節能汽車在中國面向未來15年甚至更久的汽車產業規劃中,是一個非常重要的產品種類。
在2016年第一版節能與新能源汽車技術路線圖中,政策制定方就提出了在2020年、2025年和2030年三個節點,節能汽車市佔率規劃目標分別是30%、40%和50%。在去年10月份更新的第二版節能與新能源汽車技術路線圖中,提出了到2035年,節能汽車達到50%市佔率的目標。
所謂節能汽車,指的是以內燃機為主要動力系統,綜合工況燃料消耗量優於下一階段目標值的非插電式混合動力汽車。國內市場上,能夠買到的節能汽車主要是歐洲、美國和中國本土車企推出的搭載48V電機的輕型混合動力車(MHEV),以及本田IMMD、豐田THS混合動力系統汽車(HEV)。
然而現實非常骨感,2020年,國內上百款MHEV和HEV累計銷量僅約為74萬輛,市佔率僅為3.7%。今年上半年,MHEV和HEV銷量並沒有明顯好轉,反而是比亞迪DMI插電式混合動力因為牌照、購置稅和購入成本低等原因異軍突起。
節能汽車技術路線出現問題了嗎?筆者認為並非如此,在未來很長一段時間,內燃機是汽車不可或缺的關鍵動力單元,最近國慶假期純電動車排隊4個小時充電,就證明了這一點。
需要說明的是,電動車排隊充電,看起來是配套措施不健全的問題,但歸根結底是技術的問題。電動車想要想燃油車一樣便捷地補能,不僅僅需要電動車電池、電控、充電技術的進步,還需要配套電網的升級。隨著電動車數量的增多,類似的問題還會進一步增加,並且短時間很難緩解。
那麼為什麼節能汽車並沒有因為企業密集的產品推出而快速壯大?筆者認為原因在於成本、體驗和節油效率三個方面。
以48V電機為主體的輕型混合動力系統是目前裝車量最大的技術方案,它結構相對簡單,增加的零部件不多,主要針對車輛怠速和剛剛起步的時候進行最佳化。簡而言之,車輛在怠速和剛起步的時候用電驅動,之後的行駛狀態下用油來驅動。理論上,MHEV可以比同排量燃油車每百公里節省0.7升~1升油。
行業內曾非常看好48V MHEV技術方案,研究機構IHS Markit曾釋出一份報告,稱48V會在中國市場迎來高速發展,到2025年相關車型銷量達到1050萬輛。
但現實中,由於發動機頻繁啟動和熄火所帶來的震動和噪聲問題,以及純電模式下空調製冷效果減弱的問題,許多車主在使用中經常是上車就關閉了48V系統,把發動機啟停功能保持在關閉狀態。現實的效果是,48V系統並沒有充分達到省油的目的,反而增加了車主的抱怨。所以在整個2020年,中國搭載48V系統的MHEV車型的總銷量只有33萬輛,市佔率約為1.6%。
相比之下,豐田和本田的HEV稱得上“真香”,無論本田IMMD還是豐田THS系統,節油效率都非常顯著,也沒有發動機頻繁啟停的噪聲震動問題,缺點則在於燃油車和混合動力車購買價格相差2~3萬元。折算成油費,相當於3年左右的費用支出,這讓對成本較為敏感的使用者望而卻步。
最近,東風日產釋出了“100%燃油發電,100%純電驅動”的e-Power技術方案。不同於歐洲車企基於P2架構打造的PHEV,也不同於兩田殊途同歸的混合動力技術,e-POWER開創了一種完全不同的“機電混合”形式。不同於透過離合器或行星齒輪打造的兩田HEV車型,日產e-POWER結構非常簡單,由汽油發動機帶動發電機發電,電力儲存到電池中,電池電量透過逆變器直達驅動電機,驅動電機驅動車輛行駛。
在這種工作邏輯下,e-POWER系統實現了100%純電行駛,因為發動機始終處於最經濟的工作區間,只需要以恆定轉速為電池充電。同時,e-POWER不需要充電,省去了充電的麻煩;也不需要一個大的電池包,僅僅配備了容量僅1.5kWh的小電池,有效改善了製造成本。技術上的難點則在於需要一臺高效、省油的內燃機,一部高效的電動機,以及一個支撐快充快放的電池和能量控制邏輯系統。
在日本JC08工況測試中,搭載e-POWER的Note車型實現了百公里2.68升的油耗表現,作為對比同級別的豐田Vitz,同樣日本JC08工況,在採用THS混動的情況下,百公里油耗為2.91升。
過去數年裡,日系混動車在油耗方面表現有口皆碑,但複雜的機械機構、居高不下的電池成本,讓日系混動的價格並不算親民,這在一定程度上制約了日系混動發展的速度。e-POWER由於成本更加可控,有更大的突圍機會。