混合动力在中国大势发展,乘用车、商用车、船用、发电等,各行各业都在发展新能源混动;大家一起来探讨下混动未来如何发展?
对于混动影响最大的主要是两个方面,一个方面就是混动构型。另一方面就是电池电量。
一
混动构型发展趋势
目前市场上混动构型较多,包括串联增程混动、并联混动、双电机混联、功率分流,如下图1-图4所示。
图1 串联混动构型
图2 并联混动构型
图3 功率分流构型
图4 功率分流构型
混动构型百花齐放,哪一种构型才是未来发展趋势呢?哪一种构型最好呢?这是很多人都会问的问题,也是混动发展的焦点所在,在这里我确切的没有任何一种构型是万能的,构型无好坏只有适合与否?
适合什么,那就是整车的使用场景需求,我们开发出的混动产品就是要适合最佳的场景需求,在此基础上体现产品最好的性价比。场景说明举几个例子如下所述:
1.城市代步
这种场景就是走走停停,车速不高,路途不算太远,每天往返于上下班、接孩子买菜、常规出租出行这些场景,那这种车主要运行需求就是60km/h以下低车速,偶尔平缓的加速超车,偶尔上了城市高架,80km/h高车速巡航十几分钟,这样的场景需要什么混动构型?
从节能减排经济性、使用方便性,首选增程架构,这种车城市、市郊区工况占使用路况的80%以上,轿车、SUV、MPV等,满足工况占比需求应该这样选。
城市代步,电电使用,增程首选,这也就是为什么现在增程那么火的原因,大部分消费使用者增程车就够用了。
图5 长按增程车型
2.城际出行
这种场景就是既有城市路况,同时大量时间进行高速巡航,路途距离相对较远,每天上下班车程1-2个小时,总里程100多公里,高速/高架巡航工况占比较大,占比超过60%以上,城市、市郊工况有一定占比30%左右,这种必须是双电机混动,即增程+发动机高速巡航,而且单挡双电机架构足矣。
城市电电使用,城际高速巡航,单档DHT首选,即能具备增程城市代步优势,同时也更有高速巡航额外优势,这种车型转为城际出行需求使用。
图6 比亚迪DMI车型
3.极致越野
这种场景就是越野、加速嗨起来,越野能力的极致体现,加速脱困爬坡能力的持续迅猛,这些无一不需要强大的动力输出,持久的耐力加持。短时大动力输出那是电机的强项,起步弹射推背感十足;长时间的大马力输出,这就是发动机最大的优势。
短时电迅猛无比+长时大马力机源源不断,此构型非并联混动莫属,P2+9AT,同时具备P4四驱,越野非此架构莫属。
图7 长城坦克并联混动
其它构型不再一一说明,原则就是根据场景需求分解出整车工况需求,从而定义出最合适的混动架构,混动不是万能的,混动架构也不是万能的,因场景而改变。
开发出满足最主要场景需求的产品,同时把这个产品实现最好的性价比,这才是一款混动产品成功的最基本要求。
二
混动电量发展趋势
再说说混动影响较大的另一方面,那就是电池电量,就是目前市场上所定义的PHEV、HEV两种车型。
目前市场上PHEV车型以续航大于50km为基础门槛(国家路权和政策要求),为了实现纯电体验,很多中高端车型增加了续航里程,100km、200km、甚至更高,这就需要使用更大电量的电池来支撑。如图8所示,电池电量分别匹配52.3和40.9两款。
图8 理想汽车PHEV
大电池PHEV,一般电量都要达到10kWh以上,更大的中高端车型可达到几十度电,大电池的加持可以实现更高的纯电续航里程,更符合政策导向,但大电池带来了成本的增加、车重增加,虽然解决了纯电续航问题,但纯电的很多缺陷依然没有解决彻底,例如电池的安全性、充电的方便性、冬季低温电池严重适应问题、还有就是二手车保险、保值等问题。
PHEV如果是未来混动发展主要趋势,那这个前提应该是要解决以上的电池问题,电池电量加大带了的安全、可靠、方便问题如果不能得到更好的解决,PHEV依然是市场上不尽人意的产品。
随着现在政策补贴退坡,路权放开,PHEV的优势越来越小,国家政策扶持取消,完全依靠市场产品竞争,PHEV产品的持续发展该何去何从?
市场上的另一种混动产品就是HEV,HEV车型以两田为主,国内各个厂家也有HEV车型产品,主要是基于PHEV平台衍生出的HEV平台产品。从技术的角度,HEV车型总体性能表现还是两田处于领先优势。两田的HEV产品都采用了升压技术(电池电压200V,三相端升到600V-700V),本田最新一代采用电池电量为1.06kWh,如表1所示。
丰田的最新一代电池甚至达到了1kWh以下电量,相比PHEV几十度的电量相比,重量、价格、安全性都大幅度提升。
表1 本田电池电控升级对比
丰田卡罗拉车型,百公里油耗4L,与电量平衡下PHEV同类车型相比,油耗略有优势(电池小重量轻),HEV车型使用电池质保全生命周期(30万公里),使用方便、安全(电池小,易燃爆炸几率大幅度降低)、成本低、二手市场和保险都能得到保障,基本具备燃油车所有优势,同时具备更好的动力性、经济性、驾驶体验等等优势,如图9所示。
图9 丰田卡罗拉HEV
HEV是目前传统燃油车最佳的替代产品,随着PHEV政策路权取消,HEV车型在国内应该会慢慢被重视,会有所发展。
HEV因为匹配小电池,要满足整车各方面性能,开发难度大于PHEV,相比PHEV整车控制策略更复杂、整车性能、调教难度更大,这应该也是国内绕过HEV而发展PHEV的原因之一(国内开发PHEV主要还是解决纯电问题,让纯电路线延续)。
设想一下,将来完全属于市场竞争的时代,抛开国家导向,在满足法规要求前提下,应该会衍生出HEV与PHEV之间的产品,电池电量根据需求略加大,不必满足大于50km的纯电要求,根据法规、安全性、可靠性、方便性等开发选配最合适的电池电量需求。
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