近年来,中国的汽车行业正在走一条激进的转型之路,实现新能源零排放可谓是大势所趋。从中长期发展来看,插电式混动汽车作为从汽车到纯电动车的重要过渡,既减少了排放污染又提高了续航里程,正好迎合了时下市场的需求,各大车企也纷纷将战略重点聚焦在插电式混动技术的研发。目前市面上的插混技术主要分为中、日、欧美三大阵营。然而毕竟大多数消费者都是技术小白,面对众多产品,并不知晓其核心技术对产品性能的影响。了解到这一现状,小编二话不说,用一篇文章的时间为大家普及中日欧美三个阵营中主流的插混技术,并为他们一一打个分。
中系阵营
【比亚迪——DM 3.0技术 HEV和EV两种模式相互独立,可以全工况行驶,动力性能超强】
首先,让我们先来到我中系阵营瞧一瞧看一看。近年来,在中国政府的大力扶持下,自主品牌的插混技术实力已是全球领先,其中不得不提的就是比亚迪的双模技术。DM技术(Dual Mode)及双模技术,是比亚迪插电式混合动力技术的简称,其核心理念为在兼顾EV和HEV两种模式的全工况行驶条件下,保证整车动力性及经济性。自2008年起,比亚迪研发出了第一代DM技术,上市了全球首款插电混合动力汽车——F3 DM。经过十余年的技术积累,比亚迪已经将其独有的双模技术进化到第三代。通过一步步迭代升级,比亚迪成功带动了国内整体新能源汽车产业的发展,并成为了全球市场装机量最大的插电式混合动力技术。
而今,比亚迪最新一代DM 3.0技术在保留上代优势的同时,加入全新的高功率、高电压的P0 BSG电机,为消费者提供了 三擎四驱(P0+P3+P4),双擎四驱(P0+P4)以及前驱(P0+P3)三种组合方案 ,增加了比亚迪旗下混动产品的多样性。
优点: 相较于上一代双模技术,第三代双模技术在经济性,平顺性以及动力性方面都有了质的飞跃。新加入的这个 高压BSG电机(皮带起动发动机) ,可直接起动发动机,实现 自动怠速启停、智能发电、辅助换挡和急加速助力等功能 。发动机和 高压BSG电机 可以长期处于高效转速区间,成功减少了能量的损耗。当车辆 低速行驶时 ,可切换为HEV串联模式,发动机能与车轮断开,在最经济的工况点下带动高压BSG电机发电,提升发动机工况点效率。HEV串联模式时,车辆完全利用电机驱动,与此同时高压BSG电机发电, 有效降低了整车馈电状态发生的可能性 , 提高了馈电状态下的油耗表现 。 当高速巡航 或者电量低于一定值的时候,DM 3.0技术还可以用发动机直驱,此时发动机效率高,剩余能量还可以通过BSG电机和驱动电机进行发电。不仅如此,全新的DM 3.0技术的爆发力也十分威猛,动力性能可以和赛车匹敌。比如说全新一代唐 DM目前搭载的就是比亚迪DM 3.0技术中的三擎四驱技术架构。 在急加速 时,全新一代唐 DM可实现HEV并联模式,前后电机和2.0T发动机 三擎合力 , 全新一代唐DM的峰值功率最高可达441kW,总输出扭矩950N?m,相比第二代双模技术分别提升19%和16%,动力性十分强劲。而且无论三擎四驱(P0+P3+P4)和双擎四驱(P0+P4)架构,在HEV模式下都可实现 全时电四驱 , 动力性能,操控能力和脱困能力都很强大。除此之外 由于比亚迪产品的纯电续航里程相较于同行业竞争者也更长,日常短距离行驶相当于纯电动车,所以整体看 经济性也还不错。
缺点: 虽然比亚迪的DM 3.0技术的性能突出,但由于发动机稍逊于日系车企,所以发动机介入时乘驾体验并不好。全新一代唐DM百公里综合油耗1.8L虽说不算高,但主要得益于比亚迪的电池电机占优,续航里程长,所以经济性才算站得稳,但单从发动机的角度其实并不节油。
综合评分: 动力性10分;经济性7分;平顺性7分;总分24分
新能源老大比亚迪的技术实力毋庸置疑,但毕竟自主品牌精英辈出,下一个能代表自主品牌硬实力的将会是谁呢?正如2018年全球插电混合动力汽车销量排行所示,除了位居一二的比亚迪和宝马,上汽的产品销量位列第三和第二名宝马相去不远,很有赶超的架势。由此一看,自主品牌的又一后起之秀——上汽成功抓住了小编的眼球儿。接下来,小编就好好为大家研究一下,上汽EDU系统到底如何。
【上汽——EDU系统 能量转换效率高,经济性能好 】
上汽的EDU系统主要包括液压模块及齿轮组、P1-ISG电机及集成离合器1和P2-TM电机及集成离合器2组成,简单的说是 P1+P2的双电机动力架构 。目前上汽插电混动汽车,比如我们熟悉的荣威ei6,eRX5,荣威550等都是搭载的这一套系统。
优点: 虽然比亚迪的DM 3.0技术和上汽EDU系统采用的都是双电机的技术架构,上汽的P1-ISG电机和比亚迪的P0-BSG电机在功能上也是相近的,但 ISG电机的整体性能更优 。而且EDU系统的发动机输出的机械动力可以直接通过机械路径驱动车辆,在纯电动和制动能量回收模式下无额外能量损失,因此系统的 能量转换效率高 。
缺点: 从架构本身来讲,EDU系统是 双电机平行轴变速器基础上打造的双电机串并联架构 ,和DM 3.0(双电机多速DCT基础上打造的混联架构)差的比较多,更贴近DM1.0技术架构(双电机平行轴变速器基础上打造的双电机串并联架构)。虽然EDU系统的表现要比DM1.0技术强一些,但架构本身的固有弱点是无法避免的。当年比亚迪由于噪音大等问题,放弃了DM1.0技术的技术架构,但上汽EDU系统由于起步较晚,也只能从头开始,一步一步来。不仅如此,相较于比亚迪第三代双模技术中的三擎四驱架构,上汽EDU系统少了一个驱动电机,而且EDU系统搭载的驱动电机本身额定功率就不大,和以 动力性见长的比亚迪相比是逊色不少 。不仅如此,由于发动机高效率区间较窄,需要变动速比保证发动机效率。但EDU系统只有两个档位,发动机介入时, 只有两档调动速比,平顺性肯定受影响 。如此看来,虽然ISG电机的性能稍好,但EDU系统的动力性和平顺性都受到了系统本身的局限。
综合评分:动力性6.5分;平顺性7分;经济性8.5 总分:22
【广汽——GM-C系统 综合效率高,经济性好】
说完上汽的EDU系统,下一个排名靠前的就数广汽的GM-C系统了。早在2010年,广汽就开发了一套单电机混动系统,在2012年推出了增程式混动车型。由于增程式的动力方案只能依靠发动机为电机充电,其工作模式比较单一,所以紧接着,广汽就在2014年又推出了G-MC系统。目前广汽GS4 PHEV 等插混产品搭载的就是这个G-MC系统。无独有偶,除了上汽EDU系统,广汽的G-MC电耦合系统采用的也是 双电机串并联架构 ,同样贴近DM1.0技术的架构, 不同的是G-MC系统搭载的是ATK阿特金森发动机。
优点: G-MC系统搭载的这个 ATK阿特金森发动机 的优势在于 非常节油,由于具备超高压缩比 ,相比目前市场上最普遍的奥托循环发动机,ATK阿特金森发动机可以节油10%。此外由于ATK阿特金森发动机采用了 汽油燃烧控制技术 ,提升22%的燃烧速度,大幅度提升汽油燃烧效率,相比同级不具备此技术发动机可节油15%。G-MC的系统的另一优势在于结构简单、紧凑,可以高效地将双电机系统和传动系统、离合器集成于一体。通过实验实测验证, G-MC的综合效率不低于90%,最高效率不低于96% 。 虽然这个系统无论HEV还是EV模式都只有一个档位,很 简洁成本也低 ,但缺点也很明显。
缺点: 由于 单挡无法调节速比 ,发动机直驱模式只在少数特定时候发生,无需换挡,无法全工况使用。不仅如此,理论上说,由于发动机转速低,发电机转速高,为了匹配发动机驱动发电机发电的最佳效率,两者的转速不能一样,但G-MC系统的发电机与发动机同轴,两者转速一样,所以导致发电效率低,不然经济性能够更优秀。
综合评分:动力性分7分;平顺性分8分;经济性7分 总分:22分
【吉利——P2.5+DCT单电机架构驱动和发电无法同时进行 发电功率高】
说完了排名靠前的三款自主品牌,小编还是要简单提一下目前发展较为迅速的又一知名品牌——吉利。吉利的混合动力技术发展要从和国内的科力远合作说起,期初吉利搭载的是科力远研发的CHS,比如最初的帝豪PHEV。后来吉利又推出了其基于 P2.5+DCT的单电机技术架构。
优点: 不同于P2、P3,吉利P2.5独辟蹊径,在双离合的偶数轴集成了一个电机与发动机共用2/4/6/R四个档位。相比于电动机置于变速箱输出端的P3形式,P2.5可将电动机的力矩通过变速箱多档位放大,能让 电动机经济运行区域更广 。
缺点: 吉利的单电机架构的固有局限就是电机的发电和驱动功能无法同时进行。不仅如此,吉利 的这套混动系统采用了三缸发动机 。众所周知, 三缸发动机抖动 问题一直被人们所诟病,而且P2.5的电机放置方案也较有争议。首先,相比于P1、P2和P3,由于P2.5混动系统将电机布局在偶数轴上,动力布局不对称,在 汽油发动机需要按换挡要求与奇偶轴交替耦合时,偶数轴的负荷比奇数轴大 。工作时间一长, 两轴的磨损必然会不同,使用后的参数也很难保持一致 。再者, 滑磨启动对系统,尤其是控制软件要求也很高 。众所周知,在纯电模式行驶过程中,一旦车辆行驶时速度达到中高速,发动机通常会主动介入,转化为HEV模式。但由于吉利的系统没有P0电机,发动机还需P2.5电机来启动,这个启动过程就叫滑磨启动。在这个过程中,快速运转的电机与零速运转的发动机需要在瞬间完成同步运转和动力合成,一旦处理不好就会造成启动时的抖动,乘驾体验会很糟糕,所以为避免这种情况发生,控制系统尤其是控制软件设计必须精准。另外, 由于电机只与变速箱的偶数轴耦合,纯电换挡会存在动力中断 。再明白点说就是由于吉利采用的是DCT变速器,电机的换挡只能在2/4/6挡之间切换,换挡间隙,由于动力无法传送到车轮会存在动力终端的情况,所以 动力输出不够平顺 ,会影响驾驶感受。
综合评分:动力性分6.5分;平顺性分6.5分;经济性6分 总分:19分
日系阵营
【丰田——THS系统 技术成熟,驾驶平顺且节油】
虽然说中国是目前是全球最大的新能源市场,但论混动技术的发展,日本才是元老级的。由于日本国国土面积狭小,资源短缺,加之上个世纪石油危机,日本率先意识到了发展混合动力汽车的重要性和必要性。所以早在1997年,丰田就推出了THS(Toyota Hybrid System)并搭载在第一代普锐斯上,这台普锐斯是世界上最早量产的混合动力车。 丰田的THS混动系统主要围绕着一套被称为ECVT的行星齿轮变速箱打造而成,在行星齿轮系中,有一个或多个行星齿轮围绕着太阳轮或者齿轮系的中心轴旋转,再配合阿特金森循环的内燃机和电动机,实际的控制策略和传动系统相当复杂,但的确将发动机的动力压榨到了极致,绝不浪费 ,而这套系统至今已经有20年历史。
优点: 这套系统最大的优势就是 成熟可靠且节油 ,而且由于这个系统取消了机械换挡装置,ECVT动力 平顺性 也不错。正常行驶时,电机可以通过整功率和转速使发动机大部分时间都在高效率区间运行,再加上能量回收,经济性极高。丰田的THS混动系统追求的是发动机和电动机互补的工作状态, 发动机与电机的输出通过行星齿轮进行耦合,电机自由切换发电和驱动两种工作模式。 起步和倒挡 时,电机驱动,发动机不工作。在 制动 时,驱动电机可作为发电机给电池充电。在 一般巡航和高速行驶 的时候由发动机来输出,在急加速的时候发动机和电动机共同输出,并且由动力控制系统来分配电机与发动机的输出时间,以求达到最佳输出效果。
缺点: 但是这一套系统也有一定问题,由于丰田混动的核心一开始就不是让电作为核心动力,而只是把它当做一种媒介,所以 只要发动机工作电机就也一样要工作 ,在一些极端情况下,丰田的发电机电路一旦出了问题,发动机并无法独立工作这就使消费者少了一丝安全感。这就不像比亚迪的双模技术架构,电机和发动机各司其职互不影响,电机坏了发动机还可以单独全工况驱动。最后一点就是中高速工况时,发动机已经处于高效率区间,由于电动机与发动机之间不能实现脱离,两组电机就增加了发动机的负载,会降低发动机的效率。
综合评分:动力性分6分;平顺性分8分;经济性8分 总分:22分
【本田——I-MMD系统 结构简单,效率高,驾驶平顺】
同为日本车企,丰田的老对手本田的的混合动力系统显然更多样,包括了基于单电机的i-DCD、基于双电机的i-MMD以及基于三电机的SH-AWD。这三种混动技术中,最突出的就是i-MMD系统。该系统由阿特金森循环发动机、离合器、双电机组成、三轴布置。但看这套系统的设计很有意思,优缺点都是一一对应的。
优点: 由于 本田i-MMD属于P1+P3结构 ,P3构型可以用很大的电机来驱动车辆, 纯电驱动和动能回收的效率比较高 。而且IMMD的发动机和驱动电机在两根轴上,动力输出在第三根轴,在并联模式下进行输出时,电机和发动机可以在不同转速进行运行,所以通过调整电机的输出功率来对发动机的工作点进行调节,让 发动机可以始终保持在更高效率的工作区间 。不仅如此,和丰田THS系统复杂的行星齿轮结构组相比, 本田的I-MMD在构造上更为简单,没有严格意义上的变速器,整个系统只有两种驱动速比 ,即电机单档驱动速比和发动机单档驱动速比,中低速运行时电机单一速比足以胜任,发动机只提供一个小速比以应对高速驾驶工况,如果因为速度降低导致发动机扭力不足时,系统会自动让电机跟进,无形中实现了动力 从低速到高速各个范围段的无缝连接, 行驶时有很好的线性流畅体验。
缺点: 但这样的设计也存在一定问题,由于三轴布置, P3电机和驱动轴相连,所以无法启动发动机,必须在发动机曲轴上装一个小电机用于启动发动机和发电 。而且当离合器断开时,车辆切换到并联模式下行驶,发动机驱动发电机发电,电能传递给驱动电机,机械能转电能,电能再传给电能, 能量经过转换存在能量消耗 。其次,也正因为这套系统只有两种速比,在 部分工况时使系统效率较低 。而且由于没有变速器, 驱动电机的工作范围不能优化,能耗较差。
综合评分:动力性分7.5分;平顺性分7.5分;经济性8.5分 总分:23.5分
欧美阵营
【通用——Voltec系统 多模式下可适应不同工况】
新能源技术数日系最为积极,美系车企次之。和丰田的技术架构类似 ,Voltec系统也属于PS分流式技术架构,它的EVT电控智能无级变速箱通过控制两组离合器与双行星齿轮的配合 。日系丰田的THS系统是单行星排三轴功率分流,通用的方案是采用 基于两排行星齿轮机构的DHT和基于三排行星齿轮机构的DHT 。
优点:Voltec混合动力系统根据不同工况下的电机和发动机参与程度,进行了较为详细的模式划分, 使得车辆可以从容应对复杂工况。车辆将具体工况结合相应的动力控制策略,可以自由转换五种工作模式,分别为EV低速模式、EV高速模式、EREV混合低速模式、EREV混合高速模式以及能量回收模式。 EV低速模式下 ,仅有电动机驱动车辆。当时速高于某个设定的规定值,整车转换为 EV高速模式 ,电动机和发动机同心协力驱动车辆。当SOC较低时,整车出于馈电状态, EREV混合低速模式启动 ,发动机主要给电池充电,由电动机驱动车辆。但当电池电量较低,但动力需求较高时,车辆又会启动 EREV混合高速模式, 发动机在为电池充电的同时,与电机一起驱动车辆。 能量回收模式下 ,电动机给电池充电。
缺点:Voltec混合动力系统的表现可以说是比较中庸 ,论节油可能比不上丰田,动力方面可能比不上比亚迪,但综合来讲也不算太差。但由于 双排和三排行星轮的DHT占用太大空间且成本更高昂,所以通用的该系统只能搭载在中高级别的车型上 ,这使得Voltec混合动力系统成本有点儿高,显得不那么接地气儿。
综合评分:动力性分7分;平顺性分6.5分;经济性8 分总分:21.5分
【大众&奥迪——P2+DCT单电机架构 】
欧美阵营,我们研究完了美系混动技术标杆——通用Voltec混合动力系统,就该轮到大名鼎鼎的欧洲的德系品牌了。提到德系车,很容易联想到前阵子大家都在热议奔驰发动机漏机油的事儿,不知道大家是否还记得大众排放门,还有奔驰排放门,还有宝马排放门。当日系车企死磕电动化的时候,欧系车企在死磕高效柴油机。欧系车系对混合动力汽车研发的积极性不太高,而奥迪属于欧系车企里面较为积极的。接下来我们就聊一聊奥迪引以为傲的e-tron系统。简而言之,就是一台位于发动机与DCT之间的P2电机加上一个离合器,即P2+DCT
上图黑色框内就是一台电机,这么做也简单省事。该系统相比于燃油版本,就是在发动机和DCT之间增加了一个离合器和一台电机。原有发动机不变,DCT也几乎不变,简单省事。于是我们发现了奥迪开始套娃似地做了两套基于DCT的e-tron系统,分别是1.4T+P2+6DCT和2.0T+P2+7DCT,而我们熟悉的奥迪A3 PHEV/Q5 PHEV/A6 PHEV都是这么干的,大众的套娃车帕萨特/迈腾/途观PHEV也是这么干的。这么多德系都来这套,这套技术到底有什么优缺点呢?
优点: P2架构电机布置在发动机和变速箱中间,由于电动机和发动机之间有离合器,在纯电动模式下可以和发动机断开连接,发动机并不会被拖动。同时由于P2模式下,电机的后面有变速箱,因此变速箱的所有挡位都可以被电机利用
缺点: P2系统架构主要存在三个的问题:一个是在中低速工况时的SOC电平衡问题,由于只有一个电机,只要电池没电,发动机必须参与驱动,但是由于发动机与轮端无法解耦,所以发动机效率低下;二是发动机驱动工况电机带着电机随转,导致发动机效率又继续下降;三是P2系统架构对电池的依赖较大,有电豺狼,没电小绵羊。韩系的现代-起亚和德企的方案类似,只不过他们除了P2+DCT方案外还有P2+AT的方案,两者优缺点差不多,略表。
综合评分:动力性分7分;平顺性分6.5分;经济性7分总分:20.5分
【宝马——P0+P4双电机架构】
提到了奥迪我们不能忘了宝马,毕竟2018年宝马插混也是仅次于比亚迪位列第二的市场表现呀。宝马采用的是P0+P4的双电机构型, P0电机集成了发电机和起动机的功能,但并不参与驱动,P4电机则专门负责后轮的驱动。
优点: 因为宝马的这套插混系统,发动机和电机放到了不同的驱动桥上,可以实现适时四驱。像宝马X1采用的就是这套系统,在一定条件下,系统可以激活发动机和电机同时发力。由于底盘中央没有了传动轴,此类四驱结构上比普通机械四驱更加简单,更利于优化乘客舱内部空间舒适性。行车时,车辆通常会默认电能驱动优先,有利于降低油耗。而且发动机-P0部分可以与车轮断开连接,实现了停车充电功能和串联增程功能。
缺点: 不过宝马这套系统采用的是三缸发动机,三缸发动机动力输出不均匀,起步初期,若遇到激烈加速很可能会出现抖动,所以三缸发动机长期以来都不被市场认可。在低电量状态,宝马X1混动系统必须牺牲部分经济性保证整车电量平衡,导致此时整车的油耗偏高。
综合评分:动力性分7分;平顺性分6.5分;经济性6.5分总分:21.5分
总而言之,以上盘点的全球插电式混动级车的主流架构都属于比较出色的插电式混合动力技术,各有特色难分高下。但从总体评分来看自主品牌势头正猛,各种插混技术方案层出不穷。随着中国的新能源市场的蓬勃发展,短短几年间就滋养了一系列自主品牌发展壮大,混动插混技术甚至可以碾压合资甚至豪华品牌。以双田为代表的日系插混技术可谓是老而弥坚,以节油高效见长,经过漫长的历史沉淀,积累了成熟可靠性高的插混技术。而欧美虽然也在苦苦钻研插混技术,但仍旧稍显落后。毫无疑问的是,从未来的眼光看待当下的技术我们会发现,发动机在不久的将来将慢慢被被弱化甚至取代,新能源电驱动系统才是汽车产业的未来,而当下插混技术哪家强,也是各花入各眼,就留给消费者自己去评断吧。