[汽車之家 技術] 4月3日，豐田宣布為了應對越來越嚴苛的排放法規(guī)限制，促進車輛電氣化技術的普及，將采取兩項重要措施：首先無償開放其關于汽車電氣化技術的將近24000件專利的使用權；其次對于使用豐田電氣化技術的廠商，豐田將在研發(fā)和銷售方面提供有償?shù)募夹g服務。作為全球最大的汽車制造商，豐田的這項決定意欲何為？下面我們從技術的角度，來看看豐田在汽車電氣化技術上有何獨到之處，豐田的這個決定，又會帶來哪些蝴蝶效應。

　　豐田此次開放的專利涉及豐田在車輛電氣化驅動領域的主要技術，包括核心的電機、電池和動力控制單元（電控技術），以及延伸出來的燃料電池、純電和混動技術。其中最為人所關注的，非豐田的混合動力技術莫屬。

世界上只有兩種混動，一種是豐田混動，另一種是其他混動？

　　憑借著在相關領域20余年的深耕，豐田的HSD（hybrid synergy drive，豐田的混動品牌，直譯即為混合動力驅動）技術取得的成就有目共睹：自1997年推出第一代普銳斯之后，迄今豐田已經(jīng)累計生產(chǎn)超過1300萬臺混合動力汽車，憑借著出色的燃油經(jīng)濟性和可靠性，豐田的混合動力技術在用戶之間積累了良好的口碑。因此在坊間也流傳著一句話：世界上有兩種混動，一種是豐田混動，另一種是其他混動。雖然我并不完全贊同，但是這也從側面印證了豐田在混合動力技術的地位。

　　我們知道，混合動力技術的推出，是為了彌補內(nèi)燃機天然的缺陷，在內(nèi)燃機的低效工況時用電力來驅動車輛，從而提升動力系統(tǒng)整體效率。

　　內(nèi)燃機自誕生至今150多年來，相關技術已經(jīng)得到了長足進步，最高熱效率從最初的10%左右提升到了40%，但是受限于工作原理，內(nèi)燃機的最高熱效率僅僅存在于部分工況下，而在實際使用過程中，由于發(fā)動機通過變速傳動機構同車輪之間耦合，在走走停停、頻繁加速減速的使用環(huán)境下發(fā)動機很難運行在最高熱效率區(qū)間。

　　因此，豐田HSD混動技術的基本出發(fā)點就是通過特殊設計的傳動機構將和電驅動系統(tǒng)將發(fā)動機和車輪“解耦”，即令發(fā)動機的轉速和動力輸出同車輪不存在對應關系，令發(fā)動機盡可能運行在最高效率區(qū)間內(nèi)，同時電傳動系統(tǒng)還可以回收車輛多余的動能，這樣一來，能量轉換效率得到極大提升，油耗便顯著降低。

　　豐田的這套混動系統(tǒng)設計巧妙，加上高效可靠的性能，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛認可。同時豐田也為這套系統(tǒng)申請了超過4500項專利，在專利保護下，其他廠商想要生產(chǎn)類似的高效混動系統(tǒng)便捉襟見肘。

　　因此，許多廠商為了繞過豐田的專利保護，便另辟蹊徑開發(fā)其他結構的混合動力系統(tǒng)。其中最常見的便是在發(fā)動機和變速箱之間集成一臺電動/發(fā)電機，配合電池和電控系統(tǒng)組成一套混動系統(tǒng)，即我們常說的P2結構。

　　P2結構的混動系統(tǒng)最大的特點是結構簡單，在原有動力系統(tǒng)的基礎上僅需對變速箱進行簡單的改造便可以實現(xiàn)。相比豐田的HSD系統(tǒng)，這套系統(tǒng)同樣可以實現(xiàn)電力單獨驅動車輛前進、動能回收、發(fā)動機發(fā)電等功能，并且通過簡單加大電池容量和電機功率，便組成實現(xiàn)插電式混動系統(tǒng)，整體研發(fā)成本并不算高。但是與豐田HSD系統(tǒng)相比，這套系統(tǒng)并沒有將發(fā)動機同車輪“解耦”——發(fā)動機仍然通過變速器同車輪相連，因此在多數(shù)工況下仍然無法運行在最高熱效率區(qū)間內(nèi)，所以整套系統(tǒng)的節(jié)油效果較HSD系統(tǒng)有著顯著的差距。

　　除了P2系統(tǒng)之外，如今另外一個十分火熱的概念是48V：即將車輛的供電系統(tǒng)電壓由12V提升至48V，這樣一來便可以搭載功率更大的用電設備，藉此來降低車輛的燃油消耗。48V系統(tǒng)最顯著的變化在于車輛使了一臺大功率的BSG發(fā)電/啟動電機，這臺電機不僅可以實現(xiàn)發(fā)動機啟/停功能，而且可以直接帶動發(fā)動機曲軸來驅動車輛前進，實現(xiàn)混合動力的效果。根據(jù)混動系統(tǒng)命名規(guī)則，這樣的混動結構被稱為P0（即電動機位于發(fā)動機前端）。

　　相比P2結構，48V系統(tǒng)組成的P0結構由于整體結構更加簡單，并且不需要大容量的電池和復雜的電控系統(tǒng)，因此整體成本更為低廉。而且在NEDC循環(huán)工況下，可以實現(xiàn)15%左右的節(jié)油效果，因此最近受到了不少廠商的追捧。但是局限也十分明顯：相比P2結構，由于電能介入頻率更低，在實際使用時節(jié)油效果著實有限。

　　因此，作為混合動力系統(tǒng)的創(chuàng)始者，豐田的這套混合動力結構至今在運行原理和實際節(jié)油效果上，相比如今市面上大部分混合動結構仍然存在著不小的優(yōu)勢。