普锐斯电机

2023年，以比亚迪DM-i为首的PHEV插电混动系统席卷了国内市场，并成为了国内市场的发展主流，将电机、电池和内燃机捆绑起来的技术路线，解决了内燃机低速油耗高、纯电动车续航吃紧的问题。

的确，现在有越来越多的人都开始购买新能源车，但仍然有大量的人存在知识盲区。

目前很多人对新能源的理解就是：没有发动机的纯电动车、可以充电行驶的插电混动车辆，事实上混动技术远不止于此。

字面意思：什么是混动？

混合动力车型，既然是混合动力，拆解开来就是两种以上的动力来源，用来驱动车辆行驶。这也意味着，其实丰田THS、本田i-MMD也都属于混合动力车型。

这里增程除外，因为增程用来驱动车辆行驶的只有电机，内燃机不硬连接驱动轴。

也就是说，插电混动和不插电混动，都属于混动系统，但很多人认为上了绿牌的就是混动，不上绿牌就不是混动，显然这是错误的想法。

提到混动，其实还有一种说法：强混和弱混，弱混这个概念如今很少提及了，它此前的叫法是MHEV。

这是很早以前的一种技术说法，随着PHEV插电混动的落地，弱混车型就变得非常少，对应的强混也没人提，但仍然有人分不清楚。

强混、弱混的分辨方式其实很简单，只有两个：

1、电池、电机系统参与驱动工作的频率、强度。

2、能不能纯电驱动车辆行驶2km以上。

什么才是弱混？48V系统就是典型的弱混，电机系统只能用来发电，无法用来驱动车辆，但企业当初传播自己是混动，其实电机无法驱动车辆行驶。

开过丰田THS、本田i-MMD的都知道，车上有一个EV模式，车辆能够在这种模式下行驶几公里，电机、电池系统贯穿整个出行过程，起步、加速、倒车、停车过程中，电池、电机系统频繁介入工作，其实这就是非常纯粹的强混系统。

强混是一种逻辑，不是一种形态，它可以是插混，也可以是不插混，很多人区分强混、弱混的方式就是能不能上绿牌，这显然是不对的。

其实所有强混省油的路径都是一样的，通过电机驱动的方式，有效避开内燃机低热效率工作区间，从而达到节省燃油的目的。

比如说PHEV插电混动，馈电之后的状态是电机负责低速工作，内燃机是配合工作，上了高速内燃机直接驱动，利用不同工作特性来驱动车辆，达到最有效的状态。

丰田THS、本田i-MMD可以认为是一直馈电的PHEV系统，它的电池包只能支撑车辆行驶几公里，发电机频繁启动充电，存贮电量的用途，也只是起步、倒车等。

本田Insight的混动简称IMA（Integrated Motor Assist，集成电机辅助），命名很直观，简而言之，就是在发动机上集成一个电机，辅助发动机来驱动汽车。

IMA的独特之处，是把电机做成一个薄片，状如大饼或者一个馕，装在发动机上飞轮位置并取而代之。

▲IMA在发动机和变速器之间加入一个薄型电机

这个薄片电机，可以当个启动马达，实现自动启停；也可助力，在车子加速时给发动机搭把手；还可发电，在车子减速时回收能量。

IMA属“单电机并联式混动”，现在看来，本田这套“原创”混动并不算高明，结构看上去也不复杂。Insight怎么会这么贵？本田是怎样做到“全球油耗最低”的？

为争夺“油耗最低”的名头，本田动了不少脑筋，下了血本。

从结构和运行原理上看，IMA的效率不可能胜过丰田THS。为实现低油耗，本田拼命减轻Insight的车重，简直不惜代价。

Insight被设计成一款双座轿跑车，这种车型尺寸小巧，还可降低风阻，但显然牺牲了实用性。

小则小矣，用料奢侈到令人瞠目。Insight使用了成本高昂的铝制车身，悬架部分也多用铝材，就连前刹车卡钳、发动机支座等小部件也是铝制，如此血拼，减重效果自然惊艳。Insight的车身重量几乎仅为同期本田思域的一半，整车仅重800多公斤，而丰田普锐斯的车重超过1200公斤。

▲初代Insight为减重使用了铝制车身

“全球油耗最低”的荣誉，是靠钱堆出来的，小而轻的车身，掩盖了IMA混动技术在效率上的不足，但也让本田背上了沉重的赢利包袱。这样一款小车，还是手动档（Insight于2001年推出CVT车型），卖价和雅阁一个水平。正如《福布斯》当年一篇报道中所言：

这款车从来就不是为了大批量销售而设计的。

本田首款混动车Insight上市时红火了一时，但好景不长，销量随后跌入低谷。有媒体报道，2004年12月，在美国仅卖出8辆，这预示着它时日无多了。2006年的前4个月，Insight在美国卖出300多辆后，5月份正式停产。

7年之中，初代Insight总共只卖了1.7万辆，这个成绩单让本田深感难堪。

丰田的初代普锐斯也不赚钱，但销路渐渐有了起色。尤其是从2001年开始，普锐斯被好莱坞一些影星买来当座驾，美国人对这款新型“环保车”的兴趣大增。

和Insight相比，普锐斯油耗略高，但这是一款正常的5座车，并没有为省油而牺牲实用性。到2003年换代时，初代普锐斯共卖出12.3万辆，在日本本土和美国市场，基本打开局面。

2003年上市的第二代普锐斯渐入佳境，2004年在美国的销量翻番，达到5万多辆；2005年又翻番，销量破10万。

▲二代普锐斯尺寸加大但油耗比初代更低

（这里有个伏笔，在第二代普锐斯上市这一年，中国的“电池大王”比亚迪进入汽车领域，并开始了混动技术的研发。比亚迪的插混技术日后称霸，是基于完全不同的技术理念，这是后话。）

日本“两田”明争暗斗，其它汽车巨头在一旁看热闹，他们对混动技术没太大兴趣。2004年，时任通用汽车副董事长鲍勃·卢茨不冷不热地说：“这是一种有趣的好奇心，对于每加仑1.5美元的汽油来说，混合动力汽车没什么意义。”

但到了2005年，美国的油价涨到了一加仑2.5美元，丰田普锐斯销量也跟着暴涨，鲍勃·卢茨承认自己看走了眼，错失一个良机。

丰田在混动系统上下了血本，初代普锐斯的开发动员了1000名工程师，花了10亿美元。为了分摊开发成本，丰田一直在想办法把混动技术卖给其它汽车公司，2002年和日产达成协议，从2006年起向日产提供混动系统；2004年又把部分混动专利授权给福特。

丰田公司声称，第二代普锐斯开始盈利了。

初代Insight的黯然离场让本田大受刺激。

本田当然知道，问题根子就在IMA混动技术上。IMA的精髓，就是那个薄片电机。在发动机和变速箱之间塞进去个薄片电机，结构简单、占用空间少，成本也低。但缺点也明显，这种单电机混动在效率上根本拼不过双电机。

2003年第二代普锐斯上市，车身风阻降低，搭载优化后的THS混动，油耗表现反超Insight。本田Insight不计成本降车重换来的一点油耗优势，瞬间消失。

▲二代普锐斯为降风阻采用“卡姆车尾”设计

丰田不失时机地敲打本田，在各种宣传中，时不时抛出“轻度混合”概念。丰田THS混动，起步时完全由电机驱动，速度拉升起来后发动机介入，所谓“轻混”，说的就是没有丰田这种“纯电驱动模式”的混动——当时只有“两田”量产了混动车，丰田虽没指着本田的鼻子，但路人皆知 “轻混”是在贬低谁。

除了初代Insight，本田2001年起陆续在思域、美版雅阁、飞度等车型上装备了IMA混动。为回击丰田的“轻混”蔑视，IMA也持续改进，“勉强”拼凑出了个纯电模式。

在2005年发布的思域混动版上，IMA首次拥有了“纯电驱动”。说来好笑，这个“纯电模式”要集齐如下要素才能召唤：道路平坦、低速巡航、电池电量接近满格；就算有幸进入纯电模式，也不过是昙花一现，很难持续。

2009年，本田Insight在断档3年后重出江湖。二代Insight装备的依然是IMA混动，这次本田不再好大喜功，双座、铝车身都被放弃。二代Insight主打“买得起的混动”，改成实用的5座，造型、尺寸都和对手普锐斯相仿，为了降低成本，零部件大量与飞度等其它本田车通用。

▲二代Insight的造型明显“普锐斯化”

二代Insight沿用了IMA混动，并且加大、加重，效率上毫无悬念地被同年上市的三代普锐斯摁在地上摩擦。这一代Insight的油耗为 30 km/L，而三代普锐斯为38km/L（日本10·15模式），差距相当明显。

▲三代普锐斯油耗比上代又有降低

到2012年9月，距初代Insight在日本上市近13年后，本田混动汽车的全球销量终于破100万，七成是在日本本土售出。

100万辆看似不少，但老对手丰田表示严重不屑。光是2012这一年，丰田的混动车型就卖出了121.9万辆。

早在初代Insight停产前的2005年，本田就意识到IMA“单电机并联”的局限性，召集工程师团队开始了新混动系统的研发。

单电机的毛病，是分身乏术，驱动时不能发电，发电时就不能驱动。这也是IMA在效率上无法胜过THS的症结所在。

行星齿轮组双电机混联之路，被丰田用专利堵死，连日产和福特这样的巨头想搞混动，也只好从丰田手里讨生活；自视甚高而且与丰田缠斗多年的本田，自然不会选择寄人篱下，另辟蹊径是题中之义。

多年埋头隐忍之后，2012年底本田一气放出三个混动大招：i-DCD、i-MMD、SH-AWD。

▲本田2012年同时发布三种混动新技术

三种混动技术被归入一个大旗之下：“SPORT HYBRID”。

刻意突出“SPORT”，自然是意有所指，动力偏弱向来是丰田THS混动的一个软肋，被老对手用“轻混”敲打多年之后，本田终于找到了出气的机会。

三种混动各有用武之地。

i-DCD，智能双离合驱动，可看作IMA的升级版。这也是一种单电机并联混动，与IMA最大的不同之处，是把薄片电机从发动机上挪到7速双离合变速器中。这样一来，电机就可脱离发动机，能独立实现真正的“电驱”。

i-DCD小巧紧凑，适合用在小型车上，比如飞度。

SH-AWD，超级操控全轮驱动，主打性能。这套系统是三电机并联，前电机内置于双离合变速器中，搭配V6发动机；后轴再加两个电机，可分别驱动两个后轮。

SH-AWD适合用在高性能车上，比如本田豪华品牌讴歌旗下的跑车和中大型SUV。

“三大招”真正的主角是i-MMD，智能多模式驱动。

在技术发布时，本田高调宣称i-MMD混动达到了“世界最高效率”。

i-MMD首先搭载在2013年上市的9代雅阁上，时任本田社长伊东孝绅在雅阁发布会上毫不客气地说：“我们为世界上最好的混合动力技术感到自豪”。

至少本田自己认为，被丰田THS混动压制10年后，终于靠i-MMD扳回一局。

i-MMD（intelligent Multi Mode Drive）意为“智能多模驱动”，这是一套双电机串并联混动，有纯电、混动、发动机直驱三种工作模式。

受够了丰田“轻度混合”的嘲弄，本田i-MMD在双电机上下了苦功，这次不但有了真正“电驱”，而且“电驱”强大到反客为主，替代发动机唱了主角。

▲i-MMD主要用电机来驱动

都是双电机混动，本田i-MMD和丰田THS的思路大异其趣。

最大的区别在于，丰田THS属于“机械混动”，发动机、电机的动力主要靠行星齿轮组混合在一起；虽然动力也有电气传输路径，但以机械传输为主。

本田i-MMD属于“电气混动”，发动机主要功能不是驱动，而是发电，虽有发动机直驱，但能量传输以电气路径为主，机械传输反而成了辅助。（“机械混动”、“电气混动”分类法的专利权属老傅，如有侵权，概不追究）

“电气混动”改变了混动技术传统，电机站在了舞台中央，成为驱动汽车的主力。

丰田THS无疑是极优秀的“机械混动”，在发动机和电机之间找到了美妙的平衡；但本田i-MMD这种“电气混动”在整体效率方面潜力更大，而且电机天生反应快、爆发力强，动力有优势。

▲丰田THS努力寻求“油与电”的平衡

果不其然，2013年上市的9代雅阁首搭i-MMD，油耗比同期丰田凯美瑞混动版低，加速能力也强。

i-MMD被本田认为是“通向电车之路”的技术，精髓在于架构高度电气化。这个架构扩展性强，加大电池即为插电混动，去掉发动机即成纯电，甚至可兼容氢燃料电池车型。

上篇提到，丰田的THS在很大程度上是被美国人的PNGV项目“忽悠”出来的，在混动技术上，美国汽车公司惯于唱高调，但私底下不以为然。

同为日本公司的日产也唱过反调，世纪之初，时任日产CEO卡洛斯·戈恩嘲讽丰田：我们的竞争对手号称是为了人类利益做事，而我们是做生意。

为省点油钱，或者更体面一点说，为了空气和能源，去研发制造比燃油车价格高出四分之一的混动汽车，确实不像是一门好生意。但看到丰田混动汽车销量提升后，其它汽车公司觉察到了新技术的威胁。

日产选择和丰田合作，从丰田采购混动关键部件；福特用专利交换的方式，得到丰田的混动专利授权；通用牵头和戴姆勒·克莱斯勒、宝马在2005年搞了个“全球混动合作”，联合搞研发。

几个汽车巨头“全球混动合作”的成果，是一种和丰田THS原理相似、但机械结构复杂得多的“双模式混合动力”。

这个听上去声势颇大的合作项目，在2009年无疾而终。奔驰和宝马对“双模式混动”并不看好，仅象征性地在ML和X6上小批量搭载。和大众、奥迪一样，这些德国汽车公司对轻混和并联式混动更感兴趣。从2010年开始，大众途锐等搭载并联混动的德系混动车陆续上市。

德系偏爱的并联混动，和本田最早的IMA是一个套路，在发动机和变速箱之间加上电机，或者干脆把电机整合到变速箱中。好处是可以很好地兼容燃油车，缺点是效率不高，而且无多大提升空间。德国人对机械传统过度迷恋和依赖，选择最简便的方式，在燃油车上“嫁接”出混动，这种技术路线注定无法和日本“两田”争雄。

▲德系汽车品牌惯于在油车基础上“嫁接”出混动

美国人在混动项目上一如既往地雷声大雨点小，从2006年开始，通用宣布将投放一系列混动车型，弱混、双模、插混等，随后也确实有一些混动车陆续上市，但终究没能成多大气候。

i-MMD这种“电气混动”的潜力不断显现，后来索性兼并了i-DCD和SH-AWD，在本田旗下一家独大；而与i-MMD同为“双电机串并联”的比亚迪DM技术，更是释放出超常能量，几乎是靠一己之力扭转了全球插混技术的走向。这是后话，下次接着聊。

1968年，通用汽车向媒体展示了一款概念车GM XP 512，这款小车模样像个摩托车头盔，有汽油、纯电和混动三个版本，其中混动版本装备了0.2排量发动机和直流电机。

大排量V8横行的年代，美国人居然设计出如此迷你的汽车，看来，当时降低汽车能耗的办法实在不多。

▲通用GM XP 512有多个动力版本

1977年，丰田在东京车展上展示了一款Sports 800的混动版，由小巧的燃气轮机发电来驱动，属于串联式混动。

▲丰田Sports 800装备了燃气涡轮机

这些混动车都停留在了概念阶段，一方面是技术不成熟，更重要的原因是汽车厂商高度依赖燃油车，仍然把宝押在了发动机的技术升级上。

法规要求大幅降低汽车污染物的排放，汽车厂商采用了两种应对策略：一种是“前处理”，通过改善发动机的燃烧来减少污染物；另一种是“后处理”，在排气系统中拦截污染物。

看上去严苛的法规很快就被燃油车突破，本田1972年推出的CVCC发动机通过稀薄燃烧技术排放达标，这一技术被授权给丰田、福特等厂商；而从1975年开始，美国制造的大多数汽车都安装了净化尾气的催化转化器，也就是今天我们熟悉的三元催化器（最近一两年又多了个颗粒物捕捉器）。

▲1975年的雪佛兰汽车广告特意强调了催化转换器

既然燃油车也能“过关”，混动技术再度被汽车厂商们束之高阁了。

2005年，美国人维克多·沃克（Victor Wouk）去世时，美国主流报纸纷纷发表纪念性报道，并尊称他为“现代混合动力汽车之父”。

即便是在沃克开发出混动汽车的1974年，他也没有在媒体掀起什么波澜，事隔30年后被如此高调称颂，一个重要的背景是：丰田的首款混动车普锐斯2000年在美国上市，随后几年中大获成功，成为环保汽车的代名词，而普锐斯“使用了和沃克混动车相似的原理”。

美国人早就入局，也制作出了非常不错的混动原型车，结果，最终胜出的却是日本人。媒体“借题发挥”，以怀念沃克来表达对美国汽车业的失望。

沃克是一位电气工程师和企业家，在1960年代，他创办的企业主要业务涉及电能转换和功率半导体，在当时，电力电子技术尚处于起步阶段，沃克毫无疑问是这个领域的尖端人才。

当时美国各大汽车公司都在尝试开发电动汽车，沃克参与了AMC公司的项目。当时的电动汽车大多使用继电器、电阻等简陋的“土办法”来控制速度，沃克使用了更先进的电子控制。

但他很快意识到，这能让电动汽车开起来更顺畅，也能延长一点续航，但真正困扰电动汽车的是电池，除非电池容量能增加几倍，否则跑不了多远的电动车没有商业前景。

▲沃克为AMC开发的电动汽车采用了电子控制

1970年，美国通过《空气清洁法案》，要求大幅降低汽车污染物排放，联邦环保局为此启动了清洁汽车激励计划，鼓励汽车公司和发明家的创新设计。沃克觉得燃油车不可能达标，而电动汽车又不靠谱，唯一可行的就是把二者结合起来的混合动力。

沃克改装了一辆1972年款别克云雀轿车，去掉发动机舱里的V8发动机和变速箱，装进去一套新动力——由小巧的马自达转子发动机和电机组成。

这是一辆并联式混动汽车，在起步、加速时，电机可以辅助发动机来驱动汽车，从而让发动机在更节能的工况下工作；在减速和刹车时，电机还能作为发电机来回收能量，给蓄电池充电。

在独立实验室的测试中，这辆混动车表现很好，最高时速达到85英里（137公里），百公里油耗8.7升，在当时低到惊人。（1970年，美国汽车的平均油耗高达19.6升/百公里）

▲沃克改装的混动汽车油耗表现出色

然而，1974年联邦环保局对这辆车进行内部测试后，没有进一步扩大测试范围，沃克的混动汽车开发项目无果而终，他的云雀再也未能飞翔起来。

不过，沃克在混动领域确实功不可没，他率先引入电力电子技术来控制混合动力，而电力电子，是日后电动和混动汽车最核心的技术之一。

又是20年过去了，时间来到1990年代。

1993年，美国克林顿政府推出一个雄心勃勃的计划：新一代汽车合作伙伴关系（PNGV）。

这一计划，是把美国的实验室、大学、汽车公司联合起来，合作研究“超级汽车”，目标是把汽车油耗降到80英里/加仑（2.9升/百公里）。

丰田试图加入，成为“伙伴”中的一员。但这个计划隐含的一个目的，是帮助美国汽车公司与进口汽车竞争，“外来户”丰田自然被拒之门外。

隐隐感到压力的丰田，很快提出了“G21项目”（意为21世纪的全球车），目标是开发出油耗降一倍的汽车。

美国的三大汽车公司，通用、福特、克莱斯勒，分头研发自家的“超级汽车”，而且不约而同选择了柴油混动方案，因为柴油发动机的燃烧效率比汽油机高，看上去更容易达到节油目标。到2000年，三大公司分别交出作业，在底特律车展上大张旗鼓地展示了各家的概念样车。

通用的概念车名曰Precept，前后轴各装了一个电机，柴油机可带动电机发电或直驱后轮；福特的Prodigy 用摄像头代替了车外后视镜，这个创意直到现在仍显超前；而道奇ESX为了减重，使用了铝合金框架和塑料车身。

▲福特Prodigy采用了无外后视镜设计

三款样车高调亮相，然后，迅速低调离场，从此销声匿迹。

2002年，在花了超过10亿美元的联邦资金后，PNGV被布什政府叫停，取而代之的是更加雄心勃勃的新计划：FreedomCAR。因为布什政府认为不是汽车省不省油的问题，而是汽车根本就不应该烧油，所以，新计划重点支持的是氢燃料电池汽车。

是的，美国人其实打心眼里认为，混合动力是“多此一举”的过渡性技术，又有发动机、又有电池和电机，把两套系统搞在一起太复杂，也太昂贵，最终却还是要烧油。要想一劳永逸，要么上纯电，要么上氢燃料电池。

美国汽车三巨头根本没把混动当正经事儿，正如当时通用汽车负责人所说：谁会为省油去买车呢？

这是实话，1990年代美国的油价正值历史低位，汽油价格仅仅为欧洲和日本的三分之一。美国人只嫌自己的车气缸太少、马力太小，动力弱鸡的混动很难提起他们的兴致。

美国人好高骛远，口号喊得响，实际没把混动真当回事儿；美国人没当真，严重依赖美国市场的日本人却当真了，聚精会神开始研发混动技术。

1994年2月1日，丰田的G21计划正式启动。

日本是个多山的岛国，能源和市场都高度依赖国外，日本汽车公司因此有一种特有的忧患意识。被美国的PNGV计划排斥在外之后，丰田高层痛下决心，要靠自己的技术把汽车油耗降一倍。

仅靠改进燃油车的发动机和变速器，根本无法达标，纯电和氢燃料电池技术的成熟尚需时日，混合动力成了丰田的不二之选。

丰田花了多半年的时间去寻找合适的混动技术，最终于1995年初确定了“行星齿轮组双电机”方案。

▲丰田混动系统的核心结构是一套行星齿轮（图来自丰田汽车网站）

这套两年后让丰田一战封神的混动系统，后来被称为THS（丰田混动系统）。THS很容易被误认为是丰田的原创，实际上，这套系统的基本架构在1969年就已成形，创意来自美国TRW公司动力部门的4位工程师，并于1971年拿到了专利。

THS的美妙之处，在于用一套行星齿轮组，把发动机和两个电机共三种动力源巧妙地融合起来。三者协调配合，电机（也可作为发电机）辅助发动机驱动，同时也能把发动机多余的动力转成电能，存到电池中。

丰田看到TRW工程师1971年发表的相关论文，如获至宝，而专利也于1988年到期，于是这种“行星齿轮组双电机混动”就摇身一变，被包装成丰田的独门绝技。

▲TRW公司工程师申请的混动专利图

当然，丰田也进行了大幅优化，三种动力源对应齿轮组的位置做了调整，更重要的工作是电池、电机的选型，电控系统的开发，以及混动系统和电池的管理策略设计。

在动力配置上，新普锐斯将提供HEV和PHEV两个版本车型，PHEV车型采用2.0L发动机+电机的组合，综合可以输出223匹马力，13.6kWh的电池容量带来94公里的纯电续航，此版本车型据消息称可能只提供欧洲市场。而HEV车型则提供1.8L和2.0L两种排量自然吸气发动机。