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作为消费者,如何判断一套混动系统的好坏?

2024-03-22推荐

消费者选混动系统,的确是一个难题,因为可选项实在太多了! 我从10年前开始制作的「新能源汽车简史」图,本来以为最终会收敛到纯电,而混动则日渐式微。没想到,近三四年混动技术百花齐放,车企玩出了新花样,消费者选起来就更困难了!

简化一下,就得到了下图。我们先从混动的四大类进行分析:

功率分流 :丰田、通用、福特熟练掌握的技术,系统简单紧凑,控制逻辑精妙复杂,油混时代的王者。优势在于行星齿轮的动力耦合,在没有离合器的情况下实现了机械功率流比例的无级调节,可追求更优的系统效率、更低的油耗。来到插混时代,纯电模式愈发重要,功率分流混动可调节参数使发动机转速为零,但此时发电机处于旋转状态,带来些许噪音和效率损失。此外,东风马赫电混也采用了功率分流混动技术,市场表现有待观察。

串并联 :自主品牌发扬光大的一条技术路线,更适合插混车型。按档位数量可分为单档、两档、多档等类型,目前单档串并联占据市场主流。

增程式 :相当于串并联混动去掉并联直驱模式。其优势是整车布置更为灵活,两驱可以做后驱车型;劣势是匮电油耗高、性能下降相对明显;更适合做大电池插混,不适合做小电池插混。

并联 :欧洲车企的一条技术路线,在新能源时代的表现不佳,现在影响力已经非常小了。

通过以上分析,得到消费者选购混动时的一个简易原则: 不可插电的油混可考虑功率分流式,插电混动就在串并联混动与增程混动之间选择

4月2日,我特意观看了「SAE 2024交通能源可持续发展高峰论坛」,饶有兴趣地学习了泛亚技术中心副总经理王从鹤的技术报告「为解决痛点而生,做插混2.0时代的「PLUS」」。 因为我知道别克GL8即将推出插混车型,而上汽通用汽车一直在钻研功率分流式,那么功率分流的插混系统能玩出新意吗

SAE 2024交通能源可持续发展高峰论坛

王从鹤开门见山: 上汽通用汽车的全新一代智电插混系统并没有延续功率分流路线,而是采用了P1+P3的串并联结构,致力于解决传统串并联「匮电性能下降、驾驶品质不一致、电池安全挑战」的三大用户痛点!

一、P1+P3串并联的工作原理

为深入理解上汽通用的智电插混系统,我们有必要简单介绍一下P1+P3串并联的三种工作模式。

当电量充足时,电池供电、电机驱动车轮前进,整个系统工作起来与纯电车没什么区别,这就是纯电模式 。与功率分流混动的主要不同在于:纯电模式,串并联的发动机与发电机可以做到完全静止,而功率分流混动的发电机依然处于旋转状态。

当电量不足时,发动机驱动发电机为高压总线输送电力,车轮依然由纯电驱动,这就是串联模式。此时由发电机高效发电,再由电机驱动,富余能量存进电池。

在车速较高或加速需求较强的场景下,发动机与车轮之间的离合器接合,发动机可以直接驱动车轮: 高速工况时可以直驱省油、超车时也可以并联接入以提高动力,可称之为「直驱模式」

二、插混2.0时代的三大痛点

上汽通用汽车通过用户调研,同时也按照通用全球的测试规范把行业一些插混竞品车型进行测试后,发掘并汇总出插混2.0时代的三大痛点为「匮电性能下降、驾驶品质不一致、电池安全挑战」。

痛点1:驾驶品质不一致

先说消费者最关心的「驾驶品质不一致」,个人理解主要是 模式切换时的动力中断/顿挫/抖动、进入直驱模式发动机转速上升带来的噪音

很多消费者认为增程混动(串联式混动构型)比串并联混动要好,主要是基于一个误解:油车换档时的离合+变速箱带来的动力中断与顿挫体验实在是受够了!他们认为:单档串并联混动虽然没有变速机构,但还是有一个离合器,估计体验也差不多吧?

实际上,串并联混动的离合器接合/断开过程,与燃油车是完全不同的 串并联混动虽然也有离合器接合过程,但发动机并不是孤军奋战,它有发电机和驱动电机的协助!

离合器接合之前,充分发挥发电机快响应、精准稳定控制的转速调节特性,让发电机协助发动机把转速稳定在与车轮一致(二者相除为速比)。离合器接合过程中,发电机帮发动机把转速给稳住,驱动电机补偿接合过程中的扭矩波动,从而尽可能实现「无换档、无离合」的体验。

可以看出,要想做到「无换档、无离合」的体验,关键在于混动系统的控制架构、算法设计与参数标定,而这恰恰是上汽通用的强项。 泛亚汽车技术中心全栈自研了系统控制架构,能够以最大的自由度进行算法设计与参数标定。

同时通过18个大维度、475个子维度来全面考核评估驾乘感受,实现驾驶动力源无感切换、优雅平顺。串并联混动进入直驱模式之后,发动机转速与车轮转速一一对应,当车速达到120km/h、140km/h甚至更高时,发动机的转速也会飙得比较高,这就是考验核心零部件本身素材的时候了。

上汽通用全新一代智电插混系统采用了深度米勒高效燃烧的Ecotec 1.5T混动发动机。这款混动发动机原本口碑就相当不错,再加上整车NVH设计和混动系统参数标定,使得它的噪声比行业平均水平降低1.5dB。

全正向研发的油冷扁线电机也采用了非对称磁吸设计与超低谐波电磁力设计,电机啸叫水平较行业主流产品降低3dB。相差3dB并不是一个小数字,相当于声强的两倍。

这个电机的研发水平相当高,它是按照通用全球0-18000rpm循环寿命大于25万次开发出来的,峰值扭矩密度高于14.4Nm/kg,功率密度高于7.8kw/kg,电机峰值效率高达97.8%。简而言之,这台插混电机是按照通用纯电车型的高标准开发的,甚至高于不少其它品牌纯电车型的技术标准。

痛点2:匮电性能下降

匮电状态下,电池输出功率受限,车速较高时发动机的能力也不足,就会发生性能下降的情况。这类情况放在十来万的家用车上,从实用主义者的省钱角度出发,消费者也不是不能接受;但如果放在三四十万的中高端车型上,就容易引发消费者抱怨。

解决这一痛点要从两个思路出发,一是蛮劲,二是巧劲。

所谓蛮劲,就是不要一味取巧,力大砖飞地用上更强的核心零部件。 泛亚自研的插混电驱单元,前驱动电机家族峰值功率覆盖140kw至180kw,后驱动电机峰值功率110kw至160kw,混动发动机则由行业常用的1.5L升级为Ecotec 1.5T。这是混动同级最强动力的发动机,同时在经济性方面实现了11%燃油经济性改善和更大的高效区。

所谓巧劲,泛亚开发了三重Ai智控算法,将多能量源、多动力流的插混硬件系统效能发挥到最优,确保硬件的性能潜力在全工况下都能发挥出来。

电池管理采用了n-Tau(恩涛)AI大数据管理模型,将磷酸铁锂电池SOC计算误差控制在小于等于2%。对电池SOC的精准掌握,也可以避免系统进入非预期的匮电状态。

以即将搭载这套插混系统的雪佛兰探界者Plus为例,满电和匮电状态的百公里加速为6.8s和6.9秒,两种状态仅相差 0.1s,做到「满电匮电一条龙」。行业的主流竞品的满电零百加速为7.9s,匮电为8.6s,0.7s相差了一个动力级别。这里要指出的是,也许零百加速3s和3.5s的消费者感知不强,毕竟日常都用不到;而零百加速7s以上都属于日常驾驶的常用动力性能,差个0.7s是非常明显的!

80-120km/h的加速时间也非常重要,这对应的是高速驾驶时的超车场景,同时也是传统单档串并联的弱势区间。上汽通用这套智电插混系统的80-120km/h加速时间为4s,而同级竞品仅为6-6.4s,这个差距相当显著。

痛点3:电池安全挑战

与纯电车型比较,插混车型的电池容量较小,因此有足够的空间来设计安全措施。从个人角度而言,我并不担心插混车型的电池安全。没想到用户调研显示,依然有46%的用户担心插混电池安全,在十大痛点中排名第二。

这应该是由两个原因造成的:一是插混车主通常是第一次购买新能源车,因此会特别关注电池安全问题;二是插混车型的电池安全设计标准,有时候会低于纯电车型电池包。

上汽通用智电插混系统的电池包安全性如何? 其实我觉得只看一句话就够了,那就是「完全基于奥特能标准开发而来」

为什么这么说?因为奥特能纯电平台的电池包标准要求太高了!举个例子,知乎拆车实验室前年做了一个非常苛刻的实验: 将国标中的水平跌落测试改成了垂直跌落测试,落地点还放了一个圆柱刚体!当奥特能电池通过这个试验的时候,差点惊掉了我的下巴

各大车企的电池包标准,都会比国标高一些。但像奥特能电池包这样高出天际的,那就非常少见了。像这种垂直跌落到圆柱刚体上的试验,换个其它电池包真会搞出起火事故出来。再如,插混电芯的CLTC循环寿命超过3300循环,这在行业里也是已知最高水平。

总结

回到最初的话题,消费者如何判断一套混动系统的好坏? 没有最好的技术,只有最适合自己的技术。如果你想买不能插电的油混车,那么功率分流系统是不错的选择;如果想买日常用电、长途用油的插混车,串并联则为不二之选。

2020-2024年是市场接受串并联混动的历史阶段,将来消费者对串并联混动的要求也会越来越高!如果你想挑一个适合自己的串并联混动,那么上汽通用已经帮你做好了用户调研,大家可以从「匮电性能、驾驶品质一致性、电池安全性」三个角度去深度试驾与鉴别。

别克GL8是上汽通用的王牌产品,也是MPV界的常青树。如果它能早两年上插混,自主品牌的MPV攻坚之路也许就没有那么轻松。2024年推出了全新一代智电插混系统,从动力性能、平顺驾驶、高安全性三方面主打差异化,适合GL8这样的中高端车型,也适合那些对混动技术品质要求更高的用户。