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清研科普 | 国产混动技术目前在什么水平?

2023-02-17 19:26:09·  来源:清研华科新能源研究院  
 
自2020年以来,国产自主品牌纷纷推出了自己的混动技术:比亚迪推出了 DM-i、吉利推出了雷神、长城有了柠檬 DHT。这些技术之间有什么关系?它们发展到什么水平了呢?带着这个问题,小编特意来请教研究院的专家。他微微一笑说道:“要回答这个问题,就要从混动

自2020年以来,国产自主品牌纷纷推出了自己的混动技术:比亚迪推出了 DM-i、吉利推出了雷神、长城有了柠檬 DHT。


这些技术之间有什么关系?它们发展到什么水平了呢?带着这个问题,小编特意来请教研究院的专家。他微微一笑说道:“要回答这个问题,就要从混动技术发展史来缕一缕了!


很多技术路线淹没在历史长河中,不再被人记起。比如说,现在大家只知本田iMMD,谁还记得更早的本田IMA?现在DM-i如雷贯耳,谁还会买DM1、DM2、DM3的产品呢?

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图1. 新能源汽车简史


那个年代,混动的头部基本上是日系三强在打架:丰田THS出手即巅峰,一直领先;本田一路波折,终于在iMMD上开花结果;日产剑走偏锋,走出了e-POWER的路子。此时的自主品牌,处于技术积累打磨阶段。


后来,擅长搞黑科技的通用汽车加入了THS阵营:一个行星齿轮不过瘾,它要用两个;模式太少不过瘾,它要加4个离合器。


不过在产品上未形成气候,也就不为人所知了。

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图2. 通用Voltec驱动系统示意图


串并联DHT分很多种,构成了自主品牌混动百花齐放的局面:


就比如说,本田iMMD、比亚迪DM-i和岚图梦想家插混版,是发动机单档直驱的DHT:

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图3. DHT——发动机单档直驱


长城柠檬DHT、广汽传祺GMC,是发动机两档直驱的DHT:

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图4. DHT——发动机两档直驱


吉利雷神混动,则为三档直驱的DHT,此处就不再作图展示了。


至于理想ONE、岚图FREE、问界M5、日产e-POWER,可以理解为发动机零档直驱(不能直驱)的DHT:

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图5.DHT——发动机零档直驱


可以发现,除了THS的技术路线之外,其它的混动技术路线走到最后,不约而同都来到了串并联的终点。那么,我们关心的问题本质上其实只有三个:


1. 和THS相比,串并联有何优劣?

2. 单档、两档、三档的串并联相比,有何优劣?

3. 增程式作为“零档”串并联,有何优劣?

1. 和THS相比,串并联有何优劣?

THS历史非常悠久,那时候电池、电机技术都很一般,而且也比较贵。所以丰田THS是一种以发动机为核心的混动方案,电池、电机都只是作为辅助,看重的是混动构型的精妙程度。

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图6. THS功率分配装置


丰田THS的优势在于精妙,劣势也在于精妙 —— 它很难单独强化某一方面的性能,也很难充分吸收行业发展的红利。比如,丰田HEV车卖得很好,口碑不错;但丰田PHEV就感觉是一个政策产物,销量不理想。


串并联不一样,可以灵活配置。比如,DM-i的纯电续航就有60公里、120公里、240公里多个版本 —— 从前电池贵,纯电续航就短一些;现在电池便宜了,把电池怼上去也有消费者买单。本田iMMD也可以做到这点,只是它没这么做,而丰田THS就不太好这么做。


DM-i加一个P4电机成了DM-p,动力性能瞬间也上去了。其它串并联也可以这么做,丰田THS就不太好这么做。


所以说,丰田THS从一开始就没什么问题,现在作为HEV也没什么问题。只不过,时代变化太快了,电池价格便宜到就连增程式都能卖出去了,那丰田THS作为一种过于精妙而不好乱改的混动构型,优势缩小、劣势渐显,攻守之势异也。


说起来,串并联和丰田THS相比,最大的优势就是配置灵活性,可以灵活地利用汽车电动化带来的红利。灵活性又叫环境适应性,优胜劣汰的自然选择中,活到最后的往往不是最强大的,而是最灵活的。

2. 一档、二档、三档DHT分别有何优劣?

从1档变成2档、3档,优势是显而易见的:


  • 动力直驱档:速比相对较大,动力较强,在车速35-65公里/小时介入时,既提高经济性也提高动力性;更高车速下的加速工况下也可介入,以提高动力性。

  • 经济直驱档:速比相对较小,在65公里/小时以上时介入,可以提高经济性、降低发动机噪音。


概括来说就是:中低速时采用动力档直驱,中高速时采用经济档直驱,以提高经济性;无论中低速还是中高速,急加速时都采用动力档直驱,以提高动力性。

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图7.  不同混动技术的车速 vs. 轮端驱动扭矩


相比1档直驱,2档和3档可以同时提高动力性与经济性,但这基于一个前提:换档没有代价。

然而实际情况是,换档是有代价的:

  • 成本上:多个档,多一些机械结构,成本要高。

  • 可靠性:更复杂一些,出问题的可能性也更大。

  • 平顺性:换档时如何做到驾驶员毫无感知,就像纯电车一样? 这需要大量的时间和技术经验的积累进行调教。

可以看到,成本、可靠性、平顺性都是需要技术积累的,需要慢慢改进的。所以,新势力搞2档、3档的难度很大,在这方面传统车企优势非常明显。

当然,市场和客户是否买单,还要看最终产品的体验。不能说档数越多就越好。

3. 增程式作为“零档”串并联,有何优劣?

增程式作为发动机不直驱的混动形式,根本的优势是可以更加自由地设计发动机:就比如日产e-POWER,它以放弃直连为代价,获得了发动机进一步的专用化、获得更高的热效率(日产目标是实现50%的超高热效率,但站在旁观的角度,不知道这个目标能否实现,何时能实现)。


显然,新势力并不是因为这个原因才使用增程式的,它们主要是想规避增加发动机直驱档位带来的成本、可靠性、平顺性问题。


这些问题,对新势力来说是问题,对传统车企来说也是问题。只不过,对二者来说,问题的难度不一样,从而让它们选择了不同的技术路线。

小编听完之后懂了:以前混动是日系天下,如今时代不一样了,自主品牌的混动技术也非常靠谱,如果试驾体验好就可以买!

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