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混動路線到底孰優孰劣?

混動路線到底孰優孰劣?

別再爭了,關於混動技術,從使用者層面來看,都有哪些問題?不同的路線之間孰優孰劣?專家透過模擬測試進行了解讀。

文丨智駕網 黃華丹

每隔一段時間,市場就要為混動這個話題吵上一輪。

從混動本身的價值到不同技術路線的優劣之分,在燃油車與純電動車之間,混動不僅在銷量上開始與純電動汽車分庭抗禮,在吸引輿論關注上,混動更是有著青出於藍勝於藍的潛力。

7月,馮思瀚在卸任大眾集團(中國)CEO前,時隔兩年再批增程式混動,稱增程式是過渡技術,大眾不會採用。

混動路線到底孰優孰劣?

而不久前,李瑞峰也剛剛完成對餘承東的隔空喊話,再次為增程式到底先進還是落後爭了個面紅耳赤。

由於近兩年各家車企扎堆推出混動車型,多種技術名詞和引數爭相亮相。從增程到插電混動,從發動機到變速器,從純電續航到擋位數,不禁看得人眼花繚亂。

對普通使用者來說,這些到底意味著什麼?混動值得買嗎?買什麼技術路線的產品?購買時又要注意哪些問題?

而對關注行業的人來說,多位業內大佬一次次為不同路線爭執不下到底在爭什麼?

在8月8日召開的第十四屆國際汽車變速器及驅動技術研討會(T

MC20

引數

圖片

)22)上,北京航空航天大學交通科學工程學院教授徐向陽教授與J。D。 Power中國區汽車事業部總經理楊濤分別從技術路線和使用者角度詳細解讀了混動這一動力形式。

混動路線到底孰優孰劣?

這一篇,我們就藉著兩位專家的演講來從頭扒一扒混動這件事兒。

01.

在消費者眼中,混動車都有什麼問題?

首先,我們來看使用者層面對混動的認識。

就市場反饋來看,2022年上半年,中國市場新能源汽車銷量達260萬輛,同比增長1。2倍,其中插電式混動銷量為53。6萬輛,同比增長1。7倍。雖然市場份額不及純電動車型,但混動車型的增速明顯,市場佔比也在迅速擴大。

J。D。 Power中國區汽車產品事業部總經理楊濤認為,雖然新能源汽車未來發展的目標一定是純電或氫能源等清潔能源,但從目前的市場來看,要解決純電動車型面對的問題,實現其完全普及還需要一定的時間。因而,混動技術應該還有較長時間的生命力,而這個較長的時間,至少以十年計。

從使用者側體驗來看,根據J。D。 Power的資料,在對整車的質量體驗上,無論油電混動(HEV)還是插電式混動(PHEV),其質量體驗都和燃油車相仿。而在整車魅力上,近兩年的趨勢是PHEV的魅力值大於HEV大於燃油車。

J。D。 Power資料顯示,今天新能源車的銷量46%由90後貢獻。而在車型外觀上,PHEV會更加大膽,因而也更受90後消費者的歡迎。

而至於技術路線之間的區別,對使用者來說,技術為產品服務,技術的發展最終也要落實在使用者體驗上。

混動路線到底孰優孰劣?

據J。D。 Power調研顯示,使用者對HEV車型動力質量的抱怨主要還是在於

油耗、動力不足、異響以及換擋平順性

問題。而對PHEV的抱怨則主要是集中在電池上,包括

充電慢、純電續航里程低於官方資料、剩餘純電續航里程估值不準確

等純電車型常見的問題。此外,

動力不足、有異響、換擋不順

也同樣是PHEV面臨的問題。

混動路線到底孰優孰劣?

因而,整合到技術層面,混動系統的動力性、燃油經濟性和換擋平順性都與使用者體驗息息相關。

那麼,不同技術到底會如何影響使用者體驗?

首先我們來看不同技術路線的區別。

02.

混動技術路線之分

從技術角度來看,混動技術路線主要分為

串聯式、並聯式與混聯

三種,其中混聯又可分為

串並聯和功率分流

兩種模式。

串聯模式

即我們熟悉的增程式。其結構由分別用作發電機和驅動電機的兩臺電機與一臺用於發電的發動機組成。發動機只負責發電,帶動電機實現驅動,發動機不直接驅動車輛。代表車型如

理想ONE

,不過需要指出的是,理想ONE搭載有三臺電機,其中一臺用作發電機,另兩臺用作驅動電機。

並聯模式

為單電機模式,通常有P2,P2。5和P3電機模式。P2模式下,電機安裝在變速箱的輸入端,即變速箱之前,在發動機與變速箱之間。P3電機安裝在變速箱的輸出端,即變速箱之後。P2。5顧名思義就是既不在變速箱之前,也不在變速箱之後,實際是耦合在雙離合變速器結構中。

混動路線到底孰優孰劣?

P2模式示意圖

在並聯模式下發動機直接驅動車輛,不用於發電,通常有多個檔位。電機也可直接驅動車輛。代表技術如採用P2路線的長安藍鯨iDD。

混聯模式下的串並聯模式

為雙電機模式,發動機與電機均可直接驅動車輛,同時發動機也能用作發電為電機供電。此外,發動機與電機均可以有多個擋位。代表技術如長城檸檬混動DHT。

功率分流模式

同樣為雙電機結構,指的是將發動機的功能分為兩個支流,分別以機械功率流和電功率流的形式驅動車輛。電機與發動機均可直接驅動車輛。功率分流模式也可分為單模功率分流與雙模功率分流等,代表車型為豐田

普銳斯

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豐田普銳斯功率分流混動系統功率流

多種技術路線均同樣適用於HEV和PHEV。

03.

各路線的優缺點對比

那麼,各個技術路線都有什麼優缺點?以及各家車企讓人眼花繚亂的宣傳語中都藏了什麼玄機?

首先,從理論角度來看,

串聯式

由於只用電機驅動,可以獲得電動車的駕乘感受,在動力平順性和NVH方面表現良好。而且,由於驅動電機結構簡單,傳動效率高。發動機不直接參與驅動,因而其執行效率與車速無關,可以一直在高效區間運作。

但缺點同樣也是由於發動機不直接參與驅動,在高速工況下,由於電機本身的特性,能量消耗大。同時,發動機要先將機械能轉化為電能,再由電機將電能轉化為機械能,能量流動路徑長,也導致油耗增高。而且,在B級以上的乘用車上,串聯式的油耗也會明顯增加。此外,在虧電狀態下,串聯式混動結構的動力性較差,高速工況下的NVH也較難控制。

並聯模式

的優點是發動機和電機都能對車輛直驅,且可多檔調速,因而動力性好。低速工況下純電驅動,中高速工況下發動機直驅,可保證電機和發動機都執行在最佳工作區間。

高速時發動機能隨時直驅,能量路徑短,油耗低。而且,同樣由於發動機能隨時介入直驅,車輛動力性受溫度影響小,因而適應性好。

其缺點則是變速結構複雜且擋位多。一般採用並聯模式的混動系統通常都有6-9擋變速,因而對於變速結構的要求較高,控制較為困難。如果是橫置發動機,並聯系統由於軸向尺寸較大,緊湊性設計難度大,也會佔用較多空間,導致佈局困難。此外,由於是單電機系統,發電和驅動不能同時進行。

串並聯模式

的優點是減速結構簡單,傳動效率高。同時,發動機可用作發電,不參與直驅,因而可保持在高效區間運作。在低速工況下可實現純電驅動,駕乘感受良好。

混動路線到底孰優孰劣?

此外,對於單擋變速機構,由於結構簡單,平順性好易控制,而多擋變速機構雖然結構較為複雜,但燃油經濟性高。

其缺點在於發動機需要達到一定車速才能併入驅動,導致動力性受限。同時,在高速工況下,發動機需要達到一定功率才能並聯,而串聯模式下由於能量流動路徑長,加之電機本身的特性,會導致油耗較高。此外,多擋串並聯結構會增加系統的複雜性,其平順性和NVH控制就相對較難。

功率分流模式

的優點是,發動機也可不參與驅動而只用作發電,因而可以不受車速影響,保持在高效區間運作。此外,由於其採用無級變速,整體平順性和舒適性都較好。

缺點是減速機構複雜,控制難度大。而且,由於發動機、電機轉速高,NVH差。此外,採用功率分流模式的車型動力性相對較弱,不適合B級以上的車型。

從理論角度來看,各技術路線各有優缺點。那麼,在實際應用中,對於使用者最為關注的動力性和經濟性表現,各技術路線之間的區別到底如何?

04.

到底哪種技術更優?

徐向陽和北航智慧傳動研究中心團隊利用動態規劃和模擬對不同路線在確定引數下的動力性和經濟性進行了比較。

混動路線到底孰優孰劣?

團隊選擇分別可代表城市工況、標準工況和高速工況的三種典型工況,分別以A級車、B級車、C級車三種車型進行對比。結論基於在動態規劃的模擬平臺上進行的模擬分析,採用全域性最優的能量管理策略,動態規劃演算法,以消除由於能量管理策略不同對構型產生的油耗的影響。

混動路線到底孰優孰劣?

從結論來看,在動力性和經濟性表現上,多擋位串並聯最優,其次是雙模功率分流,再次是P2並聯,然後是單擋串並聯、單模功率分流,串聯構型表現最差。

從具體分析來看,首先是

串並聯結構與串聯結構

之間的對比分析。

透過對三種車型在三種駕駛工況下的綜合對比發現,串並聯混動的燃油經濟性要明顯優於串聯混動系統;其次,在功率需求較大的高速公路上行駛時,串並聯混動系統的節油潛力要比串聯顯著;串並聯混動和串聯混動系統的燃油消耗差異在A級車城市工況下是最小的,而B級以上的車型在高速工況下,其燃油消耗性差異明顯增大。

混動路線到底孰優孰劣?

單純從技術角度來看,增程式確實不如目前國內主流的插電混動。

目前,國外的串聯混動主要用在A級或A0級車上,沒有用在中大型的SUV上,因為其能耗確實較大。

其次,串並聯有不同的擋位,按照發動機三個擋位,電機三個擋位來進行模擬對比,可以看出,

在綜合動力性和燃油經濟性上,串並聯的3擋DHT優於2擋DHT優於1擋DHT

目前國內串並聯混動產品中,擋位主要分為1擋,2擋和3擋。團隊也研究了增加擋位對燃油經濟性的影響。結果發現,

增加發動機的驅動擋位對燃油經濟性的改善,要比增加驅動電機的擋位數量更有優勢

但徐向陽表示,擋位數並不是越多越好,增加到4個,5個,6個擋位後,雖然仍會改善,但邊際效應會降低,還會導致系統複雜度增加,因而

3擋是一個比較理想的方案。

混動路線到底孰優孰劣?

動力性方面

,團隊得出的結論是,

增加電機的擋位數量比增加發動機的擋位數量效果會更好

而在並聯結構下,團隊主要以P2電機路線為代表進行了研究分析。

P2路線在全球範圍內主要以德係為代表,國內則主要是長安一家採用。其擋位通常分為6-9擋。

徐向陽團隊得出的結論是,

隨著擋位增加,不管P2電機引數如何,其對燃油經濟性的改善並不明顯

。因而,徐向陽認為,採用P2路線的話,基於6擋的變速箱即可,並不需要做到更多的7擋8擋,增加額外的成本和複雜度。

功率分流模式可分為單模功率分流和雙模功率分流。對比結果顯示,

雙模功率分流在動力性和燃油經濟性上都要優於單模功率分流

另一方面,據徐向陽表示,

不管採用何種混動路線,提高發動機的熱效率依然是降低能耗最有效的方法

研究對比發現,發動機熱效率每提升5個百分點,整體混動系統的能耗就可以降低超過10個百分點。

因而,雖然純電是未來發展的趨勢,但只要混動存在,發動機的創新發展就依然有意義。

徐向陽認為,在混動技術上,

未來發展的趨勢會是以多擋化的DHT和單電機P2模式為主。

混動路線到底孰優孰劣?

從分析結果來看,多擋化的DHT和單電機P2模式在動力性和燃油經濟性上都有不錯的表現。

當然,由於多擋化的DHT在變擋平順性和NVH方面會有較大的挑戰,而單電機P2路線同樣對變速器有較高的要求。所以,就混動技術的發展而言,

對變速箱與發動機的最佳化依然是技術改良的重點

05.

不同技術路線都有哪些代表產品?

捋清了技術路線,那麼,如今市面上這麼多混動產品,到底誰家用的什麼技術?我們也來大致梳理一下。

目前國內自主品牌中採用串並聯技術的最多。由於各家技術又經歷過不同的發展,期間也有過不同技術的交叉換代,此處我們不多加贅述,只簡單介紹當前最新的技術模式。

混動路線到底孰優孰劣?

目前,國內車企中採用串並聯DHT技術的包括比亞迪DM混動,長城檸檬混動DHT,吉利

雷神

混動Hi·X,東風馬赫MHD,北汽

魔方

DHT,奇瑞鯤鵬DHT和廣汽GMC 2代等。

其中,比亞迪DM混動為1擋串並聯結構,長城檸檬混動DHT、北汽魔方DHT、廣汽GMC 2代均為2擋混動,吉利雷神混動Hi·X、奇瑞鯤鵬DHT則為3擋,

長安藍鯨iDD為P2單電機模式,上汽EDU則為P2。5單電機模式。

混動路線到底孰優孰劣?

多擋位DHT技術與單電機模式均可以實現較好的動力性與燃油經濟性的平衡,前者更傾向於燃油經濟性。而後者則有著更好的動力性表現。

而新勢力品牌如理想、嵐圖、哪吒、問界等則多采用了串聯式,也即增程式。

在國外品牌中,日系混動路線包括以豐田為代表的THS功率分流模式,本田的串並聯模式i-MMD,以及日產的串聯混動技術路線。其中,豐田採用的是單模式功率分流模式。

混動路線到底孰優孰劣?

美系品牌中,通用採用的也是功率分流模式,不過不同於豐田的單模式功率分流,通用採用的是雙模式功率分流。

而以賓士、寶馬、大眾、奧迪為代表的德系,則主要走的是單電機並聯路線。

以現代起亞為代表的韓國走的也是與歐洲類似的P2並聯混動技術。

從以上分析中可以看出,不同的技術有著不同的優缺點。在特定的方面,不同技術可以分出優缺點,但最終產品適合什麼路線,依然是由公司定位決定。