Hybrid油電混合動力大觀（上）(18p)

陳仁

 
近年來台灣汽車市場有幾項重大改變，其一是重新開放柴油動力車款上市，其二就是Hybrid動力車款的導入，兩者都具備傑出的節能與環保功效。放眼國內車壇，最早搶灘者TOYOTA Prius與FORD Escape Hybrid（採用TOYOTA的Hybrid技術），目前Hybrid市場有愈來愈熱鬧的趨勢，如TOYOTA導入三代Prius，之後將再接再厲引進Prius c與Prius Plus-in，高級品牌Lexus旗下Hybrid車款則是全數到齊，CT200h更創下月銷售破百輛的佳績！HONDA不甘示弱，除了既有的Insight之外，近期更引進動感十足的CR-Z，未來不排除導入Civic Hybrid，其他品牌如M-BENZ、BMW等也都有Hybrid車款供消費者選擇。然而Hybrid真的是低污染、低油耗的萬靈丹？以下將就國內現有的Hybrid車型進行動力系統的優劣分析。

 
Hybrid系統概略可分為串聯式、並聯式、混聯式三種設計，串聯式設計就是「增程車」所採用的架構，以小排氣量引擎驅動發電機，發電機與電池系統供應馬達電力驅動車輪，引擎並沒有直接驅動車輪。目前國內並沒有串聯式Hybrid車型上市，近期將導入國內的車款為AUDI A1 e-tron增程車，因此關於串聯式Hybrid系統將於最後討論，首先來瞧瞧並聯式Hybrid設計。

並聯式設計的定義，就是馬達與引擎可以同時間輸出扭力於輪胎上，目前國內車壇上，最具代表性的並聯式Hybrid車款為HONDA CR-Z，採用1.5L小排氣量汽油引擎，電動馬達直接配置在引擎的飛輪位置，引擎與馬達之間沒有離合器，引擎轉速就等於馬達轉速，搭配手排或CVT無斷變速系統，引擎運轉時，馬達擔任動力輔助地位，一起將扭力輸出至變速箱。

此設計的優點為結構簡單，研發與製造成本較低，減速時，馬達亦能充當發電機，回收減速動能，亦具備怠速自動熄火功能，對於節能亦有不小的貢獻。但缺點是馬達體積小、功率低，僅能擔任動力輔助，不能獨挑大樑，車輛靜止時，無法單靠馬達驅動車身前進，必須啟動引擎一起帶動車體，不能像電動車一樣以純電力行駛數公里。CR-Z僅能在低速、低負荷條件下，以純電能狀態行駛幾秒鐘，在行駛過程中，引擎幾乎都處於運轉狀態。相較下，混聯式設計具備較大的彈性，不但能靠純電力行駛數公里，在低負荷狀態下，引擎可長時間處於熄火狀態，因此論及節能功效與寧靜度表現，CR-Z依然不及採用混聯式設計的TOYOTA Prius。實際駕馭，其實CR-Z開起來的感覺，就像是一部排氣量1.8L的三門掀背車，熱血的排氣聲浪依然存在，絲毫沒有「電動」氣息，與Prius可說是背道而馳，但是在激情之餘，仍可兼顧油耗表現。

 









Hybrid油電混合動力大觀（中）

 
本篇將要述說混聯式Hybrid系統，無庸置疑，目前僅有TOYOTA、VW Group、M-BEZN、BMW等少數大規模汽車集團擁有此技術，然而目前價格最平易近人的混聯式Hybrid車款，無疑就是TOYOTA Prius，其重要科技不只在Hybrid系統，其引擎設計更具有與眾不同的獨特性。

 
Prius在變速箱內安裝兩只電動馬達，再加上Atkinson循環引擎的助力，以及0.25Cd超低風阻外觀，平均油耗達到優異的26.3km/L水準。

話說HONDA CR-Z是一輛「開不出電能感」的運動型Hybrid掀背車，然而HONDA也是針對並聯式Hybrid系統，走出一條節能+性能「中先偏右」的獨特風格，然而Prius則是一輛走左派溫和路線的油電混合動力車，在述說科相關技之前，首先來探討一下何謂混聯式Hybrid（即Full Hybrid系統）。基本上，並聯式架構雖然是引擎與馬達一同將扭力輸出至變速箱，但是在馬達並無法單獨驅動車輛前進達數公里，還是要靠引擎的功率輸出才能正常行駛，混聯式設計則不然，在靜止狀態，Prius可以切換成純電能模式行駛，引擎完全不需要啟動，可以當作純電動車使用，進出室內停車場完全不會排放廢氣，光此優勢就打死並聯式設計！

再者，CR-Z的並聯式設計，馬達與引擎之間沒有變速或離合機構，引擎轉速就是馬達轉速，混聯式設計則不然，馬達與引擎之間不會相互牽制，轉速可以不同步引擎轉速愈高功率愈大，馬達則是以低轉速、大扭力見長，混聯式設計可以發揮兩者的最佳運轉功效，因此在節能方面，並聯式設計始終不是混聯式的對手。然而混聯式設計結構極為複雜，研發單位必須具備獨立研發多檔位自排變速箱的能力，此外還要精通馬達等相關科技，此外再加上高昂的製造成本，因此目前混聯式Hybrid車款相當稀少。

Prius以傳統自排行星齒輪變速箱為基礎，在齒輪組上巧妙地配置大小兩顆電動馬達，小馬達負責啟動引擎與發電，大馬達負責功率輸出與回收減速時的動能（同樣具備發電機功能），變速箱可說是Prius的科技核心。然而在引擎部分，Prius可說是暗藏玄機！一般的汽油引擎都採用「Otto循環」設計，就是基本的進氣→壓縮→點火膨脹→排氣等四個循環，曲軸必須旋轉兩圈才能完成（720度），然而Prius則是採用「Atkinson循環」，運轉方面也是按照上述四個步驟，但是曲軸只要旋轉一圈（360度）即可完成四個行程。此外，在壓縮過程中，藉由進氣端氣門延遲關閉設計，將燃燒室中部分燃油氣體「擠回」進氣歧管，製造膨脹比大於壓縮比的特性，保有高壓縮比+長衝程活塞的特性，加上稀薄燃燒技術的運用，有效提升燃燒效率，但是又不會產生擾人的爆震問題，因此Prius並未藉助缸內直噴科技，已將壓縮比調高為13：1，缸徑×衝程=80.5×88.3mm，引擎運轉效率相當優異。

然而Atkinson循環引擎毫無缺點？答案當然是否定的，否則市售引擎早就全面拋棄Otto循環設計，事實上，Atkinson循環引擎結構不但複雜，且不適合高轉速運作，亦不適合增壓架構等大扭力輸出，僅適合用在Hybrid動力，配合馬達的扭力輸出，以中、低轉速運行，排氣量雖然達到1.8L，比CR-Z還大，但是引擎最大馬力僅有100hp，相當於1.6L引擎。論性能，CR-Z比Prius更富有駕馭樂趣，並非TOYOTA不想在加速方面多所著墨，而是受到結構上的限制。

然而Prius平均油耗表現達到26.3km/L（經濟部能源局實測數據），目前是台灣節能車型第一把交椅，比CR-Z的21km/L更為優異。雖然說Prius破百萬的價格，如果平日行駛里程不夠長，就經濟方面來看依然不划算，然而接單價台幣87萬元的Prius c就具有高度競爭力，油耗表現更勝Prius！因此不論是Prius或是月銷售破百輛的CT200h，在Hybrid節能車型上都只是個開端，未來TOYOTA勢必會將此科技下放到更小的車上，再加上Plug-in的應用，達到真正符合經濟效益的環保車，挾帶混聯式Hybrid+ Atkinson循環引擎科技，面對歐洲的柴油動力Hybrid車型也毫無懼色！

 
Prius c以台幣87萬元接單價切入國內市場，價格相當具有競爭力，對於經常與車為伍的業務從業人員而言，無疑是生意上的一大幫手。

 
Prius c排氣量比Prius更小，節能功效更為優異，加上更低廉的價格，上市後的銷售成績引人注目。

 
Hybrid關鍵科技除了引擎與馬達間的匹配問題外，電池的發展也是重點，待日後加以詳述。












Hybrid油電混合動力大觀（下）

 
本期將討論串聯式Hybrid系統。所謂的串聯式設計，就是以引擎帶動發電機，發電機與電池系統的電力供給馬達，產生扭力輸出至輪上帶動車身前進，引擎並沒有輸出功率至輪上。不過目前國內還沒有串聯式Hybrid車款上市，近期最可能導入國內市場的車型則是AUDI A1 e-tron。

 
車體結構沿用一般的A1設計，馬達、電能管理系統位於車頭位置，電池模組置放在車尾與中央位置。

有些讀者可能會很納悶，為何不直接以引擎驅動車輪前進，還要透過能量轉換方式，將汽油的能量轉換成電能後再驅動輪胎，有種「多此一舉」的感受，所以在此要先述說「增程動力」的概念，這也是串聯式Hybrid系統的精義。增程動力基本架構為純電動車，因目前電動車的最大行駛里程都不長，而且必須經過漫長的充電時間才能恢復電池的電力，因此才有在車內配置「微型發電機」的構想，當電池系統的殘存電力無法負擔所需里程時，發電機可以適時介入增加行駛里程。

此發電機所使用的引擎排氣量很小，約莫都在1L以下，最大馬力通常也不超過100hp，不足以推動車身前進，油箱容積也只有一般市售車款的1/2以下，然而目前的科技層面，在於如何縮小微型發電機的體積與重量，避免佔用電池系統配置空間。

以AUDI A1 e-teon為例，全車配置電容量為12kWh的鋰鐵電池模組，搭配最大恆定輸出動力61hp/15.3kgm的電動馬達（瞬間最大輸出動力可達101hp/24.5kgm），0～100km/h可於10.2秒達成，極速可達130km/h以上，加速性能與A1 1.2TFSI汽油引擎車款相近。相當重要的續航力部分，以純電能狀態行駛續航力可達50km以上，加上發電機的輔助後，最大行駛里程可達250km以上。

如果A1 e-tron沒有微型發電機的話，50km的續航力並無法滿足多數消費者的需求，由此可見發電機有多麼關鍵！而250km的行駛里程，不但可以滿足多數消費者一日所需，面對長途駕駛，也可以用加油的方式延伸行駛里程，不需要頻頻充電，實用價值比純電動車更高，因此在電池科技有重大突破前（包括電容量與充電時間），增程動力將會是過渡時期的產品。

A1 e-tron發電機為了達到體小質輕的目標，採用特殊的單轉子引擎，排氣量僅有254c.c.，最大馬力為20hp/5000rpm，曲軸直接連結在發電機的軸心上，如果採用傳統四行程往覆式引擎，體積可能會增加一倍以上！不過A1 e-tron仍屬於短途通勤車，油箱容量僅有12L，原廠並沒有為長途行駛設想。未來導入國內後，從台北開至高雄，中途至少需要加油一次，而且還要保佑不要遇到塞車。如果作為通勤使用，如果沒有天天充電，可能要面臨二天加一次油的麻煩問題，加上高昂的車價，目前這樣的串聯式Hybrid車款並沒有很大的商機。

 

 
微型發電機位於車尾，採用轉子引擎設計，體積相當小，可產生20hp最大功率。

陳仁

不只是省油！豪華車款Hybrid科技面面觀（一）

 
目前豪華車款中，具備Hybrid油電混合動力者，不外乎雙B、AUDI與LEXUS，其中又以LEXUS的陣容最為完備，包含旗艦房車LS600h、主管等級房車GS450h、休旅車RX450h。然而在此高端市場，車價都在三百萬元以上，此等級的車主並不會非常在意油耗表現，舒適、配備、質感、品牌等才是兵家必爭之地，理論上Hybrid動力在此級距並不吃香，而且價格比一般汽油引擎版本更為高昂，節省下來的汽油錢，不一定抵得過這更高的車價，理應大幅降低消費者的購買意願，但實際上LS600h的銷售量，與一般汽油動力的LS460相當！為何這些老闆等級、善於精打細算的大人物，願意多花一百多萬元添購Hybrid動力？答案就是「附加價值」！

 
特殊規格訂製而成的LS600hL Landaulet

如果以每月奔馳二萬公里以上的「趴趴走」型老闆，添購LS600h確實可以省下不少的汽油開銷，雖然買得起LS600h的頭家，手上通常不會缺幾千元的加油費，但是「形象」卻是有錢也不一定買得到的東西，就像是一間公司所有的記事本與便條紙，都指定使用回收紙製成的產品，除了環保之外，對企業形象也有很大幫助，對於愛面子的大老闆來說，添購LS600h就能增添「愛地球」的好形象！

論科技層次，LS600h的Hybrid系統絕非TOYOTA Prius所能比擬，不只是5.0L大排氣量V8引擎，內部還具備傳統噴油嘴+缸內直噴系統「雙效合一」的特殊供油設計，以八速自排系統為基礎，再植入兩具馬達的特殊變速箱，更是此Hybrid系統的精髓，其他特殊之處，還包含水冷式電子廢氣循環系統，精確控制稀薄燃燒狀態，避免爆震問題，再加上四輪驅動系統，論科技炫耀程度，就算是M-BENZ S-Class也不是對手！

 










是動力也是配備！豪華車款Hybrid科技面面觀（二）

 
LEXUS LS600h

高單價的Hybrid動力車款，除了帶來絕佳的環保形象之外，還兼具科技優越性，姑且不論加速或油耗表現如何，對於有頭有臉的多金買家而言，此兩項重點絕對有加分功效，如同許多人喜歡配戴潛水錶，但一輩子可能沒有玩過潛水運動，甚至連游泳都不會！但是有一只帥氣的潛水錶相挺，整個人都Man起來了！並綻放出「陽光男孩」的形象，然而Hybrid動力的加成功效絕對不只這些，舒適性還是一個極大的誘因。

 
LEXUS巧妙地將電動馬達與傳統行星齒輪自排變速箱結合，成為無段變速系統，消弭換檔震動問題。

談到舒適性之前，先來看看經濟性，論油耗表現，Hybrid究竟能省下多少汽油？以LS600hL為例，根據經濟部能源局公佈的數據，市區、高速、平均油耗分別為10.24km/L、12.94km/L、11.3km/L。性能方面，LS600hL最大馬力為445hp，數據方面略高於汽油引擎版本LS460，但是因車身重量、四輪驅動、動力結構等設計使然，兩者的加速性能在伯仲之間。

不過LS460的市區、高速、平均油耗分別為5.7km/L、11.9km/L、8.7km/L，高速油耗並沒有太大差異，但市區油耗則有45％的差異，平均油耗相差33％！由此不難看出兩者油耗上的差異。

不過這種售價高達564萬元的Hybrid旗艦房車，節能優勢對車主來說影響力有限，開十年也很難省下高出100多萬元的車價，就算加上環保形象與科技層次的誘因，也很難促使LS600h的銷售成績能與LS460平起平坐！但是注入旗艦房車買家非常在意的舒適性，那就截然不同了！

但讀者可能會覺得奇怪：Hybrid與舒適性有何關係？答案在於寧靜度與震動性，因LS600h的Hybrid系統屬於混聯式設計，馬達輸出功率高，而且具備純電能行駛模式，加上電動馬達低轉速大扭力特性，與引擎配合後，可以達到極為寧靜的運轉狀態，行駛過程讓Hybrid動力猶如純電動車一般安靜。

再者，LEXUS原廠巧妙地將電動馬達與傳統行星齒輪自排變速箱結合，成為無段變速系統，消弭換檔震動問題，讓加速過程更為平順，因此在駕馭LS600h時，其寧靜度與低震動特性，是雙B旗艦房車難以比擬的！雖然S-Class的寧靜度表現已經非常優異，但是LS600h則是達到幾近完美、難以挑剔的境界，因此獲得企業頭家的青睞。

有鑑於LS600h的成功，雙B與AUDI無不積極推動混聯式Hybrid旗艦房車（M-BENZ的S400h並聯式Hybrid系統無法有效提升舒適性）。目前7系列已有相關產品問世，但是訴求上乃是著重於性能+節能，而非LS600h的節能+舒適，比較不符合國人的胃口，因此沒有造成銷售熱潮。為來S-Class與A8的相關車型將陸續問世，Hybrid旗艦房車的戰爭將正式開打！

 
藍色的廠徽，是Hybrid車型的專屬設計，打響LEXUS與TOYOTA油電混合動力的名號。











實用性與耐用性！豪華車款Hybrid科技面面觀（三）

 
LEXUS GS450h

旗艦房車貴如S-Class或LS600h，不論是Hybrid動力或傳統汽油引擎，除了寧靜、低震動、扭力強勁等要求外，還要具備「低故障率」這項重要特性，畢竟沒有一位老闆願意花四、五百萬元，買一部容易故障的高科技房車！

 
電池模組需要冷卻系統維持工作溫度，體積更為龐大。

然而LS600h所使用的Full Hybrid系統，即混聯式架構，基本上沒有「簡單」的可能性，M-BENZ為了研發Full Hybrid系統，因結構與調校過於複雜，因此聯合BMW與GM集團一起開發，而TOYOTA也是經過多年的努力才有今日的成果。

所以LEXUS賦予LS600h複雜的Hybrid系統，除了希望能帶來低油耗、低震動與絕對寧靜的優勢，還要確保它不容易故障，這不是一件簡單的事，因為LS600h堪稱是零件數目最多的旗艦房車！然而原廠為了讓複雜的Hybrid系統能在良好的環境下運作，一大關鍵是工作溫度，因此LS600h又用了複雜的空冷、水冷裝置，來幫助各部位散熱，包含電能管理系統、廢氣循環系統、馬達，還有相當重要的電池模組。

因此複雜的Hybrid動力再加上各種恆溫系統，不但變得更複雜，成本更高，並增加維修困難度，而且還有一個重要問題就是：體積愈來愈龐大。以LS460與LS600h相較，座艙空間並沒有改變，但是車身重量卻增加了約400kg，行李廂容積因為電池模組使然，容積表現也從原本約550公升縮減為370公升，而這龐大的電池模組（體積接近200公升），冷卻系統也佔了很大的體積。

畢竟LS600h是首輛搭載Full Hybrid系統的旗艦房車，整體表現相當令人滿意，唯有行李廂不夠大、車身重量偏高等兩項問題。不過此問題在新GS450h身上已經獲得改善，與使用一般汽油引擎的GS350相較，行李廂容積從520公升縮減為482公升，佔用不到40公升的容積。並非電池模組沒有冷卻系統，而是原廠充分利用每一吋空間，包括懸吊與油箱的設計，並充分運用備胎空間，才能維持與一般車款相近的行李廂空間，有此經驗，相信在下一代LS Hybrid旗艦房車上，此問題可以獲得解決。

 

 
RX450h因SUV車型設計，電池模組置放在行李廂下方，不佔用行李廂空間。

albuse

油電混合在現代是王道！

急驚風

不管是那一種型式都是以節能省碳為原則

yu0168

Hybrid油電車種乍看之下似乎頗環保節能的,然而為了生產電池所需的稀有元素,卻又不知製造了多少的環境污染與破壞?!先進國家人們在追求環保節能之時,不知是否也想到了希土生產地區的汙染與破壞?而二者權衡之下,不知我們人類是賺到了?還是虧大了?畢竟我們是生活在同一個地球村中!

tinaz

很精闢的一帖油電混合大補帖
讓有意想要購買油電混合的車主
能夠了解優缺點