環(huán)保先驅(qū)---油電混合系統(tǒng)的演變
1901年，Porsche車廠創(chuàng)辦人-Dr.FerdinandPorsche，以洋溢的機(jī)械工程才華設(shè)計(jì)出全球第一套車用Hybrid油電混合動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)時(shí)這只是一個(gè)不知何時(shí)才能真正實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想。Dr.FerdinandPorsche應(yīng)該沒有想到，在幾十年后，實(shí)現(xiàn)他夢(mèng)想的，竟然是相隔千里之外、遠(yuǎn)在東方的日本車廠Toyota。
Hybrid車款中約350萬輛掛著Toyota與Lexus廠徽，佔(zhàn)77.8%。
1997年，Toyota成功推出第1代Prius-全球首款搭載Hybrid油電混合動(dòng)力系統(tǒng)的量產(chǎn)車，開啟了量產(chǎn)化Hybrid車款的歷史新頁。而再經(jīng)過多年的努力，今日Toyota集團(tuán)已成為Hybrid油電混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，不僅開發(fā)出最多Hybrid車型，同時(shí)也是Hybrid市場(chǎng)佔(zhàn)有率最高的車廠。至2011年底為止，全球銷售約450萬輛Hybrid車款，而其中約350萬輛是由Toyota集團(tuán)售出。
Toyota在歐洲地區(qū)的形象廣告，以人和地球自然環(huán)境的和諧相處為訴求。在具體做法上，Toyota集團(tuán)10余年來銷售全球多達(dá)350萬輛Hybrid混合動(dòng)力車款，所減少的廢氣污染相當(dāng)可觀。在認(rèn)識(shí)Toyota建立的Hybrid王國(guó)之前，我們要先帶您追尋Hybrid汽車發(fā)展的歷史足跡。
何謂Hybrid?Hybrid一詞源自於希臘文的「hybrida」，代表交錯(cuò)與混合的意思。而所謂「Hybrid汽車」，則是一部車上搭載了兩套動(dòng)力來源系統(tǒng)及兩套能源儲(chǔ)存系統(tǒng)之車款。
ToyotaHybridSystem的中樞-PCU動(dòng)力控制模組。這是協(xié)調(diào)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力系統(tǒng)和諧運(yùn)作的關(guān)鍵。
以動(dòng)力來源來說，現(xiàn)行Hybrid車款中最被廣泛採(cǎi)用的是內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)的組合，而這樣的Hybrid汽車又被稱為「Hybridelectricvehicle」，簡(jiǎn)稱HEV，中文稱為「油電混合動(dòng)力車」。Toyota集團(tuán)則不用「混合」二字，而以「復(fù)合」稱之，詞異但意同。
Hybrid并不是新鮮事
相信對(duì)于很多人來說，一輛汽車上搭載兩種動(dòng)力系統(tǒng)，感覺起來很新鮮。但是事實(shí)上，Hybrid概念具體運(yùn)用于交通工具或機(jī)械上的歷史非常悠久，而且「混合」的動(dòng)力類型也很多，不僅是內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)兩種搭配而已。舉例來說，柴電潛艇就是一個(gè)使用Hybrid概念的最佳例證。柴電潛艇搭載了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)，當(dāng)在海面航行時(shí)，以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并為電池組充電；而當(dāng)潛航在水中需要最高度的隱匿性時(shí)，就改以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，一來柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作的噪音會(huì)暴露潛艇行蹤，二來柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)耗費(fèi)艙內(nèi)寶貴的氧氣并引發(fā)一氧化氮中毒。
柴電潛艇即是使用Hybrid概念的例子：海面航行時(shí)以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并為電池組充電，
潛航時(shí)則改以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
另外，各位搭乘過非電氣化的柴電火車嗎？臺(tái)灣鐵道上還有很多這樣的柴電火車在運(yùn)轉(zhuǎn)中。其運(yùn)作原理正如其名，機(jī)車頭上的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)是扮演發(fā)電機(jī)的角色，其所產(chǎn)生的電力交由電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輪、進(jìn)而帶動(dòng)整列列車。
鐵道車輛採(cǎi)用Hybrid也有悠久的歷史，例如圖中的臺(tái)鐵R50系列柴電機(jī)車頭即屬之：
由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電供應(yīng)電力給電動(dòng)機(jī)以帶動(dòng)車輛。
這兩個(gè)都是Hybrid概念使用於交通工具的例子，不過，您是否發(fā)現(xiàn)，它們的「Hybrid」，其實(shí)僅是具備兩種動(dòng)力系統(tǒng)，但真正擔(dān)任驅(qū)動(dòng)工作的，似乎都只有其中一種動(dòng)力系統(tǒng)？這種作法并不是那些研發(fā)Hybrid技術(shù)的汽車工程師們真正想要的。他們希望車上的不同動(dòng)力系統(tǒng)可以視行車情況單獨(dú)或共同運(yùn)作，以發(fā)揮最大的效益：包括油耗、排污的減少，或者是性能的提升。
構(gòu)想很好，不過，研發(fā)Hybrid混合動(dòng)力車款的挑戰(zhàn)，其實(shí)比您我想像的還大。
Hybrid系統(tǒng)概念雖然簡(jiǎn)單，但是實(shí)際運(yùn)用在車輛上，想要讓兩種動(dòng)力系統(tǒng)能夠完美協(xié)調(diào)、發(fā)揮節(jié)能與提升性能等效益，其實(shí)比想像中的難很多。圖為ToyotaHybridSystem(THS)各項(xiàng)零組件的示意圖，具體顯示出除了發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)之外，還需要其它周邊系統(tǒng)來加以整合。
首先，Hybrid車款必須比傳統(tǒng)汽車額外增加另一套動(dòng)力系統(tǒng)(如電動(dòng)機(jī))、能源儲(chǔ)存系統(tǒng)(如電池組)與相關(guān)設(shè)備(如電池控制模組、PCU動(dòng)力控制模組)，但整體車重卻仍舊要保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，所以Hybrid車款光是車重的控制，就是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。再加上行車狀況瞬息萬變，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)這些動(dòng)力輸出的PCU動(dòng)力控制模組必須具備極快的運(yùn)算速度與智慧化程序，因?yàn)樗q如車輛的思考中樞，必須判斷車輛行駛狀況與駕駛者意圖，做出最適合的動(dòng)力輸出，否則兩種動(dòng)力不是打架、就是白白的浪費(fèi)了。這些問題都是Hybrid汽車在過去研發(fā)時(shí)遇到的瓶頸，不過，隨著各種輕量化技術(shù)、汽車電子科技的進(jìn)步，這些問題已找到相對(duì)應(yīng)的解決辦法，而Hybrid汽車也因此才能從理論、夢(mèng)想，轉(zhuǎn)為朝向量產(chǎn)化、普及化的階段邁進(jìn)。Hybrid嚴(yán)然成為當(dāng)前車壇顯學(xué)Hybrid混合動(dòng)力車款的研發(fā)，是當(dāng)前車壇的顯學(xué)，全球大小車廠無一不競(jìng)相投入研發(fā)、爭(zhēng)食此一新興市場(chǎng)。其實(shí)Hybrid汽車僅是車壇因應(yīng)石油枯竭問題，著手開發(fā)下一世代「新能源車輛」趨勢(shì)中的一個(gè)派別，另有EV電動(dòng)車、氫氣動(dòng)力車、燃料電池電動(dòng)車等流派也都有車廠投入開發(fā)。而在使用新能源這個(gè)理念下的大前提下，Hybrid這種半油半電的動(dòng)力組合，被許多大車廠視為僅是過渡期的產(chǎn)物，并沒辦法達(dá)到使用新能源替代石油燃料的目的，因此并不太受到重視。
開發(fā)出極度節(jié)能、甚至不使用石油做為燃料的未來車款，是各大車廠努力的目標(biāo)。
而要達(dá)到此目標(biāo)的路線也很多，但是Hybrid油電混合動(dòng)力車款，是目前最具可行性的方法。
但是Toyota集團(tuán)并不這么想，它們認(rèn)為與其期待一步登天，不如很務(wù)實(shí)的從Hybrid車款開始，減少對(duì)石油燃料的消耗與依賴程度。Hybrid車款相較于其它想使用全新能源取代石油的車款來說，結(jié)合傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的Hybrid車款，是最具體可行、且不用推翻原有能源供應(yīng)體系，即能對(duì)應(yīng)能源短缺問題(減少油耗)與減少環(huán)境污染(降低排污)的有效方法之一。所以Hybrid車款就產(chǎn)生了足以吸引消費(fèi)者的賣點(diǎn)：節(jié)能、環(huán)保、未來感：1.優(yōu)異的油耗表現(xiàn)(例如國(guó)產(chǎn)CamryHybrid市區(qū)油耗32.28km/l)讓車主的用車負(fù)擔(dān)大幅減輕，無論是實(shí)質(zhì)油費(fèi)支出或是心理上能擺脫油費(fèi)的沉重壓力，盡情享受駕駛帶來的樂趣皆然。2.電動(dòng)機(jī)的加入，減少了廢氣的排放量，讓每一個(gè)Hybrid車主都用實(shí)際行動(dòng)為地球環(huán)保盡了一份心力。而在實(shí)際用車感受上，Hybrid也帶來有別于以往的樂趣，包括純電動(dòng)模式行駛時(shí)的安靜無聲、電動(dòng)機(jī)為瞬間加速時(shí)提供的額外動(dòng)力，或是在電動(dòng)機(jī)輔助下大幅提升的乘坐品質(zhì)(特別是座艙寧靜度)等。
3.Hybrid車款會(huì)配備監(jiān)控Hybrid系統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)的信息畫面，例如Toyota所稱的「能源監(jiān)視器」，能顯示車輛動(dòng)力模式、充電狀態(tài)、輸出狀態(tài)等，有些還具備讓駕駛者學(xué)習(xí)節(jié)能駕駛技巧的互動(dòng)式設(shè)計(jì)，都提供車主一種很具有未來感、新鮮感的駕駛感受。
燃油經(jīng)濟(jì)性、低排污、駕駛樂趣與優(yōu)異的靜肅性，是Hybrid油電混合動(dòng)力車款的幾項(xiàng)賣點(diǎn)。
1901年首部Hybrid汽車出現(xiàn)
Porsche車廠創(chuàng)辦人Dr.FerdinandPorsche，23歲時(shí)進(jìn)入維也納的JakobLohner車廠工作，開始揮灑他在機(jī)械工程方面的才華。Hybrid混合動(dòng)力汽車看起來那么前衛(wèi)、高科技，但事實(shí)上，它可不是最近才出現(xiàn)的玩意兒。如果要追溯它在最早在車壇出現(xiàn)的歷史，至少也超過110年以上。而Hybrid汽車的發(fā)展歷史回顧，要從一個(gè)當(dāng)今家喻戶曉的跑車品牌「Porsche」來談起。今日大家說到「Porsche」，總是先聯(lián)想到它們那款具有「蛙眼」頭燈的911系列跑車。是的，那是它們最成功的作品之一。但是很少有人知道，其實(shí)Porsche車廠創(chuàng)辦人Dr.FerdinandPorsche可說是Hybrid汽車發(fā)展史的先鋒。1898年，當(dāng)時(shí)受雇於奧地利JakobLohner車廠、年僅23歲的他，第一個(gè)設(shè)計(jì)作品是「SystemLohner-Porsche」，這是一輛利用兩具配置在前輪輪轂上的電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)車。
配掛在車上的標(biāo)誌非常有趣，除了「SystemLohner-Porsche」字樣外，還有三條腿。
而在兩年后的1901年，JakobLohner車廠發(fā)表了FerdinandPorsche更進(jìn)一步的改良設(shè)計(jì)「Lohner-PorscheMixteHybrid」，這是汽車史上第一輛Hybrid油電混合動(dòng)力車款，由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)發(fā)電，供電給裝在輪轂上的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛(有前驅(qū)與四驅(qū)兩種配置)，車重雖重達(dá)1800公斤，但它的極速仍創(chuàng)下當(dāng)時(shí)奧地利國(guó)內(nèi)的速度紀(jì)錄：60km/h。(編按：PorscheMuseum已將一輛Lohner-Porsche修復(fù)至能正常行駛，并成為鎮(zhèn)館之寶。)此外，文獻(xiàn)指出，從1901年發(fā)表至1906年為止，Lohner-Porsche約售出300輛，以當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)規(guī)模來看，它可以算是量產(chǎn)化的Hybrid車款了。
1901年，由FerdinandPorsche設(shè)計(jì)的「Lohner-PorscheMixteHybrid」發(fā)表，
這是汽車史上第一輛Hybrid油電混合動(dòng)力車款。汽油引擎負(fù)責(zé)發(fā)電，供電給裝
在輪轂上的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，極速可達(dá)60km/h。胖胖的輪轂是它的最大特征。
因客製化要求不盡相同，因此造型上也有所差異。當(dāng)時(shí)甚至有買家駕駛此車型參與賽車。
就如今日Hybrid車款百花齊放一樣，F(xiàn)erdinandPorsche的時(shí)代，研究Hybrid技術(shù)的也不只有他一人。也有研究者指出，其實(shí)另一位比利時(shí)籍的工程師HenriPieper，比FerdinandPorsche早了一年，在1900年就在德國(guó)發(fā)表了他設(shè)計(jì)的Hybrid油電混合動(dòng)力車款，不過，這時(shí)間點(diǎn)也有不同的說法，另一說是1905年HenriPieper才發(fā)表Hybrid車款并進(jìn)行銷售。無論哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)，HenriPieper的Hybrid車款都該享有更重要的歷史地位，因?yàn)槠銱ybrid車款在技術(shù)上看起來更接近今日的Hybrid車款，平常巡航時(shí)由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛，而電動(dòng)機(jī)則轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)為電池組充電；而在遇到上坡或是需要加速時(shí)，這個(gè)電動(dòng)機(jī)就會(huì)加入，提供額外動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)一同驅(qū)動(dòng)車輛，達(dá)到真正以混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛，而不是只有單一動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛。只不過HenriPieper所創(chuàng)建的Pieper車廠結(jié)束得早，沒有留下太多的史料可供研究，后人所知有限。無論「Hybrid汽車之父」應(yīng)該是FerdinandPorsche或是HenriPieper？這都說明了Hybrid汽車的首次出現(xiàn)，至今都已有超過110年的悠久歷史了。
并成為鎮(zhèn)館之寶。該車還曾出席過重要的車廠宣傳活動(dòng)與古董車盛會(huì)。
雖然Hybrid的概念幾乎與汽車發(fā)展歷史一樣長(zhǎng)壽，不過，在接下來100年間，Hybrid技術(shù)的發(fā)展雖然未曾中斷過，但是在主流的汽車市場(chǎng)中，這項(xiàng)技術(shù)卻一直有著一些技術(shù)門檻無法跨越，例如電池重量問題、協(xié)調(diào)動(dòng)力的電子系統(tǒng)運(yùn)算速度不足，以及最直接的生產(chǎn)成本增加等問題，加上早期人們對(duì)於石油枯竭的危機(jī)感覺并沒有那么急迫，使得結(jié)構(gòu)與Hybrid相比相對(duì)簡(jiǎn)單許多的內(nèi)燃機(jī)汽車強(qiáng)勢(shì)發(fā)展，Hybrid技術(shù)因此難以而冒出頭來。
不過，隨著石油能源的枯竭，以及因嚴(yán)重空氣污染帶來地球氣候的急速改變，車廠又開始打開塵封的檔案柜，尋求能解決這些問題的新型車款，而這就是讓Hybrid技術(shù)重新受到重視的新契機(jī)。而Toyota集團(tuán)，就是讓Hybrid汽車從理論與夢(mèng)想階段走入現(xiàn)實(shí)生活，并且得以大規(guī)模普及化的最大功臣。
Toyota長(zhǎng)達(dá)40年的投入研發(fā)Toyota集團(tuán)開發(fā)Hybrid技術(shù)的歷史長(zhǎng)達(dá)40年，早在1977年，Toyota就已經(jīng)提出它們的Hybrid概念提案。該年的東京車展發(fā)表了一款以旗下小跑車Sports800為基礎(chǔ)開發(fā)的Hybrid車型-Sports800GasTurbineHybrid，用以向世人宣告，Hybrid技術(shù)可能是一個(gè)能改善地球暖化危機(jī)的可行方法。Sports800GasTurbineHybrid同時(shí)搭載了燃?xì)鉁u輪機(jī)(gasturbine)與電動(dòng)機(jī)，可說是Toyota投入GreenCar研發(fā)領(lǐng)域的最初代表作。而在80年代，除了Hybrid技術(shù)的開發(fā)，Toyota也同時(shí)著手電動(dòng)汽車(EV)的技術(shù)開發(fā)，這些都為日后Hybrid量產(chǎn)化累積了所需的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)。
不過，Toyota在90年代體認(rèn)到電動(dòng)汽車的發(fā)展，面臨到的關(guān)鍵技術(shù)問題并不在汽車廠本身，而是電池技術(shù)。因?yàn)殡姵丶夹g(shù)方面一直沒有重大突破，電池重量與續(xù)航力都牽制了電動(dòng)車發(fā)展的可能性。于是Toyota認(rèn)清現(xiàn)實(shí)，改以Hybrid油電混合動(dòng)力車型作為研發(fā)重心，因?yàn)檫@是在現(xiàn)有汽車架構(gòu)下，更動(dòng)最少、最具體可行卻又能快速看到成效的做法。Prius的前身-G21計(jì)劃近代席卷全球的Hybrid風(fēng)潮的發(fā)起點(diǎn)，要從1992年1月16日說起。就在那一天，Toyota集團(tuán)發(fā)表了「地球憲章」(EarthCharter)，宣布他們將致力於發(fā)展低污染車輛。這并不是個(gè)口號(hào)而已，而是正式起跑的槍聲。1993年9月，Toyota的研發(fā)部門就擬定了「G21」計(jì)劃(G21Project)，「G21」象征這是針對(duì)21世紀(jì)提出的開發(fā)計(jì)劃。此計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)人為Toyota研發(fā)部門執(zhí)行副總裁TakehisaYaegashi，日后被車壇暱稱為「Mr.Hybrid」，他決定開發(fā)一款能同時(shí)具備電動(dòng)車與汽油引擎車款優(yōu)點(diǎn)的全新車型。
打造採(cǎi)用Hybrid油電混合動(dòng)力系統(tǒng)的概念車，并在1995年東京車展以「PriusConcept」之名發(fā)表。
1994年，Toyota研發(fā)部門總工程師內(nèi)山田武(TakeshiUchiyamada)帶領(lǐng)G21計(jì)劃的團(tuán)隊(duì)，開始著手打造採(cǎi)用Hybrid油電混合動(dòng)力系統(tǒng)的原型概念車，并且在1995年東京車展以「PriusConcept」之名發(fā)表。1996年起，Prius的原型車開始進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試，為投入量產(chǎn)化進(jìn)行最后準(zhǔn)備。據(jù)說，該團(tuán)隊(duì)測(cè)試過超過100種的Hybrid混合動(dòng)力組合才找到最佳的搭配。1997年，人類該好好記住這個(gè)時(shí)間，因?yàn)檫@是改變地球命運(yùn)的關(guān)鍵點(diǎn)。
1997年12月11日，全球各國(guó)代表聚集在日本東京召開「京都會(huì)議」，通過「京都議定書」(KyotoProtocol)，與會(huì)各國(guó)達(dá)成一致共識(shí)：致力減少溫室氣體的排放以避免地球氣候產(chǎn)生劇烈變化。而后陸續(xù)共有全球183個(gè)國(guó)家簽約遵守此協(xié)議，可說是人類有史以來最大的共識(shí)。
Toyota集團(tuán)在歐洲市場(chǎng)的銷售的Hybrid車款，於2012年1月26日達(dá)到40萬輛，而這第40萬輛Hybrid車型則Toyota於2010年首款導(dǎo)入歐洲生產(chǎn)的Hybrid油電混合動(dòng)力車AurisHybrid，其生產(chǎn)基地位於英國(guó)的Burnaston工廠，一同與Prius車系開拓歐洲Hybrid油電混合動(dòng)力車市場(chǎng)。
身為地主國(guó)的日本，則在「京都會(huì)議」前一天，用實(shí)際行動(dòng)展現(xiàn)它們的決心與解決此一問題的技術(shù)力。12月10日，Toyota於日本正式發(fā)表史上第一款量產(chǎn)化的Hybrid車款：第一代Prius。而它也掀起了近代Hybrid汽車風(fēng)潮。接下來各篇，我們將繼續(xù)深入介紹Toyota集團(tuán)的Hybrid家族代表車系-Prius的歷史、現(xiàn)在與未來，并且深度剖析當(dāng)今國(guó)內(nèi)車壇最熱門的話題車款-CamryHybrid。 Toyota集團(tuán)Hybrid車款年譜 發(fā)表時(shí)間 品牌 車名 備注 1997 Toyota Prius 第一代車型 2003 Toyota PriusII 第二代車型 2004 Lexus RX400h 全球第一款HybridLSUV 2005 Lexus GS450h 中型后驅(qū)Hybrid房車 2006 Toyota CamryHybrid 于美國(guó)生產(chǎn)銷售的中型Hybrid房車 2007 Lexus LS600h Lexus入門級(jí)前驅(qū)Hybrid房車 2009 Toyota PriusIII Prius第三代車型 2009 Lexus HS250h Lexus入門級(jí)前驅(qū)Hybrid房車 2009 Lexus RX450h 2011 Lexus CT200h 第一款掀背Hybrid 2011 Lexus GS450hII 圓石灘經(jīng)典車會(huì)發(fā)表 2012 Toyota PriusC 都市型Hybrid迷你車 2012 Toyota PriusV Prius衍生RV車款 2013 Toyota CorollaHybrid 預(yù)計(jì)2013年推出
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