主题：【原创】谈谈油电混合动力汽车 -- 北田

如前所说的，内燃机动力，包括汽油机与柴油机，对汽车来说并不适合于调速，是但却是目前为止，相当成熟可靠与经济的车用动力。普通汽油机的能量密度都可达到 2KW/KG，柴油机还可以更高一些，这点是其他在经济上可接受动力源， 象燃料电池，充电电池，都无法与之相比的。并且其燃油经济性，在一定范围内还是相当好的，百公里5L的燃油效率是不错的，并且柴油机还可以更低。但问题在于由于其调速性能差，在实际工况下，绝大多数时间都不会工作在经济燃油效率范围内，所以油耗就高。而纯电动汽车正好相反，电池作为长期动力，能量密度太低，但能量利用效率高。所以两相结合是最好的，但并不是目前的油电混合动力， 而是油动力电驱动，汽油机并不直接驱动车辆。

既然可以用电机驱动，那就可以发挥电机的优势，不仅仅是在调速上，更是在布局上，由于电机与动力源之间无需硬轴连接，只用电轴连接，所以就可以利用动力分散设计，使车辆实现全轮驱动，其安全性，可靠性都会比前轮驱动好，并且制造上也简单，只需要将动力线与控制线接起来就是了。驱动成本上可能会高一些，但车辆总体制造成本却不会贵，因为其相应的省略了象ABS＋ESP之类的硬件，而将其功能利用软件实现 。

全电力分散驱动，在今天还没实用，但GM已经在其概念车上实现了， 所以机会已经到来了。由于每个电机驱动一个轮子，其静态稳定性是不稳定的，只能采用动态稳定；计算机姿态控制系统将是控制核心，而人的直接参与驾驶作用会被减弱，驾驶安全性却会提高。

用个例子说明。 冬天下雪，你开车以80KM行驶在401上，前面在你的左轮胎有一块黑冰，你看不到，开上去了，左轮开始打滑，驱动力减小，汽车开始向左扭转，你的反就速度滞后0.5秒，（算是快的了，大部分人在无准备情况下，要过1秒才有反应），开始向右扭动方向盘。此时你与车组成一稳定控制系统，输入是车辆打滑后的偏转方向，输出是方向盘控制车辆转向位置，反馈是你的眼的观察与腚的感觉，控制器是你的大脑，执行器是你的手。误差信号由传感器（你的眼和你的腚）判断车的扭转量，进入控制器，你的大脑，根据你的经验来算出控制量，方向盘应该转动角度，再控制你的手执行这一控制量，然后反馈作下一步的控制，真到车辆稳定。在此过程中，有几个关键点会决定你的生死。1，误差是否准确反映当时实际情况，取决你的眼与腚的感受精度；2，你的大脑是否能精确算出方向盘应该转动的角度， 取决于你的经验；3，你的手是否能及时且精确地将方向盘转到那个角度，取决你的的运气。这样算下来，你能控制车不出事故的可能性是多少？

再对比一下电力分散驱动。由于到车辆是动态稳定，计算机控制系统时刻检测姿态系统的状态，假设每秒测50次，就是说每20毫秒测一次；姿态系统包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器、偏摆角速度传感器。精度是你的腚的100倍，肯腚是。当计算机监测到汽车姿态发生向左偏转时，采样信号，离散化，进入计算机，同时参考方向盘转角传感器的角度（速度必须随动于方向），车轮的转速与转矩电流，根据预定算法算出每一车轮的预期转速，信号进入车轮控制器，双闭环控制系统，转矩随动于转速，PWM控制频率是20KHZ，车轮转动精度是18度。 所以整个控制过程可以在50毫秒之内完成，可能你还没有感觉到车辆发生偏转就结束了。

虽说现在的一些高档车，也有EPS，但问题是，1，要由机械硬件控制，电信号必须转换为机械量，通过ABS的液压分泵来控制车轮转矩，但机械惯量远比电惯量大得多。2， ABS控制过程是利用高频的开关量，用每秒40次频率将车轮锁死再松开，通过调节锁死与松开的时间这种方式进行控制。但问题在于开关量的迟滞性，与不精确性。相比于电机转矩控制，PWM的20KHZ频率，相对于40HZ可以认为是连续量，并且这一数值可精确上控制在一临界线上，使车轮继续转动，但反转力矩始终最大（最大反转力矩在刹车过程中是变动的）。所以其响应与精度都比机械控制系统的ABS高，并且因为是软件方式，成本也低，无论中高低档车都会成为必配。

其实最大的障碍还是非技术因素，制造商与用户是否接受。毕竟革命的代价是很高的，很多东西要重来过。

但前景也是美好的，今后的汽车可能象今天的PC生产模式一样，动力系统，控制系统，驱动系统，车身都可以分开设计，但其机械接口与电子信号接口，电源动力接口都一致，并且安装后之间没有硬轴连接，完全电轴连接。这种模式最大的优势在于一种在整个行业的开方式结构，必然会引起人才与资本流向最优的部分，从而引起技术进步。如同当年PC出现以前，IBM， DEC， 王安什么都自己做，从CPU做到键盘，王安连网都自己搞，但搞了十几年，市场与技术的进步还不如今天两年。二十年前，IBM PC还算是开放结构，但价格贵，性能差，后来COMPAQ造反，这才引起计算机整个行业的革命，最终形成今天的撩原之势。如果还是象IBM做MAINFRAME 360那样， 现在恐怕你我也不可能上网了。

最后再说说这次革命哪里可能在哪里，我想可能是美国，也可能是中国，而不会在日本与欧洲。日本市场太小，欧洲过于保守，而且还没有一个统一有力的领导。

美国是因为不存在技术问题，但传统汽车的惯性大，想按步就班地转恐怕转不过来。

而中国且是差不多一张白纸，尤其是家用车，但问题在于很多事不是由技术决定的，可能有人做得出来，但此人的结局会比当年的仰容如何？目前的国内，想做制造业并且做大的，除非被官办经济所招安，不然恐怕最后怎么死的都不知道。

北田也在俺们土狼屯（河里多伦多的爱称）这乡下？又多认识个老乡！

我也去看车展了。平时不太关注汽车，看到丰田的Highlander Hybrid很好奇。另外，下次再去看车展，我可以用公司优惠帮你定票，$14不加税，嘿嘿。