專利面前 看吉利如何PK豐田混動技術？

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當傳統內燃機車追求8AT、9AT、10AT……...越來越多的變速箱，其實混動技術早已拋棄了傳統的變速箱，而實現了CVT變速箱般的無級變速能力的同時燃油經濟性爆棚的內燃機，其中最具代表性的一項就是豐田的混動技術。但是，吉利作為中國品牌，并不認為這是外國人的專屬。不，他們展示了一種全新的混合動力技術...

●合作伙伴還是競爭對手？

在了解更多吉利如何PK豐田技術之前，我們先來說說他們背后的故事。是的，混合動力技術背后還有另一層關系。

故事應該從豐田普銳斯（查成交價|參配|優惠政策）的鎳氫電池說起。我們可以看到，即使在鋰電池成為主流的今天，豐田依然堅持鎳氫電池的應用。比如最新的第四代普銳斯提供了兩種解決方案:鋰電池組和鎳氫電池組。如今，國內豐田混合動力車型的鎳氫電池供應大多來自一家名為袁可立的公司。

2021年，成長中的袁可立公司收購了松下在日本的子公司湘南電池廠。這家電池廠是為第一代普銳斯提供電池的企業。2021年第一天，吉利汽車與袁可立宣布“聯手”，成立新公司，共同開發CHS混合動力技術平臺，具有一定的可擴展性，可為HEV和PHEV車型提供裝配技術。吉利持股49%，袁可立持股51%，所以對于豐田供應商袁可立來說，這是對甲方的挑戰！雖然吉利和袁可立研發的CHS混動技術距離量產還有一步之遙，但豐田和袁可立顯然已經走上了技術競爭的道路。

●豐田的混合動力技術在哪里？

我們知道豐田是第一個研究混合動力技術的制造商。1997年，豐田是第一家大規模生產油電混合動力汽車普銳斯的制造商。隨著豐田混合動力技術的積累，其可實現無級變速的E-CVT技術也越來越成熟。

“取消傳統變速箱？當我們拋棄豐田的混合動力系統時，你會發現它的機械機構并沒有我們想象的那么復雜，它的動力系統體積與傳統內燃機車型沒有太大區別。該系統主要由一臺發動機、兩臺電機和一個行星齒輪組組成。雖然缺少了傳統的變速箱結構，但它可以像CVT變速箱一樣實現無級變速，所以豐田將這套系統稱為E-CVT無級變速機構。

“沒有傳統變速箱怎么換擋？豐田Hybrid的核心在于這個行星齒輪的動力耦合原理，最終通過齒圈將動力輸出到最終減速器和車輪。其中，電機1不僅起到起動機和發電機的作用，還通過與之連接的太陽輪起到調速器的作用，從而實現無級變速的功能。

其實豐田的E-CVT在結構原理上并不復雜，但它的難點在于這種混合動力系統的控制邏輯設計，比如什么時候啟動純電模式，什么時候發動機參與混合動力驅動，什么時候給電池組充電以及如何分配扭矩等等。如果任何工況下的控制邏輯出現問題，豐田都無法實現混合動力所追求的節能，甚至第四代普銳斯上代號為2ZR-FXE的1.8L發動機也達到了40%的燃油效率。所以，豐田能夠實現這樣的混動技術，完全是得益于過去20年豐富的技術積累。

值得一提的是，任何廠商都不可能在混動結構上直接復制豐田的E-CVT技術，因為它已經被豐田應用為自己的專利技術。那么吉利是如何趕上豐田的混動技術的呢？

●吉利煞費苦心避開豐田混合動力技術專利。為什么呢？

目前，從國內新能源發展來看，由于國內充電樁系統不完善，純電動汽車續航里程備受詬病，因此吉利必須具備研發混合動力汽車技術的能力，打造混動成為他們的重要發展方向。

既然打造類似豐田的混動技術門檻這么高，吉利為什么要開發基于行星齒輪組的混動技術？原因是吉利認為這種混動結構比依靠離合器介入電機扭矩的混動結構在整體效率上更有優勢。另外，發動機和電機通過行星齒輪耦合的方式不會產生頓挫，可以實現無級變速。

于是，他找到上述電池技術專家袁可立公司合作，依托袁可立在電池技術和電池系統能量管理方面的優勢，開始了混合動力系統的研發。

另外，我們在國家專利局的網站上看到，吉利申請了這樣一個專利。簡單來說，和豐田的混合動力本質上沒有太大區別，唯一的特點就是吉利通過雙排行星齒輪組和離合器的加入，繞過了豐田的技術專利。

吉利和袁可立研發的CHS混動技術由一臺發動機、兩臺電機、一個雙排行星齒輪組和多個離合器等組成。與豐田的E-CVT結構相比，零部件數量更多，結構變得更加復雜。

“CHS混合動力技術有哪些優勢？與豐田的E-CVT技術相比，吉利和袁可立研發的CHS混動技術結構更加復雜。優點是雙排行星齒輪組和鎖止離合器使混合動力系統的控制方式更加自由，從而降低了發動機和電機耦合控制的難度。此外，雙列星形齒輪比單列星形齒輪具有更寬的傳動比范圍，可以在一定程度上降低電機的轉速要求。同時缺點也很明顯，就是結構復雜程度增加帶來的可靠性和耐久性試驗會成倍增加。

●CHS混合動力系統如何驅動車輛？

1.純電相

在初始階段，配備這種混合動力系統的車輛將完全轉變為純電動汽車。此時車輛啟動的驅動力完全來自一臺電動機，充分發揮了純電驅動的經濟優勢。

1電機通過行星齒輪組驅動減速齒輪，然后驅動車輛。此時，由于發動機和行星齒輪組之間的前離合器斷開，也避免了發動機向后拖動造成的能耗。自動啟動后，如果行星齒輪組的齒圈想持續輸出動力，那么起調速作用的電機2必須出來，靠它改變行星齒輪與齒圈之間的傳動比，從而實現無級變速功能。此外，車輛的前進和后退也由馬達2的前進和后退旋轉決定。

2.混合驅動階段

一方面，由于電動機1的速度調節范圍有限，車輛在純電動模式下不可能達到更高的速度。另一方面，為了彌補此時扭矩的不足，車輛行駛到一定速度后不得不調用發動機開始工作。我們知道，對于普通的內燃機車型來說，讓車輛行駛的第一步是依靠起動機拖動發動機的曲軸旋轉，然后點火使發動機工作，但對于這種混合動力系統來說就完全不同了。

-開車時如何啟動發動機？

電機2在行駛過程中起到調速的作用，可以起到另一個關鍵作用——啟動器。通過液壓控制系統，發動機與雙排行星齒輪之間的離合器接合，雙排行星齒輪與電機1之間的鎖止離合器釋放，使發動機通過與之連接的行星架卷入行星齒輪組。此時，電機1保持原來的輸出功率狀態，只需電機2轉動即可驅動發動機工作，純電驅動模式轉換為混合驅動模式。

-開車時如何給電池組充電？

發動機運轉后，不僅可以進一步提高車速，而且根據行星齒輪的扭矩分配原理，當電池組功率較低時，一部分多余的扭矩仍然可以給電池組充電。沒錯。這時，電動機2起著它的第三個作用——發電機。發動機不會一直給電池充電，只要發動機在燃油經濟性最好的轉速范圍內，額外的能量就會加到電池組上。

-高速巡航如何提高經濟性？

當車輛高速行駛時，為了提高該系統的傳動效率，位于電機2右側的鎖止離合器將鎖止電機2及其連接的太陽輪，動力源僅由發動機和電機1提供，減少了系統中部分齒輪的運轉，從而提高了機械效率。

3.制動能量回收階段

當車輛減速和制動時，該混合動力系統將通過電機1和電機2共同向電池組回收動能。

此外，這種CHS混合動力系統理論上可以在怠速下為電池組充電。其原理是行星齒輪中的太陽輪被鎖止離合器鎖止，發動機帶動行星齒輪中的齒圈，齒圈帶動行星齒輪，從而轉動與行星齒輪連接的電機1。此時，電動機1變成發電機來給電池組充電。

●總結

吉利對這個CHS混動技術平臺的愿景是服務于所有中國品牌汽車制造商，就像這個混動系統的名字中國混動系統一樣。正是基于這種開放的心態，他們吸引了其他汽車制造商。比如2021年2月，長安汽車公司宣布與吉利、袁可立達成合作協議。

當然，這種新的混合動力系統還遠未量產。雖然吉利和科力在混動系統結構上繞過了豐田的技術專利，但理論上在功能和效率上還是可以和豐田競爭的，但前提是吉利的發動機技術能跟得上，不拖整體燃油經濟性。例如，豐田可以通過廢氣再循環和阿特金森循環技術將汽油發動機的熱效率提高到40%。此外，雖然通過增加機械零件可以在一定程度上降低混合動力系統的控制難度，但隨之而來的可靠性和耐用性問題肯定不容小覷。總之，吉利在混動技術上的一步非常值得我們欣賞，未來還需要我們進一步努力。