Victor Wouk在20世纪70年代被拒绝的混合动力梦想
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Victor Wouk 在20世纪70年代初,为美国政府依据Clean Air Act发起的一项招标,制造了一辆具备现代混合动力汽车全部基本原理的可运行原型车.这款基于1972款Buick Skylark的车辆实现了高达91%的排放削减,并显著降低了城市油耗;尽管如此,EPA并未完成该项目,混合动力的理念在美国被搁置了几十年.Wouk的故事是关于决策机制如何延缓一项技术,而非技术本身,这一案例是记录最完善的例证之一.
亮点
- 1972 Buick Skylark 原型车:启停系统、再生制动和电动起步 - 如今混合动力车的几乎全部要素
- 排放 最高降低91% ; 0-60 mph 约 12秒
- 发动机: 2台1.1升 Mazda 12A汪克尔转子发动机 + 15-20 kW 电动机
- EPA官员的指示:混合动力"任何情况下都不予接受"
- 首款量产消费级混动车直到Toyota Prius 25年 才迟迟问世
Victor Wouk是谁?他如何转向电动汽车?
Victor Wouk于1919年4月27日出生在纽约布朗克斯区.他的父母是从如今的白俄罗斯来的犹太移民;他的兄弟Herman Wouk是一位著名小说家.Victor于1939年在哥伦比亚大学获得学士学位,1942年在加州理工学院获得博士学位;他的论文是关于汽油配送过程中产生的静电.二战期间,他在Westinghouse参与了与曼哈顿计划相关的研究工作.
他的职业生涯建立在电力电子技术之上.1956年,他创办了美国领先的高压设备供应商之一Beta Electric;1960年,他又创办了开发高效AC/DC转换器的Electronic Energy Conversion Corporation.转折点出现在1962年:应Motorola创始人之一Russell Feldmann的要求,他转向电动汽车领域,并为Henney Kilowatt——一款基于Renault Dauphine的电动车——设计了中国首个全固态电动汽车速度控制器(第一套固态电动汽车速度控制系统).1963年他将公司出售给Gulton Industries之后,完全投入了电池与电机领域.
20世纪60年代中期的AMC-Gulton合作让他获得了关键的经验.1967年的Amitron概念车采用NiCad和锂-镍-氟化物双电池,并配备了再生制动;1969年,一辆Rambler American以"Voltswagen"之名改装为电动车,配备了160个Gulton NiCad电池.这些项目让Wouk得出了一个明确的工程结论:当时铅酸和NiCad电池的能量密度不足以单独支撑纯电动汽车.从1970年起,他将全部注意力转向了混合动力解决方案.
1972款Buick Skylark混合动力原型车是怎样的?
FCCIP与以一美元出售的原型车条款
1970年《清洁空气法案》要求将车辆排放减少95%.为支持这一目标,联邦清洁汽车激励计划 (FCCIP) 得以设立,每年拨出2500万美元用于低排放汽车的采购.Wouk与化学家兼热力学家Charles Rosen共同创立了Petro-Electric Motors——公司名字是他的兄弟Herman起的.合同于1971年签署,其条款以今天的眼光来看令人难以置信:原型车将以自筹资金制造,交付给EPA时仅支付1美元.如果车辆通过测试,将获得37,351美元,随后是每年10辆车的车队,之后再采购350辆车.
车身选择了Buick Skylark,因为其发动机舱足够宽裕,既能容纳内燃机也能容纳电动单元.Petro-Electric为这辆车支付了约2,700美元——比MSRP低约500美元.Wouk及其合伙人总共自掏腰包投入了约30万美元.
技术详解:1972年的全并联混合动力
这套动力总成在当时的世界汽车界是一个不寻常但合理的组合.Mazda免费寄来了两台双转子1.1升12A Wankel转子发动机——即用于RX-2、可输出110净马力的那种单元.旁边安装了一台15-20 kW的直流电动机和20个6伏高尔夫球车型深循环铅酸电池.该系统以全并联混合动力方式运行.
最引人注目的是车辆的软件和控制层.一个基于Intel 8008的微处理器控制器管理着如今每款混合动力车都被视为标准的功能:启停 (start/stop)、再生制动以及起步时仅靠电动机行驶.从工程师的角度来看,1997年Prius架构在组件层面的最初雏形,早在1972年就已行驶在Ann Arbor的路上.
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 基础车辆 | 1972 Buick Skylark |
| 内燃机 | 2 × 1.1升 Mazda 12A Wankel (110净马力) |
| 电动机 | 15-20 kW 直流 |
| 电池 | 20 × 6 V 深循环铅酸 |
| 架构 | 全并联混合动力,Intel 8008控制器 |
| 加速 | 0-60 mph 约12秒 |
| 最高时速 | 85 mph |
| 排放削减 | 高达91% |
性能数据因测量方法而异:城市油耗为55-60 mpg,而一些记录则在“效率是原车两倍以上”的框架下给出约30 mpg的数值.差异背后存在测试循环以及以哪种模式为准等定义上的不同;但两个数字都表明,该车明显比同时期标准的汽油版Skylark更清洁、更省油.在排放方面,情况则很明确:该车的排放量降至同期汽油车排放的约9%的水平.
EPA为何终止了混合动力计划?
Skylark是FCCIP框架下唯一提供混合动力且产出功能性原型的投标方案.它于1974年在EPA位于Ann Arbor的实验室进行了测试;EPA按合同规定支付了第一阶段款项,向Wouk和Rosen支付了33,000美元.然而项目并未继续进行下去.
这项决定背后的阻力不是机构性的,而是个人的.EPA移动源空气污染控制局副局长Eric Stork从一开始就反对混合动力构想,他威胁要以"混合动力在任何情况下都不会被接受"为由彻底终结该项目.为了进行测试,Wouk向国家科学基金会提出申请;面对组成的特别委员会,Stork退让了,测试得以进行,Wouk主张所有条件均已达标.EPA随后以一份75条的清单作为不再继续的理由——报告中Stork承认该车的燃油经济性更好、排放更低,但明确写道,他对混合动力的反对是"哲学性的",并对Wouk从中获利感到不满.
它在测功机上被调校为仅靠电池运行……对汽车而言并不是一项很实用的技术.即使到今天也仍然边缘.
Stork的怀疑态度一直持续到2014年去世.而Wouk后来用一句话总结了撞上对方高墙的感受:"到1976年为止,我太愤怒、消耗了太多精力,最终放弃了."这一过程悲剧性又具功能性的一面是:1993年,当Wouk问起时,克林顿政府"新一代汽车合作伙伴计划"的官员们甚至不知道1970年代FCCIP的存在——机构记忆已被抹去得如此彻底.
原型车背后长达百年的家谱
Wouk的Skylark并非凭空诞生.混合动力构想本身可以追溯到汽车的婴儿时期:Ferdinand Porsche于1900年设计了世界上第一辆可运行的混合动力汽车Semper Vivus——当时他大约23至25岁.上市销售的版本Lohner-Porsche Mixte成为首款采用轮毂电机的商用车辆.一个世纪后,纽约时报正是将Prius的家谱追溯到了这辆1900年的车.
电驱动的根源还要更早:Ányos Jedlik于1827年制造了第一台电动机,Robert Anderson在1832至1839年间开发了自己的机动车.通用电气于1898-99年生产电动汽车,并在1899年用一台四缸汽油发动机进行了混合动力尝试.因此,1972年被EPA拒之门外的那项构想,既有70年的历史,又是一项在工程上已趋成熟的应用.就连丰田的混合动力开发工作也可追溯到1968年,项目负责人是Kenya Nakamura.
取消项目让混合动力汽车推迟了多少年?
评估通常提到两个十年的延误,而这一定义是可衡量的:技术在20世纪70年代已达到原型水平,但首款消费级混合动力车直到1997年才随丰田Prius问世.美国市场上的首款混合动力车是本田Insight——1999年12月,以约53 mpg的油耗作为一款带并联系统的"轻混动车"登场;Prius则在2000/2001车型年完成跨大西洋之旅.GE研究实验室于1982年开发的计算机控制HTV-1被视为当今丰田和本田系统的原型;奥迪则在1989年进行了自己的尝试.换句话说,1974年在美国被关上的门,在两个十年后被其他国家的工程团队重新打开了.
延误之后,市场开始加速.2010年,雪佛兰Volt成为首款商业化销售的插电式混合动力车;全球PHEV销量在2010年刚超过300辆,2015年达到222,000辆,2025年达到720万辆.电池技术从铅酸到NiMH、再到锂离子的成熟,是这条曲线背后的主要推动力——但曲线始于1997年而非20世纪70年代,这背后有一个具体的决定:安阿伯的测试以及随后出台的75页报告.
Wouk是如何重回历史视野的?
项目结束后,Wouk并未沉默:他发表了100多篇技术论文,从事包括混合动力城市公交车在内的咨询工作,并拥有10多项专利,其中大部分与混合动力或电力驱动有关.人们强调,丰田的首款混合动力车与Skylark采用了相同的基本原理.当美国迎来首款混合动力车时,Wouk租了一辆白色的2001款Prius;2004年,他说当初反对他的同事们向他致歉,他终于感到自己得到了正名.
他去世后——2005年5月19日,于曼哈顿家中,享年86岁,死因是癌症——他被称为"混合动力之父"和"美国电动与混合动力车辆的祖父".交通运输领域的Elmer A. Sperry奖在他死后被追授给他;加州理工学院至今仍每年举办以他名字命名的系列讲座.至于原型车如今身在何处,则不得而知;公开资料中没有关于Skylark下落的任何记录.
结论:究竟是什么延误了进程——是技术,还是决策?
Wouk案例的启示在于过程层面,而非工程层面.1972年款的Skylark、经费、测试实验室以及拥有可衡量成果的技术(排放降低91%,效率提升近一倍,控制器正常工作),却因某一位决策者的"哲学式"反对而被搁置数十年.混合动力汽车究竟是在1997年还是在20世纪70年代就得以问世,如今已无从断言——可扩展性、成本和电池生产等问题当时仍悬而未决.但知道这项技术已被验证,而且在验证之后仍未获接纳,这为汽车史上最昂贵的重新发明案例之一留下了记录.如今每一辆混动车所经历的每一次再生制动、每一次走走停停,都是对Wouk遗产的纪念.