主题：谈F3DM技术特点, 兼谈Volt 和Prius -- 积吉

积君，hansens，看了你们的帖子，学习到很多。混合车是个很好的题目，帮助顶一下。

下面的讨论分成这样几步：首先看现在小车发动机的负荷状况；其次讨论F3DM的理论性能；第三是混合车的意义。最后一段我有一个关于电池的问题，希望有了解的同学给予答复。好几年了，一直没有找到答案。

1. 轿车发动机负荷

现在比较常见的2升自然进气汽油发动机的功率大致在100千瓦。在北美，这样的发动机算是中等偏小的发动机了。那么，布加迪‘黑血’的功率有700多千瓦（1000马力），和小一点的主战坦克差不多。面对这些莫名其妙的数字，人民在呐喊：“一个破车到底需要多大动力？”。我以手边的一型车及其2升发动机为例看一下。大家可以假设这是一辆本田雅阁（Accord）配2升发动机（老版雅阁有配2升发动机的）。

SAE的期刊上面比较常见的发动机在市区和高速状态下的负荷分别是：2000rpm，2Bar和3000rpm，5～6Bar。这里，Bar是一个平均有效压力，相当于扭矩除以排量，再乘以一个常数。一般自然进气的汽油机可以做到升扭矩100牛顿×米，对应的有效压力是13Bar。我手边的这型发动机在2000rpm，2Bar时，油耗大概是400（BSFC，单位是克/千瓦时，就是每输出一千瓦时的有效轴功，要消耗多少克的燃油）不到一点。在3000rpm，5～6Bar的时候，油耗大概是BSFC＝280的样子。最低油耗可以做到BSFC＝240，如果负荷在8～10Bar以上（和转速有关），那油耗大致是BSFC<=250。这些数据在现代汽油机中都差不多，定性分析就足够了。来看高速，3000rpm，5～6Bar，这个时候发动机的有效轴功率是20～25千瓦。可以校核一下，20～25千瓦，BSFC＝280，汽油密度0.8（好像比这个要低一点），那每小时（假设120公里/小时）油耗在7～8.7升。对应百公里油耗是6、7升的样子，对于雅阁这样的车来说，差不多。市区油耗就不能这样算了，要是这么算，油耗也是百公里6、7升。实际上，市区里很多油耗是踩刹车给踩掉了。下面有一个简单的表格，方便查看：

时速（km/hr） 转速 负荷（全负荷） 油耗（BSFC） 输出功率（kw）

市区 60 2000 2（13） 400 6～7

高速 120 3000 5（13） 280 20～25

上面这个表格是所谓巡航状态（速度不变）。我们看到这个时候发动机的负荷率是比较低的，而且这是以2升发动机的雅阁为假想对象，实际上现在一般的配置要比这个配置高，那么负荷率只有更低一点（不严格的表述：特征油耗随负荷率上升而下降）。所以现在知道那些多出来的扭矩（储备扭矩）是提供加速的（俗称推背感）；那些多出来的转速（储备功率）是提供更高的巡航速度的。

2. F3DM的理论性能

2.1 机械传动

我个人倾向于认为F3DM的发动机到驱动轮有直接机械传动。估算：在该车最高车速160km/hr时，发动机在6000rpm（常见自然进气汽油机的标定转速），那么对应40km/hr和60km/hr的车速，转速在1500rpm和2000rpm，所以如果在这样一个时速或者转速范围内机械直连接通，大致还是合理的。结合这个链接（BYD F3DM双模电动车试驾报告 【转载】），说发动机的噪音偏大，在80km/hr时如果就有3000rpm，噪音当然会大点。如果真的是在40km/hr，1500rpm时接通机械直连，回头去看上面的发动机的负荷表格，就可以看到这个时候即使是1升的小发动机（负荷翻番就好），也是行有余力，还可以给电池充电。或许在60km/hr时接通会更好？我觉得F3DM到底在什么速度下接通机械直连，无所谓。因为低速时，电机功率就足够。

2.2 加速性

从本质上说，内燃机是一个衡扭矩动力；直流电机是一个衡功率动力。而我们真正希望得到的是一个衡功率动力。给内燃机配上变速器无非是使动力系统的总体特性接近衡功率动力而已。现在看F3DM可能达到的动力性。在低速时，假设只有电机工作，两个电机的功率和是75kw。如果是2升的自然进气内燃机，大概在6000rpm左右有标定功率（最大功率），一般是100kw的样子，3000rpm的时候大概也就是50kw多点，75kw绝对不行。按照我们一般的开车习惯，80km/hr以下不太可能把发动机踩过3000rpm。所以，在低速时F3DM的潜在动力要比一个2升发动机强，至于能不能作出来是它控制的事情。高速以120km/hr为例。如果F3DM的发动机和驱动轮有直连，这个速度下肯定不是发动机最高转速，估计在4500rpm，发动机功率也就是30多kw。如果加上电机，就可以到100kw以上了。如果是2升内燃机，除非降挡，把发动机提到5000～6000rpm，否则也就是3000～4000rpm的转速，对应的功率80kw都到不了。所以，我觉得F3DM的动力性可能比一个2升机要好，至少在硬件上有这个可能，到底如何，要看它的控制。

2.3 纯电池模式的行程

现在看到说充满电可以跑100km，但是还有没有其它前提？还是前面那个试车的链接（BYD F3DM双模电动车试驾报告 【转载】），看到在不同模式下发动机启动的时机是不同的，有没有可能这个100km是在油箱完全没有油，50km/hr的时速，没有任何中途停车的情况下跑出来的？我个人暂时愿意假设在市区路况，充满电时，F3DM可以跑30km以上（50％电量是启动发动机）。

对于电池有个需要补充的小内容，就是使用窗口。我有同学在作类似的事情，告诉我说，现在比较常见的，在行驶中对电池充放电的原则是使用一个容量窗口，很小，比如容量的50～60％。低于下限充电，高于上限放电。目的就是为了保持电池的寿命。这是在行驶中，如果是外接充电，充满是可以的。

2.4 我对F3DM的态度

这个车到底行不行，不敢瞎说，但是中国厂商没有人作这件事，那是绝对不行的。所以我对F3DM持谨慎乐观的态度，对比亚迪的电动车投入，完全支持。

至于说王传福在吹牛，那个无所谓。举个发动机性能的例子。首先，行规是3～5％，就是说示功台上跑出来的功率也好，扭矩也好，被厂商加3％是正常的；第二，一些细节，比如发动机厂商用的滑油肯定不是我们常用的最便宜的滑油，有的厂商甚至在示功台上不带水泵；第三，增压机换工作条件，比如中冷用水冷，而且是自来水。总之，我们看到的发动机参数大概有个数就行，不必太过当真。‘十个商人九个奸，还有一个卖大烟’，对于王传福有没有吹牛，我觉得无所谓。最后市场会说话。

3. 混合动力车的意义

3.1 降低石油消耗

假设是F3DM，一次充电可以跑30km。使用模式是每天夜间充电，白天正常使用，不进行充电。如果是高速使用，从前面第一部分的表格中看到，有可能把发动机油耗从BSFC ＝280降到BSFC ＝250，这个可以省油10％。如果是市区使用，每天行驶里程的前30km原则上可以不消耗石油。如果发动机启动之后呢？首先，发动机的有效负荷可以明显提高（发动机小了，而且可以高负荷充电，然后停机），这样油耗可能可以从BSFC＝400降到BSFC<300，降低25％；第二，制动能量多少可以回收一点；第三，停车状态发动机不用空转。所以，在跑完头30km之后，市区油耗还是可以降低30％。

从上面可以看到，降低燃油消耗在长途、高速上不明显，说明长途客运走美国式的私车模式可能不好，发展长途公共交通比较合理。如果在市区行驶，关键就是个人平均活动半径。但是即使是北京，只要不是天天往返于海淀和通县，每天的行驶里程50、60km估计也就打住。燃油降低50％（不是能量降低50％）并不完全是神话。这就意味着在现在原油进口量的基础上，私车容量有翻番的潜力。

充电当然要考虑对电网的影响。估算：如果全国1亿辆小车，平均每天充电5千瓦时（F3DM的电池容量是14.85千瓦时），所有充电集中在4小时内完成（比如凌晨1点到5点什么的），需要的总平均功率是1.25亿千瓦（没有考虑输变电损失）。对比2007年总装机容量7亿千瓦多，就占了将近20％。今后小车1亿辆肯定打不住，所以如果真的能够实行夜间低谷充电，对电网的负荷调节非常有好处。至于电源，我觉得无所谓。有洪峰的时候就多用水电，其它时候用核电（看到最新的核电计划装机容量，到2020年是7000万千瓦，都未必够），烧煤也无所谓，反正比石油安全。而且，给我们的儿子、女儿留点油也算积德。

3.2 好的过渡平台

或许40年，或许400年，如果按照现在这个用法，反正石油是肯定用完。最终是使用纯电动车还是燃料电池统统无所谓，但是车辆动力系统以电为主的可能性非常大。那么现在如果使用混合动力车，把相关的控制、成本先搞搞清楚，回头无论是切换到纯电还是燃料电池，障碍都会小很多。尤其是混合动力还是需要内燃机，总的看，对现在的产业结构冲击也小。我也不会失业。

3.3 政府可以作的工作

政府有没有可以作的工作？有的。最重要的就是充电规范：220V单相还是380V三相；是否充电器自身需要提供直流输出；最大许用功率；夜间低谷时间的定义和收费；收费模式；充电器外部尺寸；如何避免电网瞬间加载（大量车辆在同一时间开始充电）。所有这些问题都没有任何技术上的困难，但是必须规范化，而且电网的低压部分可能需要扩容，增加相应的端口。只有政府出面这些事情才能搞定，只要规范有了，大家都这么玩，混合动力车才不会盲目地镶嵌到国家的动力体系中。

最后，我有个问题，关于飞轮电池的。飞轮电池好像10年前就听到，理论上好像避免了相当多的化学电池的问题。为什么到现在没有看到汽车业使用？一直没有搞明白。

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