鲁达 [XCAR 科技 原创]
混合动力是如今十分热门的一项驱动技术，随着节能环保以及新能源热潮的不断升温，各大汽车厂商纷纷推出了自己的搭载了混合动力技术的产品。而如今哪家企业最热衷于混合动力技术？那毫无疑问是雷克萨斯——凭借着母公司丰田在混合动力技术领域超过40年的积累，雷克萨斯如今几乎已经将混合动力技术普及到了旗下所有级别的车型中去。今天我们手头上恰好有一辆国内销量最好的混合动力汽车——雷克萨斯ES300h，我们试着从它的身上来发掘一下混合动力的奇妙之处，并且通过我们的体验，来解答一下大家对于混合动力技术关心的问题。
为什么需要混合动力？
内燃机作为汽车的动力源已经有超过100年的历史，在这期间经过不断地改进和演化，如今的内燃机技术可以说发展得相当成熟，同汽车的配合已经达到了炉火纯青的地步。但是，尽管工程师们使用了可变气门正时、燃油直喷、涡轮增压等各种先进手段，还是不得不承认——即使如今最先进的发动机，效率也很难达到40%。
如今的发动机技术发展非常成熟，但是效率仍然不高。
不仅如此，发动机在实际使用过程中也绝不可能时刻都发挥出自己的最高效率，这是由发动机自身能量转化的原理和设计所决定的。
由于燃料在发动机气缸内部需要和空气混合后压缩点火，因此气缸内部时刻都在发生着“爆炸”，而整个爆炸的过程就存在着众多的不可控因素。实验证明，发动机在不同的工况下，燃油效率差别巨大，甚至可能达到2倍之多。
【四冲程内燃机工作原理：需要燃料在气缸内爆炸来推动曲轴转动】
考虑到发动机是如此地“不羁”，混合动力技术就应运而生。简单来说，混合动力技术并不能够提高发动机的效率，而是通过电力系统的缓冲，能够让发动机尽量运行在效率最高的区间，甚至能够让发动机在必要的时候熄火，从而达到省油的目的。
电机同发动机相辅相成，能够令发动机最大程度地运转在最高效率区间。
如果按照混合动力系统不同的动力源之间的关系来区别，那么如今的混合动力系统可以分为串联式、并联式和混联式三种。
所谓串联式，就是两种动力源通过同一个路径来驱动车轮，最为典型的是雪佛兰的沃兰达，发动机在这套系统中已经不再承担传统的驱动任务，而是单纯作为给电动系统发电的装置（也叫増程器），最终由电动机来驱动车辆前进。因此，这套系统我们也可以理解为一套自带发电装置的电动车。
串联式混合动力系统的优点在于发动机可以随时运行在最高效率区间内，从而最大程度提高了发动机的效率；而缺点却也十分明显：整套系统需要大容量电池作为支撑，无形中加重了车辆行驶的负担；并且能量经过多重转化，也会造成一定的损失。
串联式混合动力技术的代表：雪佛兰沃兰达。
沃兰达需要大号的锂电池，并且只能采用小号的内燃机。
并联式混合动力系统则在如今得到了广泛的应用。这套系统的发动机和电动机通常布置在一个传动系统内，两者以相同的转速运转，电动机则在适当的时候给发动机提供助力。发动机也可以充当发电机为电池提供能量。目前大部分的混合动力车型都采用了类似的结构。
这套系统的优点在于布置十分简单，并且成本并不算高。缺点也十分明显：由于发动机事实上没有切断同车轮的关系，因此它在大部分时间同普通车型的发动机运转工况无异，无法发挥出发动机最大的效率。因而并联式混合动力也可以称之为“轻度混合动力”。
典型的并联式混合动力系统
好了，介绍完上述两种，我们来说说丰田和雷克萨斯这套史上最为复杂的“混联式混合动力系统”。这套系统简单来说，既是串联结构，也是并联结构。从而结合两者的优点于一身，令整套系统达到最大的效率。
雷克萨斯的混合动力系统：拥有最复杂的结构和功能。
发动机通过动力分配装置（一个行星齿轮组）来分配发动机的动力，一部分驱动车轮，另一部分给电力系统充电来令电动机驱动车辆。在低速时，可以切断发动机同车轮的联系，让电动机直接驱动车辆前进。这套系统可以令发动机在绝大多数时间运转在效率最高的区间内，并且在高速的时候可以直接驱动车轮，降低能量转化带来的效率损失；由于发动机可以在部分时间不驱动车轮，因此工程师们对发动机的进气系统结构进行了进一步调整，就是所谓的阿特金森循环，令发动机的效率得到进一步提升。
混联式混合动力系统：有三条动力传输路径。
可能很多人对于这套系统如何将发动机的动力“分割”开来非常好奇，那么我们不妨在这里给大家上一个简单的机械原理课程：
丰田采用的动力分配装置的主要元件是一个行星齿轮组。说到行星齿轮，这套装置设计得非常巧妙：这套齿轮组结构如同一个星系一样，中心部分是一个围绕固定轴旋转的齿轮，由于位置同行星系中的恒星一样，因此它有一个非常形象的名称：太阳轮。在太阳轮周围有一组围绕着它旋转的齿轮，类似地，它们名为行星轮。而这些行星轮同行星一样，不仅有自转，由于它们的轴由行星架固定在一起，因此它们还可以实现围绕太阳轮的公转运动。此外，在行星齿轮组的最外端，还有围绕它们的外齿圈。这样一来，太阳轮、行星架和外齿圈就构成了三种不同的动力传输路径，并且它们可以实现动力的合成、分解以及改变传动比的功能。
而在丰田的混合动力系统中，行星齿轮组的三条动力传输路径分别连接了发动机、发电机以及车轴，这样就实现了将发动机的动力分配给发电机以及车轴。为了让大家更好理解，可以看看下面的动画：
1、行星齿轮架不动，相当于发动机不参与，车轮带动发电机转动发电。这就实现了动能回收的功能。
2、中间太阳轮不转动，相当于发动机将所有动力都用于驱动车轮前进。
3、外齿圈不转动，相当于车辆静止，发动机运转驱动发电机转动，为电池充电。
此外，如果三套动力传递路线同时转动，就实现了发动机的动力分配功能，即一部分用于驱动车轮前进，另一部分则用于驱动发电机发电。而如何正确分配发动机的动力，就需要使用复杂的算法进行运算后合理控制车辆的电气设备了。这也正是这套混合动力系统的难点所在。
集成在发动机舱内的动力控制单元负责协调整车的电能。
这样一来，这套系统就实现了能量的自由分配：一方面可以令发动机尽量运转在效率最高的区间，另一方面通过电池将系统中多余的能量（发动机以及车辆多余的动能）收集缓冲，从而提高了整套驱动系统的效率。尽管结构复杂，但是我们可以看到，工程师们并没有将这套系统的体积设计得过分庞大，甚至同普通燃油汽车没有什么差别。
尽管结构复杂，但是整套LHD系统的体积并不算大。
尽管这套系统结构异常复杂，然而通过雷克萨斯的工程师们不懈努力，它的效果也是十分明显的：雷克萨斯的混合动力车型油耗在同级别中均无人能出其右。因此，在混合动力技术百花齐放的今天，我们仍然不得不承认：LHD混合动力技术仍然是如今最有效、最为实用的技术之一。下面我们就来通过体验雷克萨斯家族中最具代表性的车型——ES300h来看看这套混动系统的实力究竟如何。
它的实用性如何？
相比于传统的燃油车型，混合动力系统多了一整套电动驱动装置：主要包括电机和电池。从电力系统的角度来说，电池容量越高，功率越大，整套系统的性能越好。然而作为混合动力车型，由于电力系统要和传统的内燃机驱动系统“和平共处”，因此如何平衡整套系统的体积，并且还能够提供足够的“蓄水池”容量，是摆在工程师面前的一道难题。
同雷克萨斯家族其他混合动力车型一样，ES300h将电池系统安装在了后排座椅的后方。由于采用了丰田中型车Avlaon的平台，使得ES300h本身便具备了十分不错的实用性：放置一个容量为6.5Ah的电池组之后还有425L的行李厢容积（普通ES车型的行李厢容积为490L）。
ES300h拥有一个非常平整且容积可观的行李厢。
除此之外，这台车在实用性上同普通的ES没有区别。诸多豪华便利性设备，以及雷克萨斯一贯以来的精细做工，十分符合豪华轿车的定位。
车内同普通款ES布置几乎相同，配置丰富，做工精致。
显而易见，如果不是专门留意，你几乎无法发现这款车特殊的身份。这也十分符合丰田一贯以来的低调做派。当然他们的本意也在于当你使用这款混合动力车型时，无需任何适应过程。
它好开吗？
这个问题丝毫没有悬念。雷克萨斯的动力传动系统向来以平顺著称，而有了电力系统的辅助之后，令这辆车在低速行驶时更加得心应手。电动系统的优势首先体现在走走停停的拥堵路况中：由于在低速时车辆主要靠电动机驱动，而电动机几乎在任何时候都能够爆发出最大扭矩，并且不需要变速装置，这就使得ES300h在低速时不仅平顺无比，而且在中国特色的“抢位置”竞赛中具备了不小的优势。
当车辆行驶起来之后，整套系统处于混合动力状态，即发动机和电动机同时驱动车辆，而在驾驶时同普通燃油车辆并无区别，除了偶尔发动机介入时带来的声音和轻微振动，你会忘记这套混动系统的存在。当然你对于这台电力附体的车辆也不应抱以太多的期待：在绝大多数时间内，你会感觉它就是一台普通的汽车，仅此而已。加之ES车系一贯以来的低调作风，驾驶它注定不会带来什么快感，取而代之的是一份安然闲适的心态。
它跑得快吗？
为了解开这个问题的答案，我们在封闭场地内对其进行了加速、刹车以及绕桩的测试。我们将车辆的驾驶模式调整至Sport（运动），此时车辆的电动机和发动机会将全部动力都同时施加在前轮，从而输出151kW的系统最大功率。而在整个加速过程中同样可以用“波澜不惊”来形容，整套动力系统的输出仍然十分线性，并没有涡轮增压发动机带来的那种推背感。
尽管在车内“波澜不惊”，但是它所作出的成绩并不含糊：0-100km/h加速用时8.52s，同官方成绩几乎相同，同不少装备了涡轮增压发动机的对手相比也不落下风。值得肯定的是，这套动力系统在反复加速制动的过程中表现十分稳定，并没有之前测试其他车型时过热的情况发生。
ES300h 0-100km/h加速用时：8.52s。
100-0km/h制动距离：41.75m
之前在道路上驾驶时，这台车的操控并没有给人留下太深刻的印象，典型“丰田范儿”的方向盘甚至让人感觉有些慵懒，指向性并不出色。那么用它来进行绕桩测试是否有些疯狂？尽管如此，我们还是疯狂了一下。
经过体验，ES300h显示出了明显的舒适性取向，无论柔软的悬挂还是“淡定”的方向盘都会让你放弃激烈驾驶的欲望，然而这并不是说它不可以运动：优秀的底盘平衡性令它在极限边缘时仍然具备了良好的可控性，这无疑间接提高了车辆的主动安全性。
混动汽车越堵车油耗越低？
大概很多人（包括我）对于混合动力都有这样的认知。的确，在拥堵路段，凭借着比内燃机高得多的效率，整套混动系统的节油效果越发明显。我们之前X Ring的测试也印证了这样的观点：混动车型与其他车型相反，在白天的油耗反而比夜间要低。而我此次则做了一个更加极端的测试：找一条最拥挤的早高峰路线，看看它是否真的是“越堵越省”。
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7.6L/100km，这便是此次测试的成绩。这也说明了混合动力车型在这样极端的情况下，油耗也并非如我们想象的那样省。这是因为尽管电动系统的效率很高，但是在车辆走走停停频繁加速停车的条件下，车辆也需要更多的能量。并且由于行车两个多小时，车辆的空调、加热等电气设备在不停地运转，也在不停地消耗着燃油。但是相比普通车型来说，作为一款中大型轿车，ES300h在这样极端的环境中能够取得不到8L/100km的油耗，本身也是非常了不起的成就，相比燃油轿车，在这样的环境下的确也更加省油。
编辑点评：经过我们的体验，ES300h并不会带给我们什么惊喜，但是它的优势也十分明显——首先是自己非常均衡的性能，以及雷克萨斯一贯以来的可靠性，让它成为了一个值得信赖的伙伴；其次，凭借着复杂的混合动力系统，它在各种路况下都能够获得异乎寻常的低油耗，这对于如今的那些环保先锋们有着非比寻常的意义。
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