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“俯瞰”混动技术的中国式进程(上):从舞台中央到“工业垃圾”

“俯瞰”混动技术的中国式进程(上):从舞台中央到“工业垃圾”

发表于 2023-05-25 汽车产业观察网 责任编辑:刘慧

在去年的文章《混合动力的前世今生》中,我们追溯了混合动力技术从“远古时代(欧美19世纪末到20世纪末)” 至“现代(日本1997年至2016年)”跌宕起伏的发展历程。但上次讲到中国市场就嘎然而止,让人不痛快,要知道PHEV可是当前发展最快的新能源细分市场。于是笔者又花了一周时间,梳理中国市场混合动力跌宕起伏历史和关键里程碑,除了给业内人士作为参考以更加深刻认识中国当前新能源市场外,最后也给了普通消费者购车的建议。

延伸阅读:

混合动力的前世今生(上):内外交困的前世

混合动力的前世今生(下):日本市场的角逐

● 混合动力曾处于中国汽车产业路线的舞台中央

改革开发初期,我国汽车产业十分弱小,全国乘用车年产量寥寥数千辆,积贫积弱的状况,让当时的产业政策制定者认为与全球汽车厂商合作是我国快速发展汽车工业的途径。最早尝试合作模式的是北京吉普,1984年与美国汽车公司(AMC)建立的合资公司,仅过了一年,上汽大众成立。到1994年,我国第一部产业政策《94版汽车工业产业政策》发布,首次提出鼓励汽车消费,以模棱两可的态度对待合资模式。

那一时期,以“市场”换“技术”思潮成为主流,期望通过国产化引进消化吸收技术并自主发展汽车工业。在此之后,外资蜂拥而至,并且多数外资汽车厂商在中国拥有两个合作伙伴。后来,对这一思潮持批评意见的不少,认为市场并没有换来技术,反而让自主品牌进入了艰难的拓荒期。对于合资模式评价,单从技术来判断或许过于片面,我认为还要从经济、社会、产业等方面来全面综合分析。

发展和改革委员会很快发现合资模式存在的问题,于是很快发布《汽车工业产业政策》修改版,同时废除94版的产业政策,《2004版汽车工业产业政策》提出坚持引进技术和自主开发相结合的原则。该版产业政策将“十五”期间(2001~2006)电动汽车重大科技专项纳入其中,并将混合动力汽车技术放在“重点发展”的位置,主张力度高于电动汽车。

▲发展和改革委员会 《04版汽车工业产业政策》第三章内容

在更高级别的国务院文件《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中提到,重点研究开发三种类别的新能源车辆——混合动力汽车、替代燃料汽车和燃料电池汽车。

▲国务院《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》

在这份文件里面,“电动汽车”相关字眼消失了。

实际上,我国一直在探索一条能从“汽车大国”成为“汽车强国”的快车道。发展新能源汽车是我国汽车工业崛起的机遇,可让我国从汽车大国跃升为汽车强国。虽然这一点已经达成广泛共识,但是采用何种技术一直具有争议。

负责产业政策制定的最高决策部门一直主张将重点放在混合动力技术,部分原因是混合动力技术不需要额外建设充电设施。

回到2006年的视点来看,发改委这一主张是合理的。当时混合动力汽车的商业化已经有10年之久,证明技术切实可行,而电动汽车里程短、成本高,导致全球还没有商业化电动汽车出现。在中国道路上,虽然已经有许多电动车辆在跑,但这些基本都是电动二轮车、电动三轮车和低速电动汽车,形成一种“电动车辆是低端产品”的印象。另外的关键问题是,电动汽车的发展必须克服“一点一面”的难题,“一点”指的是“电池技术”的单点突破、“一面”指的是“基础设施”的普及铺开,都需要政府的大力支持和投资。“一点一面”的难题什么时候能解决、能多大程度解决,犹如我们在现在这个时点看氢燃料电池汽车一般。

在这一时期,混合动力技术处于中国产业路线的舞台中央——直到一位汽车专家出任中国科学技术部部长。

他就是万钢。2007 年5 月11 日,万钢被任命为中国科技部部长。万钢是个“汽车痴”,学业时研究的是汽车相关技术,在德国获得博士学位后进入奥迪汽车公司工作,10 年间他几乎接触了汽车企业的各个环节。

当上科技部部长以后,万钢被冠以“喜欢谈汽车的科技部长”,他努力克制自己少谈汽车,说道:“除了汽车,我们国家还有飞机、高铁呢。”

万钢的博士导师迪茨教授对他的评价是:“一位务实而擅长逻辑思维的科学工作者。”

▲前科学技术部部长 万钢

万钢的学习和工作履历、对汽车的情结以及务实而擅长逻辑思维,让他对汽车工业理解更深刻。他的任命也隐含着政府高度重视科技创新和汽车产业的发展。万钢认为中国汽车产业对国外的依赖已经到了非常严重的地步,万钢从当时欧洲爆发的能源危机中受到启发,判断新能源汽车将是全球汽车业的一个发展趋势。他分析,在传统汽车业领域,各大跨国公司的技术已经发展到非常高的水平,如果中国从零开始做内燃机汽车,势必会碰到一些知识产权的问题,而只有在新领域进行研发,才能规避这些问题。

之后,科技部一贯主张发展纯电动汽车。同时认为混合动力汽车技术已经被日本汽车制造商(尤其是丰田)主导,而且这可能只是一种过渡技术。

2008年,全球经济危机爆发和油价飙升使得全球汽车行业动荡不安。这一年,埃隆·马斯克三次发射火箭均告失败,他的造车公司一度陷入财务危机。这一年,中国科学技术部部长万钢到访并试驾了马斯克的汽车作品,这次试驾也可看作是马斯克与中国的第一次握手。

科技部在职责范围内推进电动汽车路线,在科技部2011年07月14日发布《国家“十二五”科学和技术发展规划》中指出,全面实施“纯电驱动”技术转型战略,同时,科持部一直为动力电池和新能源相关的研发提供资金支持。

▲科学技术部 《国家“十二五”科学和技术发展规划》

2010年8月《节能与新能源汽车产业发展规划》已经完成征求意见,本应在2010年年底前正式出台,而未能按时出台的一个重要原因是,各方面对新能源的准确路线无法看清和统一意见。这里新能源的准确路线指的就是电动车路线和混合动力路线的选择。除了科技部和发改委外,影响讨论结果的部门还有工信部、交通运输部和财政部等。

正是在这随后一年多的时间里,全球范围内越来越多厂商上市了电动车产品,产品投放在欧美、日韩和中国这几大主要市场,这让科技部更有底气去推动“纯电驱动”。

经过多轮的讨论,相关部分形成一个共识:只有能从电网获得能源的车才能纳入新能源范畴,于是形成纯电动汽车、插电式混合动力车和氢燃料电池车(绿电→氢气)三条技术路线。这三条技术路线都有各自的优点和挑战,又涵盖了短期、中期和长期。

2012年《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》出台,其中提到以“纯电驱动”为主要战略取向,重点推进“纯电动汽车和插电式混合动力汽车”,并将“非插电式混合动力汽车”纳入节能车范畴。

▲《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中的技术路线

国务院这份文件的颁布是个重要里程碑,意味着非插电式混合动力汽车(HEV)不再占据产业路线的核心地位,取而代之的是“能从电网获得能源的插电式混合动力汽车(PHEV)”。同时也为中国汽车产业提供了发展方向,从此,政府开始在全国范围内大量的补贴新能源车,为中国成为全球新能源汽车领域的领头羊奠定基础。以下粗略的示意图梳理了混合动力在这一时期的主张力度变化情况。

▲汽车产业技术路线主张力度的粗略示意图

● 插电式混合动力技术,“天之骄子”沦为“工业垃圾”

相比于全球其他市场,插电式混合动力(PHEV)在欧洲的商业化发展更迅速,PHEV与EV的销量不相伯仲。这得益于欧盟和欧洲几个国家、地区政府的积极支持,另外,污染物排放和碳排放相关强制性法规的要求也让厂商不得不采取相关技术来应对。

欧洲一直把HEV/PHEV当作过渡技术,加之欧洲零部件供应商在汽车行业内有举足轻重的话语权,这造就了欧洲独有的混合动力技术解决方案——Add-on(外挂式)。

Add-on的理念是在最小程度的变更规模下,让原本的纯燃油汽车转型为HEV和PHEV。其中,Add-on HEV是指采用48伏轻混系统,在汽车的P0、P1或P2位置之一安装48伏低电压电机,以实现10~15%的能效提升。电机的位置越靠后,对减排的效果越为显著,但同时也意味着对汽车的改动越大。

▲动力总成Position

Add-on PHEV则是本节的主角,在传统燃油车上的P2、P2.5、P3、P4的其中一个或两个位置上安装一个或两个电机,同时匹配上一套电力系统(控制器、逆变器和电池),就组成了Add-on PHEV。Add-on PHEV的改造规模相对较小,对现有车辆的变更要求较低,是一种短平快的新能源汽车解决方案。

▲大众/奥迪的Add-on PHEV

这Add-on PHEV不就是油改电吗?

中国的汽车相关标准一直紧跟欧洲标准的步伐,例如NEDC循环工况、WLTP循环工况和污染物排放标准等。标准是企业技术路线选择的指引,随着欧洲汽车标准导入,早期自主品牌也会选择与欧洲相近的技术路线,其中最关键的是小排量涡轮增压DST和双离合变速器DCT技术。

当2012年《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》发布的时候,部分大型自主品牌厂商已经能掌握DST和DCT技术,这些品牌从欧洲汽车制造商那里学习技术,并在DST和DCT的基础上添加电动系统,以便快速开发PHEV,这比绕开日本专利去开发DHT(Dedicated Hybrid Transmission)技术更加容易、速度也更快,尽早将PHEV导入市场能获得越多的政策支持。政策对PHEV的支持力也度很大,从下表可以看出,在税金、补助金、双积分和路权方面都给予很大的支持,PHEV获得了与BEV相近的优惠政策,甩开HEV一条街。

2020年PHEV的鼓励政策(表中数字为概数):

政策制定者花了不少心思来找理由鼓励PHEV。例如,制定了PHEV综合油耗计算公式,如下图,该公式表达的意思是PHEV的纯电行驶部分不计算能耗,用户在电池电量耗尽时利用发动机至多平均行驶25公里就能获得补电。PHEV大多没快充能力,即使有,由于电池容量较BEV小,单位时间充电获得的纯电行驶里程也不理想,因此用户肯定也不会中途补电。真是逻辑鬼才,这样设定的目的是为降低PHEV在CAFC计算时的油耗值,同时也向消费者强调PHEV的优点。

由此可以看出,PHEV是含着金钥匙出生的,是天之骄子,然而在政策鼓励下却变成了很多消费者眼中的“工业垃圾”。

截至2020年为止,中国的PHEV市场主要由Add-on PHEV主导,除了理想ONE的REEV和丰田的PHEV外,其余主流均为Add-on PHEV产品。

▲2020年全年销量Top 20 PHEV/REEV车型

Add-on PHEV之所以被评价为“工业垃圾”,主要是因为其馈电油耗差和纯电里程比较短。以宝马5系和帕萨特为例,相比纯燃油车型,PHEV馈电油耗没有明显优势甚至更差,NEDC纯电里程大约只有60多公里,实际可使用里程更短。

另外,PHEV价格高,基于燃油版本,终端售价普遍高出3~5万元。

因此,在2012~2020年这一时期,PHEV车型购买者的主要购买原因是“不限购”(上广深津杭)和“不限行”的政策优惠,没有条件安装私人充电桩的购买者拿PHEV当油车开。对于厂商而言,PHEV变成了整车厂商尤其是合资厂商平衡双积分的主要工具——单台PHEV可获得的双积分约为同级别EV的70%左右。

2019年和2020年,随着补贴退坡,PHEV/REEV的销量也紧跟着下滑,可谓不叫好也不叫座。事实上,这两年也是新能源汽车行业的寒冬。工信部、发改委和科技部于2017年联合印发的《汽车产业中长期发展规划》中提出到了2020年新能源汽车产销量达到200万辆的目标,然而新能源乘用车实际批发量只有120万辆左右,即便算上轻型商用车也远未达到这一目标。

▲2012~2020 中国乘用车市场新能源乘用车年销量

这么多年,我们补贴了什么:A00 EV从来不符合产业升级的要求;大EV中有一部分产量进入了网约车领域(企业左手倒右手)和政府采购,这种做法不可持续发展;而PHEV被当油车开。

高层看了直挠头。

2018年12月,万钢已经不再担任科技部部长,不过他意识到新能源产业的畸形之处,于是在人民日报发文提出要促进新能源汽车产业健康发展,其中对PHEV的建议是“及时推动插电式混合动力向增程式混合动力发展”,这其实就是他担任科技部部长时提出的“纯电驱动”战略。

▲2018年12月15日的人民日报

没过多久,国家发展改革委颁布了《汽车产业投资管理规定》,将汽车整车投资项目按驱动动力系统分为燃油汽车和纯电动汽车投资项目,PHEV归为燃油汽车投资项目,REEV归为纯电动汽车投资项目(这只影响投资,不影响补贴、限行限购等政策)。这一条款是为了给造车新势力投资REEV开绿灯。除此以外,我个人猜测是释放信号:PHEV已经在投资项目中从新能源范畴中剔除,如果PHEV还是这么畸形地发展下去,有可能在销售端也会从新能源范畴中剔除。

Add-on的概念,包括48V微混和Add-on PHEV,被证明不适合我国国情,PHEV已经到了生死关头。

后来故事的结果大家今天已经很清楚了,PHEV从当初畸形发展造成的“深坑”中爬了出来,并逐渐成为推动中国汽车产业发展的一股重要力量。当然,整个纠偏的过程却并非那么简单,下一篇中我们继续复盘。

文|吃虾的猫

图|网络