摘要：一篇文章讀懂插電式混合動力
隨著特斯拉Model S帶來的電動車熱潮，各個廠商都開了竅，紛紛拿出一些很有意思的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不局限于電動車，插電混合動力也熱鬧了一把。
保時捷918在紐博格林跑進7分鐘，傲視各路超跑；寶馬i3、i8發(fā)布價格，帶來未來概念；比亞迪秦在北京密云布下戰(zhàn)場，挑戰(zhàn)各路英雄。相比前兩年沃蘭達(dá)的默默無聞，似乎插電混合動力的春天來了，那么應(yīng)該如何看待插電混合動力汽車？市面上的插電混合動力車都一樣嗎？未來又將開向何方呢？
什么是插電式混合動力？
插電式混合動力汽車（Plug-in Hybrid Vehicle，簡稱PHV），簡單說就是介于電動車與燃油車兩者之間的一種車。他既有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機、變速箱、傳動系統(tǒng)、油路、油箱，也有電動車的電池、電機、控制電路。而且電池容量比較大，有充電接口。
與雷克薩斯RX450h這種非插電的混合動力汽車相比，插電混合動力汽車電池容量更大，可以支持行駛的里程更長。如果每次都是短途行駛，有較好的充電條件，插電混合動力汽車電池可以不用加油，當(dāng)做純電動車使用，具有電動車的優(yōu)點。
與特斯拉Model S這種純電動車相比，插電混合動力汽車電池容量要小很多，但是帶有傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機，變速箱，傳動系統(tǒng)，油路、油箱。在無法充電的時候，只要有加油站就可以一直行駛下去，行駛里程不受充電條件的制約，又具有燃油車的優(yōu)勢。
但是，因為一輛車內(nèi)要集成電動車、燃油車兩套完整的動力系統(tǒng)，插電混合動力汽車的成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。重量也比較大，相對于單純的燃油車和電動車又有劣勢。不過，在充電站大面積普及，充電時間大幅提高之前，插電混合動力汽車作為燃油車與電動車之間的過渡產(chǎn)品將長期存在下去。
插電混合動力汽車的分類
雖然都叫插電混合動力汽車，但實際上根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，插電混合動力是可以分成幾類，各個廠商也都根據(jù)自己對插電混合動力的理解制造不同類型的插電混合動力汽車。簡單分一下，可以分成下面幾類：
一、增程型插電混合動力
這一類插電混合動力，嚴(yán)格來說仍然是電動車。車內(nèi)只有一套電力驅(qū)動系統(tǒng)，包括電機、控制電路、電池。增程型插電混合動力車的電動機直接驅(qū)動車輪，發(fā)動機則用來于驅(qū)動發(fā)電機給電池進行充電。因為發(fā)動機并不直接驅(qū)動車輪，因此也不需要變速箱。這相當(dāng)于在普通的電動車上裝載了一臺汽油/柴油發(fā)電機。
增程式插電混合動力結(jié)構(gòu)
這種模式的優(yōu)點很明顯：
具有電動車的安靜、起步扭矩大的優(yōu)點，可以當(dāng)純電動車使用，在充電方便的條件下只充電、不加油，使用成本較低；
相比其他插電混合動力模式，增程型插電混合動力可以不用變速箱，成本略有降低。由于帶有發(fā)動機發(fā)電，只要有加油站就可以一直跑下去，在不方便充電的地方不會被迫拖車，解決基礎(chǔ)設(shè)施不足的問題；
因為發(fā)動機不直接驅(qū)動車輪，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速、汽車速度沒有直接關(guān)系，通過控制系統(tǒng)優(yōu)化，可以讓發(fā)動機一直工作在最佳轉(zhuǎn)速，即使在充電不便時，市內(nèi)堵車路況下油耗也比較低，發(fā)動機噪音也可以控制的非常小。
當(dāng)然，這種模式也有缺點：
由于發(fā)動機和發(fā)電機并不直接驅(qū)動車輪，造成了這部分功率的浪費，而發(fā)動機和發(fā)電機帶來的重量并不減少。譬如：一輛增程式插電混合動力汽車發(fā)動機功率50KW，發(fā)電機功率50KW，電動機功率100KW，整車攜帶了總功率200KW發(fā)動機和電機，但是能驅(qū)動車輪的功率只有100KW。
在高速路況下，油耗反而偏高。這是因為高速路況下，如果發(fā)動機直接驅(qū)動車輪，可以一直工作在最佳工作模式，而增程式插電混合動力多了一個轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換本身要消耗能量，造成油耗反而偏高。
這一類的代表車型有寶馬i3（可選裝增程模塊），雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)（有隱藏的直接驅(qū)動模式），F(xiàn)isker卡瑪和奧迪A1 e-tron。
二、并聯(lián)式插電混合動力汽車
這一類插電混合動力車內(nèi)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)，大多是在傳統(tǒng)燃油車的基礎(chǔ)上增加電動機、電池、電控而成，電動機與發(fā)動機共同驅(qū)動車輪。車內(nèi)只有一臺電機，驅(qū)動車輪的時候充當(dāng)電動機，不驅(qū)動車輪給電池充電的時候充當(dāng)發(fā)電機。
并聯(lián)式插電混合動力結(jié)構(gòu)
并聯(lián)式插電混合動力的優(yōu)勢在于：
電動機、發(fā)動機共同驅(qū)動車輪，沒有功率浪費的問題，譬如電動機50KW，發(fā)動機100KW，只要傳動系統(tǒng)能承受，整車功率就是150KW；
在純電模式下，同樣有電動車安靜、使用成本低的優(yōu)點。而在混合動力模式下，有非常好的起步扭矩，加速性能出色；
因為只是在變速箱上（分變速箱輸入端和輸出端兩種增加方法）增加了一臺電動機，在傳統(tǒng)燃油車基礎(chǔ)上改動較小，成本也比較低。
這種模式的缺點是：
在混合動力模式下，發(fā)動機不能保證一直在最佳轉(zhuǎn)速下工作，油耗比較高。只有在堵車時因為可以自帶發(fā)動機啟停功能油耗才會低；
因為只有一臺電機，不能同時發(fā)電和驅(qū)動車輪，所以發(fā)動機與電動機共同驅(qū)動車輪的工況不能持久。持續(xù)加速時，電池的能量會很快耗盡，轉(zhuǎn)成發(fā)動機單獨驅(qū)動模式。
這一類的代表車型包括：奔馳S500插電版、比亞迪秦。
三、混聯(lián)式插電混合動力
與并聯(lián)式插電混合動力一樣，這種模式也有兩套驅(qū)動系統(tǒng)，但不同的是，混聯(lián)式有兩個電機。一個電動機僅用于直接驅(qū)動車輪，還有一個電機具有雙重角色：當(dāng)需要極限性能的時候，充當(dāng)電動機直接驅(qū)動車輪，整車功率就是發(fā)動機、兩個電機的功率之和；當(dāng)電力不足的時候，就充當(dāng)發(fā)電機，給電池充電。
因此，混聯(lián)式同時具有增程式和并聯(lián)式的優(yōu)點：在純電模式下具有電動車安靜、使用成本低的優(yōu)點；在增程模式下，沒有“里程焦慮”，而且發(fā)動機可以一直控制在最佳轉(zhuǎn)速，油耗低，噪音小，振動小；在并聯(lián)模式下，兩臺電機，一臺發(fā)動機可以一起工作，三者功率加起來具有非常好的起步和加速性能，是一種比較完美的組合。
說缺點的話，就是兩臺電機、發(fā)動機、變速箱一個都不能少，配套的控制電路、電池、傳動系統(tǒng)、油路也不能少，總體成本要高于其他類型的插電混合動力，車的總重量也會大一些。而因為要控制兩個電機和一臺發(fā)動機，還有不同的工作模式，控制系統(tǒng)也要相對復(fù)雜，這也會提高成本。
混聯(lián)式插電混合動力，其實往下細(xì)分還可以再分兩類
一類是前置，代表車型是豐田全系插電和比亞迪F3DM。
豐田普銳斯插電版
這類車的兩臺電機和一臺發(fā)動機都在汽車前部，通過動力分配，離合器，控制不同的工作狀態(tài)。豐田采用的是ECVT行星齒輪做動力分配，很好的兼顧了性能與節(jié)能。
比亞迪F3DM采用了簡單的共軸離合模式，沒有變速箱，通過離合器控制不同工作狀態(tài)，也可以達(dá)到不同狀態(tài)切換的目的，但是共軸模式?jīng)Q定了比亞迪F3DM的發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車輛行駛速度直接相關(guān)，并聯(lián)模式下，發(fā)動機噪音比較大，只是一種當(dāng)時技術(shù)條件下的過渡，很快就被比亞迪自己淘汰。
混聯(lián)式插電混合動力還有一種模式是前后置，簡單說，就是把兼職的電機與發(fā)動機放到一起，另外的純電動機單獨放置。這種模式的代表是保時捷918，寶馬i8，規(guī)劃中的比亞迪唐也是這種模式。
保時捷918 Spyder
這種模式的優(yōu)點除了混聯(lián)式插電混合動力都有的幾個優(yōu)點以外，還有一個好處是可以在前輪驅(qū)動，后輪驅(qū)動，四輪驅(qū)動三種模式下切換。
追求極限性能的時候，四輪驅(qū)動，可以有極限的加速性能。高速行駛時，車輛重心后移，后輪驅(qū)動可以有更高的效率，達(dá)到省電（省油）的目的。在低速行駛時，前輪驅(qū)動有更高的效率，就可以切換前輪驅(qū)動。
這種模式的純電動機甚至可以是兩個，分別驅(qū)動左右車輪，達(dá)到左右扭矩分配的目的，在過彎道時可以有更出色的性能。 保時捷918能在紐柏林跑進7分鐘，傲視各路超跑，靠的就是這種前后置混聯(lián)式插電混合動力帶來的高性能。
插電混合動力的未來
通過上面的分析，我們可以看出，插電混合動力汽車在加速性，降噪，使用成本上都有很多優(yōu)點。但影響其普及的原因主要在于成本。
以比亞迪秦為例，本來原型車速銳只要7-8萬，只加了一個電機，加上動力電池，增加各種配套。價格就要到20萬左右，其中僅僅是13度動力電池，就要4萬左右的成本。整車成本則要增加10萬左右，再加上各種稅費利潤，20萬的價格就出來了。這還是成本控制能力最強，勞動力最廉價的中國企業(yè)。而國外勞動力更貴，研發(fā)成本攤上，插電混合動力汽車的價格比原型車貴幾十萬也就理所當(dāng)然了。
其實,長期來看，動力電池、電機、電控的價格一直是在下降的。電控產(chǎn)品符合摩爾定律，下降的速度比較快。而電機和動力電池受到材料的限制，下降的速度比較慢，動力電池大約每年降價5%左右。未來，隨著動力電池，電機，電控價格進一步下降，插電混合動力汽車會越來越接近傳統(tǒng)燃油車。當(dāng)兩者價格差距不大的時候，插電混合動力汽車的優(yōu)勢就會顯現(xiàn)出來。
這一過程會自上而下的進行。首先是保時捷918這樣的超跑，然后是奔馳S，寶馬i8這樣的高檔豪車，然后是中級車，最后到普及車型。當(dāng)插電混合動力汽車在多個領(lǐng)域淘汰純?nèi)加蛙囍螅蜁映潆娫O(shè)施的普及，也會帶動電池技術(shù)的進一步發(fā)展，而充電基礎(chǔ)設(shè)施和電池問題解決以后插電混合動力汽車歷史使命就完成了，人類將迎來電動車時代。
