新能源被誤導多年 這才是混合動力的正確分類
新能源汽車分類經歷了多個階段,最早的分類是按照串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián),受制當時的技術水平和認知水平,按照不同的功能進行了分類,但是后來技術水平提升,這些類別的功能可以通過機械傳動和電氣連接互相實現(xiàn),這種分類逐漸被淘汰。
目前,市場上有多款HEV/PHEV車型被大家熟知,比豐田普銳斯、君越/邁銳寶XL全混動、凱迪拉克CT6 PHEV、高爾夫GTE、奧迪A3 e-tron、BMW530Le、沃爾沃S60L Plug-in、BYD秦、BYD唐等,都稱之為混合動力汽車,技術架構差異性非常大,如果把這些混動車型歸類,我們能看出幾者之間的共同點。
業(yè)內比較科學的分類方式是按照電氣化部件的架構來進行區(qū)分:P0、P1、P2、P3、P4、PS以及之間的組合。
如果把電機安裝在發(fā)動機前段,這類型的混動叫P0架構,以皮帶的方式與發(fā)動機相連,又稱之為BSG,因為出力的皮帶所限,多數(shù)具有直接起停的弱混。
如果把電機在發(fā)動機后端與發(fā)動機剛性相連,稱之為P1,又稱之為ISG,因為與發(fā)動機無法脫開,輸出的動力受發(fā)動機牽絆,多以中混為主。
如果在變速器與發(fā)動機中間的離合器之后安裝電機,被稱之為P2,這部分技術簡單易行,效率不高,但是成本相對較低,高爾夫GTE、BMW530Le都屬于這種結構。
如果在變速器輸出軸加裝電機,稱之為P3,這部分效率更低一些,目前比亞迪秦屬于這種結構。
如果加裝在后橋上,稱之為P4,這部分技術多是與其它架構聯(lián)合使用,例如沃爾沃S60L Plug-in屬于P2P4架構,這個技術更容易實現(xiàn),但是控制難度較高,很多采用P1P4、P2P4的車型都存在控制不佳帶來的駕駛舒適性問題,更為致命的是,這類技術架構會更整車底盤、車身的耐久疲勞安全性帶來隱患。
如果上述幾種技術架構都是基于傳統(tǒng)動力總成技術的改造,還有一種是專門為新能源汽車開發(fā)的電驅動系統(tǒng),稱之為功率分流(Power Split,功率分流),顧名思義,因為功率等于扭矩與轉速的乘積,它能夠通過電驅動系統(tǒng)更多自由度地調扭矩和轉速,更多自由度(模式)實現(xiàn)效率最優(yōu)、動力最優(yōu)。
目前,業(yè)內主流觀點是最好的新能源電驅動技術是PS技術(Power Split,功率分流),豐田的THS技術、通用汽車的Voltec等采用此種技術模式,受限于豐田將單行星排、雙電機系統(tǒng)申請了專利,通用汽車將雙行星排、雙電機系統(tǒng)申請了專利,凱迪拉克將三行星排、雙電機電驅動系統(tǒng)申請了專利,其它企業(yè)能夠介入PS技術的產品不多。
第二類應用比較多的新能源技術是P2,簡單地可以理解成在發(fā)動機與變速箱之間加入一個扁平式電機,這類技術節(jié)能、駕駛質量都不及PS技術,但是初期投資少、能夠快速做出來產品,更重要的是原來的發(fā)動機平臺、變速箱平臺都可以沿用,很多車企都選擇了這個路線,德系車企居多。
第三類技術是P3,這類技術就是在主減速器上面加個電機,這類型的技術比較粗糙,由于驅動電機的工作范圍不能優(yōu)化,能耗較差、駕駛舒適性也比較差、技術含金量不高,目前國內比亞迪采用此項技術。
P4如果不與其它技術聯(lián)合,就是純電動技術,目前應用較多,后期我們在進行詳細分析。
PS技術特征是其一是采用行星排、其二是采用雙電機、其三是系統(tǒng)控制,三者缺一不可,豐田汽車的THS技術采用了雙電機、單行星排架構,在業(yè)內普及最早也名氣較大。通用汽車采用了雙電機、雙星行排技術架構,可以簡單地理解成“雙THS”技術,效率也更高、輸出更為平順,下篇文章,我們針對這兩套當今新能源的巔峰技術進行更為詳細的對比。
PS技術真正的內涵是通過行星排的三自由度、雙電機及智能控制的互相配合,強勁、順暢地輸出動力。
由于相互之間的配合,這類技術油耗都比較低,通用汽車第二代Voltec技術、豐田汽車的THS3系統(tǒng)都在不斷進化,并刷新新能源汽車的低油耗記錄。
當然,對于PS技術來講,因為采用了雙電機,電驅動系統(tǒng)成為動力總成技術最具關鍵的技術,它不僅僅決定了汽車動力性能、燃油經濟性,同時在構架上通過Standard-still(移動電源)提供新的生活方式。
與此同時,在發(fā)動機最高效率上面也可以做很多文章,通用汽車通過改變進排氣氣門相位,提升膨脹比,回收尾氣的熱能,提升效率,這里面有個通俗的叫法是米勒循環(huán)。也有車企稱之為阿特金森循環(huán),事實上,阿特金森循環(huán)需要變更曲軸的結構,而這些車企僅僅變更了進排氣氣門的相位,實質都是米勒循環(huán)。
米勒循環(huán)效率遠遠高于普通發(fā)動機,在動力輸出方面卻要弱于傳統(tǒng)發(fā)動機,PS技術則是通過兩款驅動電機一起來驅動整車,提升動力的同時提升燃油經濟性。
PS技術采用的是雙電機系統(tǒng),同時通過三自由度的行星排,在駕駛過程中更為舒適,文獻中實測了兩種技術動力輸出對比,表示車輛動力輸出曲線,其中紅色是PS技術,動力輸出一直非常平順,而P2的動力輸出則是出現(xiàn)了反復的中斷,當然,如果論及P3技術,舒適性基本上無法接受的層次。
PS屬于少林,P2當屬于華山氣宗一派,整體表現(xiàn)雖不及PS技術,也臉面上表現(xiàn)不錯,但是,受限于歷史,有那么點急于求成的意思。
P2是這幾年逐步興起的技術平臺,目前來看,這種趨勢還在加劇,原因在于這項技術更適用傳統(tǒng)汽車制造商,在發(fā)動機與變速箱之間插入一個電機即可,目前,奔馳、寶馬、奧迪、大眾都采用這種技術架構。
原因在于,1997年的時候,全球范圍內對節(jié)能減排出現(xiàn)兩種不同的聲音,一種走電動車新能源的路線,一種走柴油機路線。通用和豐田選了電氣化路線,歐洲的汽車制造商則選擇了通過柴油機的高效率來提升燃油經濟性,此后,隨著排放越來越嚴格,我們看到,大眾汽車出現(xiàn)了排放門事件,歐洲汽車制造商發(fā)現(xiàn)僅僅通過柴油機,無法滿足節(jié)能減排的要求,這項技術走入死胡同,迅速轉向電氣化路線,只不過PS路線被通用汽車和豐田汽車申請了相關專利,投資少、轉型快的P2就成了它們不得已而為之的首選。
所以,P2并不是優(yōu)選路線,而是歷經路線選擇錯誤之后耽誤十多年發(fā)展,作出的一個轉型追趕電氣化車型的緊急方案,但是,目前來看,國內很多汽車制造商喜歡像歐系看齊,也逐步采用了這項技術,聽起來也蠻有意思。
筆者例舉了目前幾個典型P2產品,奔馳E400系統(tǒng),受限于已經很緊湊的前艙,它沒有空間加進去一個大電機,僅從了峰值20kW的小電機,動力性和油耗都不佳。
然后,大眾汽車也采用了P2,相對來講比奔馳的P2集成度高,動力性和經濟性也好一些。
寶馬汽車也不例外,也深度集成了變速器與P2模塊,與大眾類似,也采用了比較深度集成的技術。
不過,P2的限制不僅僅已經滿滿的前艙,更是來自發(fā)動機及變速器的前艙熱輻射,我們知道驅動電機受溫度影響非常明顯,發(fā)動機高溫熱輻射電機,電機為保護自己會進行降功率運行,直接帶來的結果就是減少動力輸出,這部分在長時間開車的動力性影響更為明顯。
P3和P1技術有點姑蘇慕容的意味,貌似什么都會點,什么都不精,說它是新能源也能牽上邊,說它不是新能源也可以,但是它們自己宣傳的時候總是以“正統(tǒng)王室”自居,有點欺世盜名的流氓意味。
P1因為成本較低,目前國內有很多企業(yè)在做。后面找機會再進行詳細介紹,P3則是在國內比較流行,但是無論是駕駛舒適性、整車效率都不好,很多時候,這類車企宣傳的時候,都采用Plug-in HEV的方式,這樣通過國家油耗計算標準貌似油耗不錯,實際開的過程中,油耗還是蠻差的,距離我們談到的出發(fā)點“節(jié)能減排”還有較大的距離。
當然,在新能源汽車領域,我們希望看到一個百花齊放的技術和產品,但是也需要我們對于要購買的車型有個明顯的辨別,后面我針對每一類別進行詳細分析。
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