微動態丨“燒油的電動車”?國產混動技術了解一下
近日,長安汽車董事長朱華榮在 2022 世界新能源汽車大會上提議明確禁售燃油車的日期,這并不是說全面推廣電動車,而是通過混合動力汽車與純電動汽車去替代燃油車,所以在今年新發布的新能源車型中,能看到一眾國產品牌在混合動力上集體發力。那今天就講一講如今不同的國產品牌它的混動技術究竟如何,不同技術之間有著什么相同以及不同的地方,還有就是談談混動技術今后發展的趨勢。
這次列舉的國產品牌有比亞迪、長城、吉利、奇瑞、廣汽傳祺以及五菱新能源。
在混合動力系統的組成上,大家都選擇了類似的方案“混動專用發動機+混動專用變速器+驅動電機”,在混動系統工作模式上,也是較為接近。
(相關資料圖)
車輛起步或高SOC(電池剩余容量)工況下,由驅動電機驅動車輛;
在低SOC、中低速工況下,如市區行駛時,系統則采用串聯(增程模式),由發動機驅動發電機發電,再由驅動電機驅動車輛;
在中高速行駛、高速巡航時,則采用并聯模式,由發動機和驅動電機聯合驅動車輛,發電機可根據需要進行發電或驅動。
但由于各家混動系統的發動機、變速箱設計不同,整個混動系統的具體工作邏輯也有所區別,下面將分成發動機、變速箱等兩個方面來進行對比。
·發動機
各廠商均稱其發動機為混動專用發動機,具體性能數據參考下表,而這些發動機都有一些比較鮮明的特點:
小排量,基本的都是1.5L/1.5T發動機,除了廣汽傳祺的“大排量”2.0L自吸發動機;
高熱效率,這些混動專用發動機的熱效率基本達到了40%以上;
高壓縮比,廣汽傳祺的2.0ATK發動機壓速比去到了15.6:1。
比亞迪驍云-插混專用1.5Ti發動機
發動機是國產燃油車其中一個較難攻克的地方,但混動專用發動機與普通燃油車的發動機有點不一樣。普通燃油車的發動機需要有足夠高的泛用性,而且在低轉/高速都要有足夠的扭力;混動專用發動機只需要在特定的轉速區間內,做到足夠高的燃燒效率就足夠了。
而在車輛行駛過程中,需要混動專用發動機啟動工作的只有并聯(發動機直驅)和串聯(發動機發電)兩種工況,通過變速箱以及驅動電機的輔助,混動專用發動機可以長時間保證在效率最高的轉速區間,以兼顧動力和節能。
·變速箱
混動專用變速箱的作用將發動機和驅動電機的動力以一定的方式耦合在一起并能實現變速、變扭,而這次盤點的國產混動變速箱均配備了離合器,帶離合器一方面是為了繞開豐田的專利;另一方面離合器更容易管理發動機的運轉,降低匹配難度,提高效率,同時在混動系統并聯模式下能減少發動機介入時的闖動,提高車輛的平順性。
目前大概可分為單擋、2擋、3擋的混動變速箱,具體參數看上表。理論上,擋位越多,動力輸出模式就會越多,因此能適應更多細分行駛工況。但是發動機、變速箱、驅動電機等一系列硬件,還有整個混動系統的工作邏輯,各個車企均不相同,所以并不能單憑上述性能參數來判定孰優孰劣。
五菱電磁式DHT
但當中有幾款混動變速箱在結構設計上是挺有意思的,首先是五菱的電磁式DHT。相比較傳統的油壓式離合器耦合慢、磨損快,五菱的電磁式DHT可以有更快的結合速度,以及更好的耐久性。傳統油壓式離合器前后齒輪盤轉速差精度大概在200rpm左右,而據五菱的官方數據,五菱的電磁式DHT可以將精度差控制在50rpm,因此能更好的抑制頓挫。
奇瑞鯤鵬DHT
另外就是奇瑞的鯤鵬DHT混動變速箱,它是由一臺三擋雙離合變速箱+雙電機組成,其中一臺電機(EM2)放置在雙離合的奇數軸,另外一臺電機(EM1)放在變速箱和發動機之間。在EM1電機與發動機之間還加入了一個離合器(C1),令發動機能完全解耦。
而其中的雙電機均能充當“驅動電機”或“發電機”,它們的性能參數分別為55kW、160Nm/70kW、155Nm,而這套DHT的純電模式、串并聯模式的具體工作模式可參考上表。總的來說,奇瑞這套DHT的結構相當復雜,對比其他廠商的單擋或2擋變速箱,奇瑞DHT變速箱的控制邏輯相對較為復雜,同時還要優化整個機構的體積、重量的問題。
·發展方向
這些混動系統的工作模式用一句話簡單概括,就是“低速用電,高速用油”,相比純電車型,混合動力汽車沒有續航焦慮;相比燃油車,混動汽車則能將發動機盡可能保持在最高效的轉速區間。
個人認為,這種DHT混動的未來發展方向,發動機方面應該會繼續追求更高的壓縮比和熱效率,并將會細分出自然吸氣/渦輪增壓兩種發動機,以對應節能/性能兩種不同取向的車型。不過由于現在的混動發動機在壓縮比和熱效率方面已經到達了一個較高的水平,較為容易出現研發瓶頸,所以短期內應該較難出現有較大突破的新發動機技術。
混動變速箱會以單擋變速箱方向發展,單擋變速箱的好處是集成化程度高,體積小,重量輕。而加入性能更好,轉速更大的電機能,則能減少變速箱的擋位。
但混動系統下一步的發展重點應該是在“電”方面。電池是其中一個方面,如何在有限的體積內塞入更大容量的電池,以增加混動車的純電續航。但固態/半固態電池的研發難度較大、成本較高,因此短期內混動車型的電池應該主要是從電池封裝技術方面進行突破,以及設計更利于混動車型布置的車身結構形式等。
比亞迪蜂窩電池專利圖
據相關消息,在近日的比亞迪電話會議上,比亞迪預計將于2024年推出第五代DM-i系統,而前段時間則是曝出了有關比亞迪蜂窩電池的消息,個人估計第五代的DM-i系統可能與蜂窩電池有著較大的關系。
·總結
今年發布的混動車型,它們的駕駛體驗比較接近電動車,在動力上相比同級別的燃油車型要更好。不得不說,混動解決了國內車企沒有大排量發動機以及多擋位自動變速箱的尷尬。現在各車企的混動系統都已較為成熟,混動車型的產品矩陣也相當豐富,近幾年內混動系統的更新換代更多是“完善”而不是“革新”。各位朋友如有相中的混動車,在配置價格合適的情況下不妨出手。另外,如有朋友對國產混動技術有自己的獨到見解,也不妨在評論區留言分享。
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