当一位拥有35年车龄的老司机发动了一辆混动汽车，老司机略带惊慌地告诉副驾驶的我，他怀疑车已经坏了。因为即便他启动了汽车，却没听到「发动机」怠速的运转声。我笑着让他松开刹车踏板，于是汽车便安静地开始缓缓前进，这让老司机感到了极度的惊恐……

　　以上是几年前我带老丈人体验第四代「普锐斯」时的情景。此后，虽然我给他介绍了很多混动汽车的基础知识，然而老人家对混动汽车仍就保持着『抵触』的态度，就算他也认可混动汽车的低油耗和起步平稳，但依然觉得『给发动机配一个（或多个）电机』属于多此一举……

　　在此后多年工作中，我愈加发现，大家好像对『混动汽车』充满着质疑、敌意或是不屑。或许就是我写这一系列混动科普文章的最大动机。

　　本文篇幅约8300字，近50张图片，为方便阅读，可根据一下目录进行检索：

　　从2020年10月由国务院颁布的《新能源汽车产业高质量发展规划（2021—2035年）》中，我们会发现国家对混动汽车的基本态度：

　　强化整车集成技术创新。以纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）汽车、燃料电池汽车为『三纵』，布局整车技术创新链。

　　研发新一代模块化高性能整车平台，攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能源动力系统集成技术，突破整车智能能量管理控制、轻量化、低摩阻等共性节能技术，提升电池管理、充电连接、结构设计等安全技术水平，提高新能源汽车整车综合性能。

　　作为『三纵』 战略的重要组成部分，「插电式混合动力（含增程式）汽车」在接下来15年中仍将得到国家政策的青睐。此外，『研发新一代模块化高性能整车平台，攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能源动力系统集成技术』也指明了「多能源动力系统集成技术」也将是这15年的主流技术趋势，并非将混动技术看做一种『过渡技术』。

　　1.产业转型必须慢慢来：缓解燃油汽车带来的能源存量问题和环境破坏问题，需要一些时间，不能一刀切，步子跨得太大容易扯到……所以，产业转型需要四平八稳地进行；

　　2.技术转型需要留后手：汽车的『新四化』不是简单的『用油驱动』转『用电驱动』，而是能源战略转型，其中有很多的技术分支，是一次从基础科学到应用科学的新尝试，若把鸡蛋放在一个篮子里，容易鸡飞蛋打，同时点上纯电与混动的技能点，不仅是留后手，更是能开拓多条弯道超车的赛道。

　　而从实际市场来看，对于北京、上海等限行限牌的城市，能够吃到政策红利的「插电式混合动力」车型成为了运营车辆的不二选择。在乘用车端来看，也有更多私家车主开始选择「插混」车型。如上表所示，比亚迪、上汽、吉利、大众、宝马、奥迪、丰田和本田等纷纷上榜，「插混」车辆已有了取代纯燃油车的趋势。

　　或许大家会认为混动汽车的销量上升，完全得益于政策的偏向，但这种看法已经慢慢地发生这变化，就我的从业经验让我更愿意这样去理解：随着混动技术的日渐成熟和可靠，才使得更多的理性消费者购买了混动汽车。

　　其实混动汽车的历史可能比你想象的要早，回顾汽车的历史，（内燃机）汽车诞生于1886年，有趣的是仅仅2年后，1898年，大名鼎鼎的「费迪南德·保时捷」便设计出了混动汽车。「Lohner-Porsche」原型车。

　　「Lohner-Porsche」原型车将2台「DeDion Bouton水冷汽油发动机」（每台动力约为3.5 hp约2.6 kW）装在车身中间，用于驱动两台「发电机」，每台「发电机」能在90V电压下输出20A的电流（每台动力约为2.5 hp约1.84 kW），「发电机」输出的电能直接驱动「轮毂电机」（又称「轮边驱动电机」），而剩余的电能则流入车厢下方的「铅酸电池」储存起来。

　　此后，他加强完善了原型车，最终在1900年打造出了我眼中第一辆真正意义上的混动汽车——「Lohner-Porsche Semper Vivus」（后简称「Semper Vivus」）。

　　不过通过原型车产出的「Semper Vivus」却出现了不少问题，比如：

　　超过1200kg的车重，当时的充气轮胎表示压力山大，因为当时的橡胶技术还不足以满足「Semper Vivus」对于路况的需求；

　　由于是第一次混动技术的尝试，「发动机」与「发电机」，「发电机」与「蓄电池」，发电机与「轮毂电机」，蓄电池与「轮毂电机」之间的控制都面临巨大的考验，十分不稳定；

　　由于「Semper Vivus」不仅是世界上第一辆混动汽车，而且还可以算得上是世界上第一辆『油改电』，即有「发动机」（还是2台）、「发电机」（也是2台）、「轮毂电机」（2台）还有「蓄电池」（由于后期多代改进没有固定值，「蓄电池」大约有44-74单元），所以各种故障不断，比如行驶时扬起的灰尘会引起「蓄电池」故障等。

　　虽然「Semper Vivus」问题不断，但我们却能在它身上找到混动汽车的许多延用至今的组件：

　　而从「动力系统结构及形式」来看，「发动机」连着「发电机」，「发电机」连着「轮毂电机」，三者像『一根线上的蚂蚱』被「串」在了一起，在初中物理的电学部分，我们大家都知道这种连接方式有个学名叫做「串联」，对于混动汽车而言，我们叫做「串联式结构」。

　　只是「Semper Vivus」也并非目前常见的「串联式结构」混动汽车，而是将「电机」（「轮毂电机」）作为唯一的驱动终点。不过，这足以让人轻松地联想到目前的「增程式」混动汽车。

　　除了「Semper Vivus」独特的混动结构，它还给后人留下了一个特别有趣的设计细节——「发电机」通过逆向旋转可作为「发动机」的「起（启）动电机」。而这种思路几乎原封不动地保留到了现在，较之传统燃油汽车上的使用的小功率「起（启）动电机」（如上图所示），现在的混动汽车更喜欢在「发动机」前端的「传动（皮）带」上配置一个加强版的「起（启）动电机」——「BSG电机」。

　　这里要多提一句，通常情况下「BSG电机」作为「P0电机」功率集中在8~15kw区间，而目前国内厂商将把「BSG电机」的上限功率提升到了25kW，使其能输出60N·m的最大扭矩，做到了在怠速启停的基础上，还可以介入到换挡、发电和助力加速的工作中，大有一番『大力出奇迹』的趋势。

　　故此，随着「BSG电机」功率越做越『大』，原来发挥着低速驱动汽车的「P1电机」（又称「ISG电机」正常的情况下功率在20~40kW之间），顿感背脊发凉……是否很有意思，我们后文会来详解。

　　最后，「Semper Vivus」上使用的「轮毂电机」绝对是一种『超前』的设计。我们大家都知道「轮毂电机」技术将集成了「差速器」的动力总成，将其直接布置在「轮毂」中，从而直接驱动「车轮」，相比传统汽车的布局，「轮毂电机」技术优点在于：

　　1.减少组件内耗，提升动能回收：减少了「差速器」、「半轴」和「二级变速器」等组件，减轻（簧下）重量，减少组件之间的磨损带来的能力损耗，提高了传动效率。同时在刹车时，动能回收效率更高；

　　2.实现扭矩矢量控制：解释起来很复杂，举个直观的例子，「轮毂电机」技术可让汽车更容易实现原地侧向移动，从此科二考试不再有『侧方停车』这一个项目（如上图）。

　　可惜，「轮毂电机」有着明显的『硬伤』——稳定性堪忧，寿命短。由于「轮毂电机」直接暴露在车辆底盘中，极为恶劣的工况，对其的密封防水性、抗腐蚀性、冷却散热性都有更高的要求，故此，至今「轮毂电机」还未普及，不过我相信总有一天会有其大放异彩的时刻。

　　聊完了「Semper Vivus」的技术，我们回到1900年这一段时间点，探寻混动汽车的历史。说句实话，我觉得那个年代的科学家们玩得『挺野』。

　　因为同一年「尼古拉斯·特斯拉」正将交流电技术运用在制造「球状闪电」上，并在1899年成功地造成了科罗拉多斯普林斯大规模停电，可把当时的吃瓜群众们吓得不轻，对「电」（准确地说是「交流电」）多了几分畏惧。

　　再来看看1900年的「电池技术」：彼时，距离「元素周期表」发布仅31年，科学家们才熟悉了各元素的属性，什么「磷酸铁锂」、「三元锂电池」应该还只存在于「儒勒·凡尔纳」的科幻小说中，距离商业化、批量产品化还有大几十年。所以，时速仅有14km/h的「Semper Vivus」最终没能在『第二次工业革命』中，引领汽车全面跨入电气时代。

　　不过，彼时压倒混动汽车的『最后一根稻草』却是「亨利·福特」，1908年他带给全世界一个惊喜——「福特T型车」。这款车的伟大之处不在于高端的造型、功率爆炸的「发动机」抑或是用这辆车蝉联了多少界赛车比赛的冠军，而是「福特T型车」彻底指明了汽车制造业的方向——流水线多年后的今天，我们仍就享受着「福特」带来的红利，包括现在主机厂最爱的「模块化」设计，仍然没脱离「福特」的造车理念——低成本、高效率、可复制和高质量等。

　　「福特T型汽车」成功地将燃油汽车带入了寻常百姓家，可对混动汽车而言却是『降维打击』，可以说直接压制了汽车全面电气化近90年。所以，我常会开玩笑说『成也福特败也福特』。

　　好在，80多年后，经历两次世界大战、石油危机和多次金融危机后，这些老牌的小子日过得不错的国家才发现，已经没办法回到那个大排量的『黄金时代』。此外，大部分人也发现，若再破坏地球的环境，浪费地球的资源，那就都要完犊子了。

　　印在普锐斯上的HYBRID、EV MODE等字样，预示着风雨欲来（实拍）

　　同时，在这80年中，人类在「电池」、「电机」、「半导体」等关键技术上已经有了很大突破，以「电」为核心能源的混动汽车和纯电汽车时代已经慢慢走到了台前，成为下一个风口。

　　1997年「普锐斯」它来了！作为丰田汽车推出的世界上第一款大规模量产的混动汽车，「普锐斯」标志着混动汽车正式回归汽车行业。或许「普锐斯」这个车型，很多人都没听过，但对于混动汽车技术从业者而言，却拥有不低于「Semper Vivus」的地位。至于「丰田THS混动系统」我们会在后文中陆续展开。

　　可能是早期的「丰田THS混动系统」走的是『经济省油』的技术路线，导致许多朋友对混动技术有一些错误的理解，比如混动汽车技术就为了省油？

　　其实不然！比如早期的「宝马i8」就很有趣的一辆追求性能的混动汽车。作为宝马集团第一款「插电式混合动力系统」的车型，堪称宝马的『天之骄子』，集宝马三缸「发动机」精髓于一身的1.5L涡轮增压「发动机」，配上其多年电机技术精髓的「驱动电机」，整套动力总成（2020款）理论上限功率达275kW （发动机170kW+105kW），理论最大扭矩为550 N·m（发动机320N·m+电机250 N·m），官方0-100km/h加速参数为4.6s，妥妥的跑车数据。

　　只可惜，从2014年惊艳登场到2020年受到疫情影响最终停产，让我想到一句歌词『爱情来的太快，就像烟花台风』。

　　不过别认为「宝马i8」之后就没有高性能的混动汽车了，2020年年底「科尼赛克」带给我们一辆充满惊喜的「插电式混合动力系统」超跑——「科尼赛克 Gemera」，其恐怖之处在于：

　　1.三缸发动机，最大近600Ps的马力：「科尼赛克」研发的双涡轮增压 「TFG发动机」虽然排量只有2.0 L，还是三缸，却能爆发出最大598Ps的马力，最大600N·m的扭矩。当然啦，喝的燃料也是价格不菲——98#汽油起，还可用「E100纯乙醇燃料」、「甲醇燃料」以及「太阳可再生燃料」等；

　　2.前一后二，三电机，最大2500 N·m的扭矩：「科尼赛克 Gemera」配备有三个「电机」，后轮轴上的每个「电机」能产生最大500 Ps的马力、最大1000 N·m的扭矩；「前桥」同轴共用一个「电机」，产生 最大400 Ps的马力以及最大 500 N·m的扭矩，官方0-100km/h加速1.9s！！！

　　3.直接驱动技术：除了「电机」和「发动机」带来超强的动力参数数据，「科尼塞克」在动力总成的结构上也做出了调整，优化了传统的「变速器」，通常情况下，「发动机」能够最终靠「单齿轮」直接驱动车轮。每个「输出轴」都有一个「湿式离合器」组件，可实现扭矩矢量控制。两个后轮具有独立「电机」，集成独立「变速器」，具有扭矩矢量和倒挡功能。

　　看到这里，或许你又会得出一个结论：以上车型皆是百万、千万级别的车型，与我们没关系！

　　其实在民用汽车领域也有类似的混合动力系统，比如「比亚迪DM-p混动系统」在『三擎四驱』模式下，最高可配备一枚双涡道涡轮增压的「发动机」（排量2.0L，最高功率135kW，最大扭矩290N·m）。而在「电机」方面，「P0电机」峰值功率为25kW （峰值扭矩60N·m），「P3电机」峰值功率为110kW（峰值扭矩250N·m），「P4电机」为峰值功率180kW（峰值扭矩330N·m）。当「发动机」与「电机」协作发力时，其动力不输V8引擎。官方0-100km/h加速4.7s，几乎逼平了「宝马i8」的4.6s！

　　不过为完成「碳达峰」「碳中和」两大人类环保夙愿，无论是哪个国家都将当下的混动汽车技术定义在省油的国家战略中。所以，我们暂时按下混动汽车技术可能带来的『速度与激情』不表，先来研究一下，如何利用混动汽车技术来省油。而我的想法很简单，就2点：

　　是不是十分的简单？但是为做到看似简单的2点，各大主机厂可没少花功夫，并开创了各种玩法，比如以「丰田THS混动系统」为首的『双电机动力分流派』以及以大众为首的『单电机双离合派』等。所以，怎么样才能解决这两个问题将贯穿我们整个系列。

　　首先，为了达到『多用电，少用油』的目的，实现途径会有很多，比如：1.将混动的份额向纯电倾斜；

　　其次而为了达到『榨干每一滴油的价值』这一目标，实现途径会有也有不少，比如：

　　我们先从『将混动的份额向着纯电倾斜』谈起，从上面的表格中能够准确的看出，不同的油电混合架构所能实现的功能不同，依靠电实现的功能越多，燃油消耗就会越低，比如搭载「强混核动力系统」的车型版本相比纯燃油版，油耗降低25~35%（数据仅供参考）。

　　再以被大部分人视为『鸡肋』的「自动启停」功能为例，虽然升级了一下普通汽车搭载的「铅酸蓄电池」（更换隔板材质，比如AGM使用「超细玻璃纤维隔板」）以「起（启）动电机」，但却达到了省油的目的。

　　比如德国BOSCH的实验的结论是：平均节油率为8%~15%左右，越拥堵、排量越大效果越明显。而中国汽车技术研究中心也做过类似的测试，结论更是夸张：节油率甚至达到7%~27%。看到这个地方，相信你慢慢开始理解『为什么启动电机的功率越做越大』的原因了。

　　随着『混动的份额向着纯电倾斜』的发展，「电机」的功率慢慢的变大，故此，『增加「电池」的容量』就成为了下个要解决的问题，从「储能密度」较低的「铅酸电池」到日企引以为傲的「镍氢电池」到为满足长距离纯电行驶的「锂离子电池」，「电池」模组慢慢的变大，功率更高，容量更大。关于混动汽车的「电池」，我们会在后文中陆续详解。

　　接着便是『增强「电机」的作用』，要么增加「电机」数量，要么就是提高单个「电机」的质量，此前我们也提到了以大众为首的『单电机双离合派』，即是将混动系统中的「驱动电机」集成在了「双离合变速箱」中，配合上「高压电池」模组，增强了「电机」在整个混动系统的作用。至于为什么大众会成为『单电机双离合派』，又是一个long story。

　　与燃油汽车一样，『榨干每一滴油的价值』一直是发动机工程师所追求的『人生目标』，同时也是体现人生价值的关键。故此，『提升「发动机」（内燃机）的工作效率』这一点，不在本篇文章中展开，在后面的文章中，我们会详细讨论「阿特金森内燃机」的章节展开。这里只提一句：混动汽车的「发动机」，总体朝着高效率的方向发展。

　　而『减少混动组件之间的内耗』则是一个系统性的工程，比如使用「E-CVT变速器」进行变速与使用「混动双离合变速器」进行变速，而且这两种不同的「混动变速器架构」，在考虑部件降耗的逻辑大相径庭，还是要到后续的文章中具体问题具体分析。

　　看似与第二点雷同的第三点『对每个混动组件进行不断的优化』，指的是对动力总成之外的部件优化，比如「电池」的优化只是表象，更重要的是对整个「电能系统」的优化，包括提升整个「动能回收」系统等。当然啦，以上提到的这些点并非实现省油的全部解决途径，容我娓娓道来。

　　本章节的最后，我为大家汇总了一些最基础的混动技术的专用词汇，在后文中会常常会出现，所以，希望我们大家动动手指，将图表存下来，首先便是「混动汽车的分类」的名词：

　　在以上三种分类中，第三种分类『按照外接充电能力划分』比较好理解，一句话：能不能外接电源来充电。而『按动力系统结构及形式划分』则一定要通过另一张表来解释：

　　这是一种根据「发动机」与「电机」连接形式去划分。上表格只是描述了一个大概，三种模式单拿「串联式」就会延伸出好几条技术树，比如我们此前解释过的保时捷「Lohner-Porsche Semper Vivus」，即是将「发动机」-「发电机」-「轮毂（驱动）电机」动力总成『串』在一起。发展至今现其中一条技术树发展成了「增程式」汽车，比如「宝马i3」，「奥迪A1e-tron」，以及国产的「理想ONE」和「岚图FREE增程版」等。

　　「混联式」就更复杂一些，比如「雪佛兰Voltec1」，看似是一套「串联式」的解决方案，然则，却『暗地里』偷偷地进行了功率的分流，也就是让「发动机」参与到动力输出上，而不是像常规的「串联」结构，只可以通过「电机」输出动力，此后的章节会详解。

　　作为《混动汽车百科》专栏的第一篇汇总长文，我们并没过多地谈及技术的本身和原理，扯着大家讲了一些故事，看了几辆有意思的车，不知道大家是不是已经迫不及待地想要开始了解技术了呢？那就期待《混动汽车百科》专栏的第二篇汇总长文吧~~

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