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作為消費者,如何判斷一套混動系統的好壞?

2024-03-22推薦

消費者選混動系統,的確是一個難題,因為可選項實在太多了! 我從10年前開始制作的「新能源汽車簡史」圖,本來以為最終會收斂到純電,而混動則日漸式微。沒想到,近三四年混動技術百花齊放,車企玩出了新花樣,消費者選起來就更困難了!

簡化一下,就得到了下圖。我們先從混動的四大類進行分析:

功率分流 :豐田、通用、福特熟練掌握的技術,系統簡單緊湊,控制邏輯精妙復雜,油混時代的王者。優勢在於行星齒輪的動力耦合,在沒有離合器的情況下實作了機械功率流比例的無級調節,可追求更優的系統效率、更低的油耗。來到插混時代,純電模式愈發重要,功率分流混動可調節參數使發動機轉速為零,但此時發電機處於旋轉狀態,帶來些許噪音和效率損失。此外,東風馬赫電混也采用了功率分流混動技術,市場表現有待觀察。

串並聯 :自主品牌發揚光大的一條技術路線,更適合插混車型。按檔位數量可分為單檔、兩檔、多檔等型別,目前單檔串並聯占據市場主流。

增程式 :相當於串並聯混動去掉並聯直驅模式。其優勢是整車布置更為靈活,兩驅可以做後驅車型;劣勢是匱電油耗高、效能下降相對明顯;更適合做大電池插混,不適合做小電池插混。

並聯 :歐洲車企的一條技術路線,在新能源時代的表現不佳,現在影響力已經非常小了。

透過以上分析,得到消費者選購混動時的一個簡易原則: 不可插電的油混可考慮功率分流式,插電混動就在串並聯混動與增程混動之間選擇

4月2日,我特意觀看了「SAE 2024交通能源永續發展高峰論壇」,饒有興趣地學習了泛亞技術中心副總經理王從鶴的技術報告「為解決痛點而生,做插混2.0時代的「PLUS」」。 因為我知道別克GL8即將推出插混車型,而上汽通用汽車一直在鉆研功率分流式,那麽功率分流的插混系統能玩出新意嗎

SAE 2024交通能源永續發展高峰論壇

王從鶴開門見山: 上汽通用汽車的全新一代智電插混系統並沒有延續功率分流路線,而是采用了P1+P3的串並聯結構,致力於解決傳統串並聯「匱電效能下降、駕駛品質不一致、電池安全挑戰」的三大使用者痛點!

一、P1+P3串並聯的工作原理

為深入理解上汽通用的智電插混系統,我們有必要簡單介紹一下P1+P3串並聯的三種工作模式。

當電量充足時,電池供電、電機驅動車輪前進,整個系統工作起來與純電車沒什麽區別,這就是純電模式 。與功率分流混動的主要不同在於:純電模式,串並聯的發動機與發電機可以做到完全靜止,而功率分流混動的發電機依然處於旋轉狀態。

當電量不足時,發動機驅動發電機為高壓匯流排輸送電力,車輪依然由純電驅動,這就是串聯模式。此時由發電機高效發電,再由電機驅動,富余能量存進電池。

在車速較高或加速需求較強的場景下,發動機與車輪之間的離合器接合,發動機可以直接驅動車輪: 高速工況時可以直驅省油、超車時也可以並聯接入以提高動力,可稱之為「直驅模式」

二、插混2.0時代的三大痛點

上汽通用汽車透過使用者調研,同時也按照通用全球的測試規範把行業一些插混競品車型進行測試後,發掘並匯總出插混2.0時代的三大痛點為「匱電效能下降、駕駛品質不一致、電池安全挑戰」。

痛點1:駕駛品質不一致

先說消費者最關心的「駕駛品質不一致」,個人理解主要是 模式切換時的動力中斷/頓挫/抖動、進入直驅模式發動機轉速上升帶來的噪音

很多消費者認為增程混動(串聯式混動構型)比串並聯混動要好,主要是基於一個誤解:油車換檔時的離合+變速箱帶來的動力中斷與頓挫體驗實在是受夠了!他們認為:單檔串並聯混動雖然沒有變速機構,但還是有一個離合器,估計體驗也差不多吧?

實際上,串並聯混動的離合器接合/斷開過程,與燃油車是完全不同的 串並聯混動雖然也有離合器接合過程,但發動機並不是孤軍奮戰,它有發電機和驅動電機的協助!

離合器接合之前,充分發揮發電機快響應、精準穩定控制的轉速調節特性,讓發電機協助發動機把轉速穩定在與車輪一致(二者相除為速比)。離合器接合過程中,發電機幫發動機把轉速給穩住,驅動電機補償接合過程中的扭矩波動,從而盡可能實作「無換檔、無離合」的體驗。

可以看出,要想做到「無換檔、無離合」的體驗,關鍵在於混動系統的控制架構、演算法設計與參數標定,而這恰恰是上汽通用的強項。 泛亞汽車技術中心全棧自研了系統控制架構,能夠以最大的自由度進行演算法設計與參數標定。

同時透過18個大維度、475個子維度來全面考核評估駕乘感受,實作駕駛動力源無感切換、優雅平順。串並聯混動進入直驅模式之後,發動機轉速與車輪轉速一一對應,當車速達到120km/h、140km/h甚至更高時,發動機的轉速也會飆得比較高,這就是考驗核心零部件本身素材的時候了。

上汽通用全新一代智電插混系統采用了深度米勒高效燃燒的Ecotec 1.5T混動發動機。這款混動發動機原本口碑就相當不錯,再加上整車NVH設計和混動系統參數標定,使得它的雜訊比行業平均水平降低1.5dB。

全正向研發的油冷扁線電機也采用了非對稱磁吸設計與超低諧波電磁力設計,電機嘯叫水平較行業主流產品降低3dB。相差3dB並不是一個小數位,相當於聲強的兩倍。

這個電機的研發水平相當高,它是按照通用全球0-18000rpm迴圈壽命大於25萬次開發出來的,峰值扭矩密度高於14.4Nm/kg,功率密度高於7.8kw/kg,電機峰值效率高達97.8%。簡而言之,這台插混電機是按照通用純電車型的高標準開發的,甚至高於不少其它品牌純電車型的技術標準。

痛點2:匱電效能下降

匱電狀態下,電池輸出功率受限,車速較高時發動機的能力也不足,就會發生效能下降的情況。這類情況放在十來萬的家用車上,從實用主義者的省錢角度出發,消費者也不是不能接受;但如果放在三四十萬的中高端車型上,就容易引發消費者抱怨。

解決這一痛點要從兩個思路出發,一是蠻勁,二是巧勁。

所謂蠻勁,就是不要一味取巧,力大磚飛地用上更強的核心零部件。 泛亞自研的插混電驅單元,前驅動電機家族峰值功率覆蓋140kw至180kw,後驅動電機峰值功率110kw至160kw,混動發動機則由行業常用的1.5L升級為Ecotec 1.5T。這是混動同級最強動力的發動機,同時在經濟性方面實作了11%燃油經濟性改善和更大的高效區。

所謂巧勁,泛亞開發了三重Ai智控演算法,將多能量源、多動力流的插混硬體系統效能發揮到最優,確保硬體的效能潛力在全工況下都能發揮出來。

電池管理采用了n-Tau(恩濤)AI大數據管理模型,將磷酸鐵鋰電池SOC計算誤差控制在小於等於2%。對電池SOC的精準掌握,也可以避免系統進入非預期的匱電狀態。

以即將搭載這套插混系統的雪佛蘭探界者Plus為例,滿電和匱電狀態的百公裏加速為6.8s和6.9秒,兩種狀態僅相差 0.1s,做到「滿電匱電一條龍」。行業的主流競品的滿電零百加速為7.9s,匱電為8.6s,0.7s相差了一個動力級別。這裏要指出的是,也許零百加速3s和3.5s的消費者感知不強,畢竟日常都用不到;而零百加速7s以上都屬於日常駕駛的常用動力效能,差個0.7s是非常明顯的!

80-120km/h的加速時間也非常重要,這對應的是高速駕駛時的超車場景,同時也是傳統單檔串並聯的弱勢區間。上汽通用這套智電插混系統的80-120km/h加速時間為4s,而同級競品僅為6-6.4s,這個差距相當顯著。

痛點3:電池安全挑戰

與純電車型比較,插混車型的電池容量較小,因此有足夠的空間來設計安全措施。從個人角度而言,我並不擔心插混車型的電池安全。沒想到使用者調研顯示,依然有46%的使用者擔心插混電池安全,在十大痛點中排名第二。

這應該是由兩個原因造成的:一是插混車主通常是第一次購買新能源車,因此會特別關註電池安全問題;二是插混車型的電池安全設計標準,有時候會低於純電車型電池包。

上汽通用智電插混系統的電池包安全性如何? 其實我覺得只看一句話就夠了,那就是「完全基於奧特能標準開發而來」

為什麽這麽說?因為奧特能純電平台的電池包標準要求太高了!舉個例子,知乎拆車實驗室前年做了一個非常苛刻的實驗: 將國標中的水平跌落測試改成了垂直跌落測試,落地點還放了一個圓柱剛體!當奧特能電池透過這個試驗的時候,差點驚掉了我的下巴

各大車企的電池包標準,都會比國標高一些。但像奧特能電池包這樣高出天際的,那就非常少見了。像這種垂直跌落到圓柱剛體上的試驗,換個其它電池包真會搞出起火事故出來。再如,插混電芯的CLTC迴圈壽命超過3300迴圈,這在行業裏也是已知最高水平。

總結

回到最初的話題,消費者如何判斷一套混動系統的好壞? 沒有最好的技術,只有最適合自己的技術。如果你想買不能插電的油混車,那麽功率分流系統是不錯的選擇;如果想買日常用電、長途用油的插混車,串並聯則為不二之選。

2020-2024年是市場接受串並聯混動的歷史階段,將來消費者對串並聯混動的要求也會越來越高!如果你想挑一個適合自己的串並聯混動,那麽上汽通用已經幫你做好了使用者調研,大家可以從「匱電效能、駕駛品質一致性、電池安全性」三個角度去深度試駕與鑒別。

別克GL8是上汽通用的王牌產品,也是MPV界的常青樹。如果它能早兩年上插混,自主品牌的MPV攻堅之路也許就沒有那麽輕松。2024年推出了全新一代智電插混系統,從動力效能、平順駕駛、高安全性三方面主打差異化,適合GL8這樣的中高端車型,也適合那些對混動技術品質要求更高的使用者。