在兩百年前,史蒂文森發明了火車。而在漫長的火車演變史中,先後經歷了“外燃機時代”、“內燃機時代”,最後,進入了這個先進的“電氣化時代”。如今,電力驅動著和諧號、復興號等機型,馳騁在大地之上。
再來看看另一邊的汽車工業,如今,誕生一百多年的汽車也正在經歷著一次關於驅動系統的變革。與火車一樣,汽車也將從內燃機驅動,轉向電力驅動。但是,火車行於封閉的鐵軌,下有軌道上有電纜,毫無能量補給的顧忌;但汽車行於開放道路,能量補充全靠“充”。時至今日,電池技術仍然沒有突破性的提升,純電車型的續航里程能達到500公里就不錯了!
從發展的眼光來看,未來雖然極大機率會是純電動一統天下。但是,奈何純電痛點依舊存在,為了兼顧到消費者的需求。於是,被稱作“燃油時代與電動化時代過渡”的混合動力出現在汽車行業中。而憑藉著以電賦能、燃油輔助、油耗更低、續航更長的優勢,混動車型逐漸受到市場的歡迎。今天,我們就來聊聊,在目前,有哪些車企的混動技術做到了出類拔萃的水平。
豐田THS:雖是老將,但依然很能打
每當說起混動技術的時候,豐田THS技術必然是永遠繞不開的話題。誕生於上個世紀末期的THS混動技術,似乎很有遠見,並且也贏得了一個良好的開局。那麼,豐田THS技術的核心到底是什麼呢?
對於廣大豐田雙擎的車主來說,THS混動系統帶來的效果很直觀。從油耗的角度來講,不論是搭載1.8L發動機的卡羅拉,還是搭載2.5L發動機的亞洲龍,都能帶來遠低於同級別車型的油耗表現。並且,“開不壞的豐田”這句話,同樣適用於搭載THS混動系統的車型,在長時間的使用過程中,THS展現出了極高的可靠性。
其實,從技術的角度來看,豐田這套THS混動技術路線並不複雜。在系統的組成方面,THS混動系統主要由兩個電機、一個行星齒輪、一個離合器與一臺燃油發動機組成。靠近發動機一側的電機,主要是用來給電池充電的;而遠離發動機一側的電機,透過大功率參與驅動。
在執行時,這套THS混動系統的核心就在於行星齒輪,這套齒輪可以進行動力分配和扭矩控制。而豐田就是依靠這組齒輪將發動機與電動機進行動力融合的。在車輛行駛過程中,由於兩種動力形式的融合或者說“並聯”,可以讓發動機大部分時刻都處於高效的運作區間內。而這,也就對發動機提出了更高的要求。
例如在TNGA架構下,豐田開發出了熱效率高達40%的燃油發動機。而THS混動系統,就是讓發動機儘可能保持在高熱效率區間內運轉,從而實現降低油耗的目的。可以看出,豐田的THS混動系統的基礎,是電動機輔助燃油機進行運轉,從而提升效率。
本田i-MMD:節能的混動,也可以有高效能表現
如果大家在嘗試了豐田的THS混動車型之後,再去開一下本田搭載i-MMD混動系統的車型,比如雅閣 銳·混動、CR-V 銳·混動之後,不難發現,本田的i-MMD系統不僅很省油,而且在動力效能和動力響應上也能帶來更好的效果。
相比於豐田的THS混動技術,本田i-MMD混動技術更接近於增程式電動車的串聯式技術,但是規避了增程式混動技術的缺陷。例如,在高速超車的時候,車輛驅動電機的供電來源有兩種,一是發動機帶動發電機供電,二是由電池進行供電。如此一來,功率足夠,給我們帶來的速度感和加速效能自然也就更加出色了。
那麼,為什麼在高速超車的時候,發動機不會直接參與驅動車輪呢?第一,在急加速的時候,發動機本身就已經啟機了,此時利用發動機現有的轉速帶動負荷較輕的發電機,效率比發動機直驅車輪要高一些;第二,本田為了規避豐田前期的專利,需要採用與豐田技術路線不同的方式。
雖然本田的i-MMD系統很像是增程混動,但是它又規避了增程式混動系統的缺陷。例如,增程式混動系統在高速行車的時候,發動機發電、再給電池充電、電池電量再驅動電機,效率其實並不會太高。
那麼此時,本田i-MMD的E-Cvt變速箱擁有一套特殊的離合器結構,可以讓發動機直接參與驅動車輪提升效率。值得注意的是,發動機直驅車輪的動力傳輸過程,其實就和傳統燃油車一樣,是透過類似於“變速箱”的結構實現的。只不過,這臺變速箱,只有一個擋位,可以確保發動機在高效的轉速區間內執行。並且,即便是沒有了這套發動機直連機構,或者離合器報廢了,也不會影響車輛的動力,只是在高速執行時,油耗稍微高一點罷了。
日產e-POWER:體驗更加接近純電動,效率不輸兩田
之前說到的本田i-MMD混動系統,很像是增程式驅動車型,並且做出了改良。但是,對增程式混動系統的改良,集大成者應該是日產的e-POWER融合動力系統。簡單來說,日產的e-POWER融合動力系統,發動機完全不會參與到驅動車輪的過程中,車輪全部依靠電機的動力來轉動。
但是,相比於增程式混動車型來說,日產e-POWER沒有外接的充電口,並且電池容量極小,僅為1.5kWh左右。那麼,這套系統又是如何兼顧到高效率、高效能、高質感的呢?我們還是從這套系統的驅動策略說起。
日產的e-POWER融合動力系統,由發動機、發電機、逆變器、蓄電池、電動馬達總成組合而成。在車輛執行時,發動機驅動發電機進行發電,電量再經過逆變器補充到蓄電池中,而蓄電池為電動馬達供電,從而完成整套的驅動動作。這套系統的原理,看起來很簡單。但是,由於電池容量小、質量輕,車輛本身的負載也小,再加上日產電池的閃充閃放技術,有效提升了系統的效率,應用在A級車上,百公里綜合油耗可以控制在3L左右。
另外,日產e-POWER的車型還將高效能驅動電機作為e-POWER系統中的輸出部門,其峰值扭矩達到了500Nm以上,相比於其他混動車型的電機更高,而且這套電機的響應速度可達1/10000s,擁有更順暢強勁的提速效能。同時,由於發動機不參與驅動,這套系統也就沒有了發動機頻繁介入的振動和頓挫感,提升了NVH品質。
當然,除了效率更高、動力更強之外,日產的e-POWER融合動力技術由於不需要充電,所以省去了很多增程式車型的一些難點,提升了用車便利性。
比亞迪DM:國產混動先行者,能狂野能節油
從第一代DM技術問世以來,消費者對於比亞迪混動技術最大的印象,就是效能極強!想當初,一臺十幾萬的比亞迪秦DM,也能透過DM技術,帶來效能車快感。直到如今,比亞迪DM混動技術不斷完成著技術迭代,朝著更加完善、全面的目標進發。
在後來的技術改進中,比亞迪的工程師著力解決PHEV插混系統的一些問題,尤其是解決了虧電狀態下效率低的痛點。在後續的比亞迪DM-p混動系統中,工程師不僅新增了幾組電機,最佳化系統的效率和效能,同時還優化了邏輯。例如在搭載DM-p系統的比亞迪唐這臺車上,車輛的電池始終不會耗盡,在電池剩餘電量快低於20%的時候,發動機介入充電,為這套插混系統始終保持了足夠的電量進行車輪驅動。正是如此,比亞迪唐DM-p車型的平均油耗,遠低於同級別車型。
而在目前,比亞迪開發出了全新的DM-i混動系統。而這套系統,也創造性地定義了以電為主、以燃油為輔的電混架構,整體圍繞大功率電機驅動和大容量刀片電池功能為主。在大部分情況下,發動機的作用也是發電,只有在高速巡航時,才會使用發動機直驅。這套系統的思路,與豐田THS恰好相反。
在細節的技術路線上,比亞迪開發出了EHS電混系統,透過雙電機與驍雲發動機,組成了串聯+並聯的結構。簡單來說,它綜合了THS與i-MMD兩種混動系統的優勢,並且透過單擋直驅,大幅提升了各種工況下的驅動效率,一箱油,跑一千多公里不再是一件難事。
同時,在這套系統的基礎上,比亞迪還開發出了刀片電池技術。這一電池最大的特點,就是採用了更新的電池包結構,來提升電池的組合靈活性,並且提高了電池的熱交換效率;此外,磷酸鐵鋰的電池材質,也大幅提升了安全性。
所以,不難看出,如今的比亞迪DM混動系統,已經走出了兩種路子。一種是以DM-p為代表的“狂野性選手”,而另一種則是DM-i技術為代表的“極致節能型選手”。無論哪種動力方式,都能滿足不同消費者的使用需求。
長城DHT:一專多能,滿足不同車型對高效的需求
相比於前幾種混動系統,長城的DHT混動技術最大的一個特色就是“相容幷包”,在實踐的過程中,實現了“1-2-3”的組合路線,也就是“一套技術(DHT),兩種模式(HEV+PHEV)、三種動力(DHT100/DHT130/DHT130+P4電橋)”。
在基礎的技術路線上,長城DHT混動系統的基礎是,雙電機混聯結構,並且在發動機電動機的配合下,可以實現純電、並聯、串聯的變化。這樣的驅動模式,就相當於把目前已經存在的多種混動路線進行了融合。並且在此基礎上,可以根據不同排量的發動機、不同容量的電池組,帶來不同的混動體驗。
1.5L和1.5T發動機主要差別,就在於系統綜合功率不同,應用DHT一種技術,可以為A級車、B級車、C級車提供不同的動力配置。而根據電池容量的不同,劃分出了HEV車型和PHEV車型。但無論是哪種動力配置、怎樣的混動實現形式,它們都有一個共同特點,那就是效率更高。
長城DHT混動技術支援純電、並聯、串聯的多種驅動形式。純電不必多說,依靠電池供電,完全不用燃油機參與。DHT的並聯形式和豐田THS類似,透過發動機與電動機的協同發力,降低日常行駛過程中的油耗;而它的串聯行駛,也是透過發動機直驅實現的,但與本田i-MMD的單擋直驅又有所不同。
i-MMD的單擋直驅,主要目的是在高速巡航時,發動機處於高效區間,提升效率。而長城的DHT混動技術,則是高低兩擋直驅。不僅僅可以在高速巡航時,透過發動機直驅提升效率;在低速勻速行駛時,也能發動機直驅,從而進一步地穩定車輛的綜合能耗。所以,從目前的技術路線來看,長城的DHT技術雖然是最複雜的一套,但同時,也是更行之有效的路線。
結語
其實,從這一次的全球各大混動系統的盤點中,可以看出,為了在燃油與純電驅動兩個時代交替之際,找到更穩妥的過渡方式,各大車企都在不懈努力。從豐田的THS混動,到長城的DHT混動,其實各大混動系統之間並無明顯的優劣勢差異,有的只是技術路線和取向性的不同罷了。當然,令人欣慰的是,如今的中國車企,如比亞迪、長城等,都在技術上有了明顯的進步,擁有了不輸於海外車企的實力。