丰田混动蝶变

甄文媛 郭小杰

“总有一天，中国会接受混合动力”。数年前，“普锐斯之父”内山田竹志这句不是预言的预言在如今看来已然成真，无论中国的车企或市场是主动拥抱还是不得不选——动了真格的油耗大限就在眼前。而苦心孤诣坚守混动路线十余年的丰田一直在做的，就是不断审视自己的混合动力系统技术，将之改进提升。大约这种“变”，才是永远的不变。近期，丰田汽车混合动力系统控制开发部部长阿部真一从日本飞抵中国，向国内的同行们亮出了丰田油电混合技术上的最新举措。对汽车行业而言，丰田在这一领域的动向不仅明确了混合动力汽车（HEV）进一步节能减排的方向和潜力，其具体的技术路径及做法也有重要的借鉴意义。

HEV再进化

“700万辆”是到今年9月末丰田全系混合动力车型（包括外插充电式混合动力车）在全球的累计销量。而在此前，有资料显示，丰田从1997年开始在日本销售全球首款量产混合动力汽车“PRIUS普锐斯”，完成第一个百万销量历时10年，实现第二个百万销量用时两年，而达到第七个百万销量仅用9个月的时间。在这数年中，有“混动第一车”之称的普锐斯已进化至第三代车型。“如果将1997年第一代普锐斯和现在的车型对比一下就能看到清晰的变化，从技术层面来讲已经有了大幅改进，现在还有较大的改进空间。”据阿部真一透露，“在有效改善油耗和实现减排方面，现在丰田的HEV系统和汽油车系统相比，其提升率已经可以达到30%?50%。”

对油电混合动力技术而言，实现进化的核心主要是电子/电气零部件的改善。阿部真一以逆变器（PCU）的改善措施为例进行介绍，由于油电混合技术的能量输出25%来自逆变器，从提升燃油经济性的角度考虑，减少PCU的功率损耗是关键。经过丰田的不断改进，目前PCU的电气损失已经降低了75%。

其中一个重要的材料发现便是碳化硅（SiC）。据了解，丰田汽车在与电装公司的共同合作中发现，碳化硅与硅相比，功率损失仅为后者的1/10，输出频率却相当于硅的10倍，性能优异。“碳化硅功率半导体可有效减少68%的PCU损耗，而更低的PCU损耗意味着能实现更低的油耗。搭载碳化硅功率半导体的新一代HEV试验车，已经实现油耗改善提升5%。”据阿部真一介绍，丰田汽车按照JC08工况设定的开发目标则为10%。针对这些最新的改善情况，阿部真一明确表示其实仍有潜力可挖：“当然，在这之后还需继续自我挑战，像这样的技术改善今后也会继续。”

HEV如何闯“国Ⅴ”关

如今的中国传统汽车产业，不仅头悬百公里5L的油耗利剑，环保法规也在层层加码，明年全国国四，后年就是国五、京6。据报道，今年10月底发改委等12部委联合下发了《关于统筹加快推进机动车污染综合防治方案的通知》，要求珠三角、长三角和京津冀等区域在2016年全部实施国五。《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》更明确提出2016年力争实施第六阶段机动车排放标准。

“随着今后技术的不断进步，油电混合动力车无论是小排量还是中排量都比汽油车低，减排方面现在按国五工况的排放标准衡量也轻松过关。”针对中国的排放法规，阿部真一更加看好HEV，并很有信心地提出，“节能车中能够同时确保显著油耗改善和减排效果的只有HEV”，因为“油电混合动力车是发动机和电机共同分担工作实现动力传输，所以不光能实现能源节约还能使排放的尾气更加清洁，HEV同时具有确保节能和减排的双重效果”。

对传统汽油车而言，阿部真一认为，要想在技术层面做好排放工作，要解决三个问题：一是触媒暖机所需时间长速度很慢，二是空燃比偏离了理论值，控制在正确的理论值范围内很重要，三是空燃比传感器还没热就不得不启动发动机。解决了以上三个课题，就能够减少尾气污染物排放。“以25℃的冷机启动情况下尾气排放情况”为例，阿部真一指出，“由此可见污染物几乎都是在发动机刚启动后排放的”，而“大多数HEV有电机辅助功能并能实现EV行驶，因此具有解决冷机启动时的减排潜力”。

丰田HEV采用的尾气处理方法主要包括两个方面，第一是首先通过触媒将发动机产生的尾气进行净化，第二是通过A/F传感器感知发动机直接排放的尾气浓度后，向燃料喷射装置反映，并有效活用触媒再次对排气进行净化。在这一步中，尾气进入触媒后处理的关键一环在于A/F传感器，利用触媒将CO、NMOG、NOx同时净化，这三种有害成分与空气的占比被叫做空燃比，所以正确地将空燃比控制在理论值附近至关重要。而且，需要注意的是，“A/F传感器尽早暖机非常重要”，因为“传感器不达到600℃的高温状态就无法正确地检测空燃比，通过内藏加热器来加热传感器达到高温状态最快也要在10秒钟以后”。

“将HEV车型和汽油车从触媒暖机热量、空燃比和发动机转速三个方面进行对比，可以看出HEV技术能够解决污染物减排的课题。”阿部真一如是总结，并进一步做出详细解释：对HEV车型而言，发动机和电机的功率比例可以自由地变化。首先，电机的存在使触媒暖机所需的热量无需削减并且保证车辆正常行驶，电机用于驱动，发动机就可以集中精力实现并强化触媒的暖机，由此缩短触媒暖机所需时间，净化率高；其次，负荷产生变动的行驶由电机驱动，发动机负荷稳定，因此空燃比容易控制在理论值，污染物净化率高；再次，电机进行车辆启动，可以在A/F传感器暖机完成后再启动发动机，这样就能够从开始正确地控制燃料喷射量。

“我们认为，从能源消耗和排放两方面来讲最佳或者说唯一的解决途径就是油电混合技术车型。因为对于新能源汽车来讲，这两方面没有任何问题，但基础设施建设的普及势必还需要较长时间。”阿部真一再次做出强调，他以及他所在的丰田汽车始终坚信自己对汽车技术发展规律的判断，即便在中国市场屡屡受挫也始终不悔这一早已经看透的“最现实不过”的选择，只是要想让这一路线走得长远，发挥尽可能多的作用，不断改进、最终实现产品的蜕变是必须要坚持的。

[记者手记：]

“总有一天”的智慧

听完阿部真一先生从日本带来的HEV最新技术进展的详解，虽然记者本人并非技术工作者，无法领会其中精义所在，但仍能再次从中感受到丰田这些年来在混动事业上执着的付出。这次所听到的关于节能减排的最新进展还只是冰山一角。正是这一个个看起来不那么惹眼的最新进展，不仅支撑起外界能直观看到的丰田混动车型的700万全球销量，第三代普锐斯和各种车型的混动版，也让丰田在这条路上走得更坚定，更远，并时时提醒自己不忘记：当初为何而出发。

数年来，比起在全球车市的春风得意，丰田的混合动力车型在中国这一全球最大的汽车市场上的日子并不算好过。但这并不影响丰田在中国那些看似“固执”的举动：资料显示，丰田在华推出的混动车型有七款产品，核心的产品主要有三款，即凯美瑞·尊瑞、雷克萨斯CT200h和普锐斯。不仅如此，2011年，丰田选址江苏常熟筹建丰田（中国）汽车研发中心，并表示将以新能源研发为重心，推动新能源技术的落地；2012年3月，丰田（中国）在北京举行丰田中国云动计划启动仪式，加速在中国的发展，并发布了代表油电混合动力技术潮流的“双擎”概念；2013年11月，丰田在中国江苏常熟举行了汽车研发中心的竣工仪式，投资近7亿美元，以推进HEV的国产化开发。2015年，丰田计划在华投放卡罗拉和雷凌的混动版车型。

如果从2006年丰田拿出最得意的油电混动车型普锐斯走进中国算起，迄今为止八年苦攻坚守也未见明显起色。尽管丰田高层明确表示“in China for China”，却在中国政策环境“唯纯电动至上”的那些年里没有“入乡随俗”，在国内各方人士都在探索或者争论“哪种路线更好”时不曾被乱花迷眼，只是咬定“混动”不放松，执着地边做市场推广边做技术改进。丰田坚信，“总有一天”，而在这一天之前，坐数年“冷板凳”只是规律使然。人类科技史上无数的事例都说明，一种先进技术从出现到被市场认可、消费者完全接受总要经历一段或长或短的“寂寞”。更何况，丰田混合动力汽车初入华的那些年，各种因素叠加之下真的“时不我与”。在全球排放法规和油耗限值日趋严格的大背景下，提高燃油经济性的同时还要减少尾气排放是各国汽车厂商共同的最大课题。大势如此，丰田始终明白，中国市场也“总有一天”，而在这一天之前，丰田只要“尽人事，顺形势”。

如果说率先推出混合动力系统表现出一种洞察技术先机的智慧，一种“敢为天下先”的冲劲与势头。当初即便在中国市场上“普锐斯们”不吃香、政策环境高捧“纯电动”的情况下，也不急于拿出已有研究的纯电动车型，甚至不见任何迎合的迹象，这又体现出老子三宝中“俭”与“不敢为天下先”的智慧，即克制奢欲，不急于贪多、贪快，不盲目跟风，顺应自然，服从规律，顾全大势而舍一隅之小势。因为按规律办事，总会守得云开见月明，因为“总有一天”。

再看中国汽车产业，辗转数年，终于，各方都不得不承认，混动路线才是当前最现实、最成熟的选择。对业内人士而言，其实不是现在才恍然大悟，其实不是从一开始只有丰田现实而国内的企业就不现实。只是，或许心存侥幸，或许无奈于环境，或许还有很多复杂因素，国内车企更多服从了另一种“现实”。如今转了一大圈，蓦然回首，惊觉要补的“课”已有太多。好在，亡羊补牢，犹未晚矣。道法自然、顺势而为是中国的智慧，也是丰田在混动事业上的实践给中国汽车产业的启示。毕竟，就像人类很难超越自己所处的历史时代，无论是丰田，还是中国汽车产业，也都翻不出规律的五指山。