“世界发动机联盟”(Global Engine Alliance, 包括戴-克, 三菱和现代)开发的全新“Theta”系列发动机(北京现代已经上市的“御翔”就是采用该系列的发动机),全球产量2010年将达到150万台。在混合动力的开发上,通用和戴-克在“双模混合动力”技术上的联合开发和共享已经取得一些成功。而现代也正在积极的参与联合开发。全球化的趋势使得联合开发越来越被重视。而中国目前混合动力技术的开发出现了各自为主的局面。除了奇瑞和长安(主要是乘用车),东风,上汽,吉利和比亚迪都通过各种形式涉足或者正在进入混合动力领域,而各自的开发路线,技术资源或相同,或不同。那么是否可以尝试着从技术战略的层面上做一些联合开发了?其中的优势无须赘述。因为,Pirus已经来了!

  这是一个技术的时代,这是一个市场的时代。环境的不断恶化,已经使得人们对更加环保的技术要求与日俱增,而最近国际市场燃油价格的直线上升,更是让国际汽车业的发展面临着前所未有的考验。混合动力技术,先进的柴油技术以及未来燃料电池技术,将会是三强鼎立,还是一家独领风骚?在北美市场,三大汽车制造商开始考虑摒弃曾经引以为荣的豪华与大气,转向如何满足消费者对燃油经济性的需求。丰田和本田的混合动力汽车已经在北美小有收获,如果北美的厂商们不想和丰田们在混合动力上一争高下,那就要在未来的五年内在燃料电池技术上有所突破,否则就只能看着自己在这一市场领域的落后。欧洲的厂商们面临的形势更为严峻。一直以来,混合动力技术就是柴油技术最大的威胁,虽然到现在为止还没有获得实质性的胜利,但是欧洲市场却一直是丰田、本田梦想证明自己的舞台,而油价上涨无疑将会助他们一臂之力。在中国,虽然大众的柴油技术进入很早,但柴油的品质,消费者对柴油机的认识以及城市地方法规仍然对柴油轿车的发展多方掣肘。从丰田善于设立标准的一贯作风来看,再加上国内企业的多方响应,混合动力技术很有可能在未来几年超过柴油轿车在中国的成就。而今明两年,Prius更象是一个象征,一个新技术和新标准的旗帜。如果这面旗帜能够稳稳地插下来不倒,那将是对欧洲柴油轿车在华前景的沉重打击。

 《汽车与配件》之《产业经济报道》2005年第46期(产:第9期)

 CSM公司简介:CSM Worldwide (http://www.csmauto.com) 为全球350多个汽车整车制造商,汽车零部件供应商以及其他经济组织提供全球汽车市场资讯和预测服务。公司总部位于北美底特律,在全球12个国家或地区设有分公司或附属机构,中国办事处在上海。

(责任编辑:陈映璇)



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