这又是一个很“大”的问题,也是一个很有“意思”的问题,我也关注了很久。试着答一下,目的是抛砖引玉。回答分为五部分,为方便阅读,将每部分的标题先列出来。希望直接看结论的朋友,可直接从第3部分开始阅读。
1. “强混”与“混联”?
2. 串联、并联、混联的定义与区别? 谁是模仿Prius的真混联?
3. 同为混联,通用Volt是如何“规避”丰田Prius的THS专利的?
4. 中国没有基于PSD的车型,是为了尊重知识产权吗?
5. @jinseng的答案中的几个疑点。
1. “强混”与“混联”?
早期,混合动力车根据电功率比例进行分类,可分为轻混、弱混、中混、强混、全混……这些“混”们之间的界限并不是很清晰。目前,至少在学术界,这种分类方法已经很少见,因为主流的混合动力技术,无论是串联、并联还是混联,电机、电池都相当大,都属于“强混”范畴了。
丰田的专利主要是以行星齿轮的Power Split Devide(PSD)为基础的Toyota Hybrid System(THS),在技术分类上属于“混联”。题主问,“强混”怎么规避丰田的“混联”专利?那么很简单,国内外任意一种并联与串联混合动力都是没有PSD的,都不需要去“规避”。我想,题主想问的应该没有那么简单。如果我没猜错,题主的问题这样表述是不是更好:“各大车厂的混合动力系统中,有哪些是与丰田THS相似的?这些车厂如何规避丰田THS专利呢?”
2. 串联、并联、混联的定义与区别? 谁是模仿Prius的真混联?
众所周知,混合动力车可以省油(不讨论插电式)。如何做到省油这一点?基本上有五点:
a) 发动机工作在高效转速区;
b) 发动机工作在高效转矩区;
c) 通过调速功能,发动机动态工况尽可能少、尽可能缓和;
d) 尽可能地缩短能量传输路径。
e) 制动回馈。
串联混合动力,发动机与驱动轴完全解耦,也就是说,发动机的转速与转矩是与车辆行驶状态完全无关的,因此可以实现abce;并联混合动力中,发动机与驱动轴相连,也就是说,发动机的转速是与车轮耦合的,只能实现ade。串联与并联,在结构特点上、在功能特性上的区别泾渭分明:a) “发动机只驱动发电机”为串联最大特点;b) “发动机可直驱驱动轴”为并联最大特点。
谈到混联的时候,有两种流派。第一种流派,认为混联应该结合串联与并联的优点,在“功能特性”上同时实现abcde的才是混联;第二种流派,认为混联是结合了串联与并联的“结构特点”,“发动机既可以驱动发电机,又可以直驱驱动轴”即为混联。在第二种流派看来,Prius是混联,比亚迪秦也是混联。而在第一种流派看来,具备PSD的Prius是真混联,而比亚迪秦是“假”混联。
从英文翻译上来讲,series hybrid是串联,parallel hybrid是并联,为啥power-split hybrid就翻译成“混联”了呢?个人猜测,英文更多是从“功能特性”命名的,而中文更多从“结构特点”命名的。哪个更为合理,显而易见。是不是最初的翻译者理解不够深入呢? 这已经不得而知。
从“功能特性”的角度来看,实现power-split hybrid的真混联最好还是要有一个PSD。有PSD的混合动力车没有多少,最典型的就是丰田Prius与通用Volt。那么问题就简化了:通用volt是如何规避丰田Prius的专利的?
题外话再讲一点,是否Power-split hybrid的真混联就必须要有以行星齿轮为基础的PSD呢?个人认为,不一定。中日德美四大汽车国家,对于行星齿轮这个玩艺的态度不一样,日本、美国很喜欢,德国则更喜欢变速箱——据我所知,德国似乎在开发一种非常有特点的、前所未有的变速箱来做为PSD。刚才似乎忘了说中国? 中国的态度很简单,行星齿轮与特种变速箱,哥都造不出来!
3. 同为混联,通用Volt是如何“规避”丰田Prius的THS专利的?
a) 技术层面
如下图,Prius与Volt的混合动力系统都以一个行星齿轮为核心,三个端口连接的都是1个发动机、1个发电机和1个驱动电机,二者是相似的。这个程度的相似是否造成了专利侵权?这个问题恐怕需要知识产权方面的专业人士才能回答。
而Volt又有一些不同之处,如果非要打知识产权的官司,那么这些不同之处也许可以作为通用辩护自己的论据:
不同之处1: Ring Gear上,Volt连的是发动机与发电机(分别有一个离合器,可以接合或断开),而Prius连的是驱动电机与驱动轴;Sun Gear上,Volt上连的是驱动电机,Prius连的是发电机;Planet Carrier上,volt连接的是驱动轴,而Prius连接的是发动机。
不同之处2:Volt有4组离合器(不确定,可能是3组),可以接合/断开,模式相当多,可以变身为串联,也可以变身为并联,也可以变身为混联(学术上有教授论证过,其中2组离合器是没有意义的,去掉也不会影响能量效率)。那么,Volt就是 串or并or混联系统,是不是可以规避Prius的混联系统专利了呢?——法官说了算,知识产权法我不懂。
不同之处3:能量效率不同。Prius非常省油是众所周知了,而Volt则似乎继承了通用的一惯传统,费油,在刚出来的时候被新闻吐槽很多,现在不知道有没有改善。至于原因,我猜测是因为Volt在控制策略上的积累还不够。
以上技术层面的不同之处,可作为“规避”专利的证据。作为一名工程师,个人认为不应该判定为Volt侵权。
b) 法律层面
美国与日本都是重视知识产权的国家,这种事儿得依法断案。我不清楚熟知知识产权法的法官会怎么想,侵权不侵权,都有可能吧。
c) 宣传层面
Volt刚出来时,一直标榜自己是“增程式纯电动汽车”(Range-extended EV),而后,大家觉得这明明就是“插电式混合动力”(PHEV)啊! 有观点认为,Volt之所以称自己为“纯电动车”,而不是“混合动力车”是因为它不想和Prius比较——因为这油耗差得有点多啊,岂不是显得自己很弱。
现在想起来,也可能有知识产权方面的考虑。
d) 政治层面
就在不久几年前,不可一世的丰田被美国敲打成全球第二,而奄奄一息的通用却奇迹般地起死回生,这不得不提醒一下日本:你们领土上驻扎着美国大兵呢!
即使Volt真的侵权,我想通用只需要发一个新闻就可以规避了,丰田估计也懒得或不敢在这种鸡毛蒜皮上的小事上跟通用较劲。新闻如下:【图】力挺新能源 奥巴马亲身体验雪佛兰Volt_汽车之家
4. 中国没有基于PSD的车型,是为了尊重知识产权吗?
尽管中国的知识产权状况是越来越好,但在汽车行业的“模仿”例子还真的不少。要说模仿外观的格调还比较低,那么如果能“模仿”一下PSD并且做得像模像样,我想应该会得到国人的尊重而不是鄙视的。这么好的事情,为啥没有汽车厂商模仿PSD呢? 原因挺简单,造不出来。行星齿轮也算是变速箱的一种,这种高端货目前还造不出来。
5. @jinseng的答案中的几个疑点。
@jinseng的答案中所陈述的一些内容,个人有不同的看法,这也是促使我回答此问题的动力之一。 兼听则明,在此把这几个疑点列出来,如下:
a) “那么Volt就是串联,特点就是发动机不参与驱动,只驱动发电机发电。” ——如下图是Volt的动力系统结构图,在clutch 2与clutch 3接合后,发动机是可以参与直接驱动的。
b) “只不过F3DM不是插电而已” ——F3DM是插电式混合动力,是可插电的。比亚迪F3DM_百度百科
c) “但实际上Volt和F3DM与丰田THS的实现方法大相径庭,与丰田THS毫无共通之处”——应该说,除了丰田自己及其授权的厂商之外,Volt是最像THS的了。“大相径庭”与“毫无”二字有待商榷。
成文较为仓促,限于时间与精力,也不可能以学术论文的标准来完善每一处逻辑与引用资料。
全文若有不妥之处,请各位指出,在此提前感谢!
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:张抗抗
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