[愛(ài)卡汽車(chē) 技術(shù)解析 原創(chuàng)]
純?nèi)加蛙?chē)往電池電動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)換有一個(gè)過(guò)渡，那就是混合動(dòng)力。在外部環(huán)境刺激下，電動(dòng)車(chē)普及速度大幅加快，混合動(dòng)力陷入尷尬境地，純?nèi)加蛙?chē)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)車(chē)還需要過(guò)渡嗎？隨著“雙積分"政策調(diào)整，低油耗車(chē)型出現(xiàn)在文件中，這個(gè)疑問(wèn)被打消了。低油耗車(chē)型本是一個(gè)油耗指標(biāo)，混合動(dòng)力可以輕松滿(mǎn)足這個(gè)指標(biāo)，鼓勵(lì)車(chē)企生產(chǎn)低油耗車(chē)型實(shí)際上就引導(dǎo)發(fā)展混合動(dòng)力，因此國(guó)內(nèi)外品牌紛紛加快推進(jìn)混合動(dòng)力車(chē)型落地。
借政策東風(fēng)，比亞迪電動(dòng)車(chē)一路高歌猛進(jìn)，但最近卻一改往常做法，高調(diào)發(fā)布了一個(gè)全新的混合動(dòng)力系統(tǒng)，這就是前不久刷屏的DM-i超混。上汽也早早推出了自己的混合動(dòng)力系統(tǒng)，并且不斷更新迭代。從產(chǎn)品和技術(shù)層面看，中國(guó)品牌非常重視混合動(dòng)力，很早便開(kāi)始布局，但作為后起之秀，想要從混合動(dòng)力市場(chǎng)分一杯羹，必須得與強(qiáng)大的對(duì)手正面競(jìng)爭(zhēng)。
一提混動(dòng)就容易聯(lián)想到豐田，截至2020年1月，豐田混合動(dòng)力全球銷(xiāo)量超過(guò)1500萬(wàn)，這個(gè)數(shù)字令對(duì)手無(wú)法企及。豐田混動(dòng)能取得成功，最大的功勞來(lái)自于THS-II混合動(dòng)力系統(tǒng)，這套混動(dòng)系統(tǒng)至今仍是行業(yè)標(biāo)桿。有人會(huì)感到困惑，世界上有這么多混合動(dòng)力，為什么消費(fèi)者只買(mǎi)豐田的單？這個(gè)困惑可以從本田那找到答案。
1997年，豐田普銳斯問(wèn)世，混合動(dòng)力市場(chǎng)表現(xiàn)超乎預(yù)期，眼看豐田搶得先機(jī)，本田毫不猶豫跟牌了。1999年，本田推出搭載IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)的Insight車(chē)型，這是既豐田THS后，第二種大規(guī)模量產(chǎn)的混合動(dòng)力技術(shù)。到2005年，本田IMA混合家族已經(jīng)初具規(guī)模，但是銷(xiāo)量始終無(wú)法企及豐田，難道本田會(huì)技不如人？了解本田混動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)化史，可以大概了解各種混合動(dòng)力的優(yōu)缺點(diǎn)，然后也會(huì)明白國(guó)產(chǎn)混動(dòng)究竟處在哪個(gè)階段。
說(shuō)到IMA混合動(dòng)力家族，最具代表性的是2006款本田思域混動(dòng)，這是一臺(tái)極其特別的本田，骨子里帶著不服輸?shù)木瘛?/p>
既然是一款本田混動(dòng)，自然有別于豐田的技術(shù)思路。思域混動(dòng)只有1個(gè)電機(jī)，它安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間，如今48V輕混的ISG電機(jī)布置與它非常相似，當(dāng)時(shí)可是一個(gè)相對(duì)超前的方案。
混合動(dòng)力省油，首先得有一臺(tái)高效率發(fā)動(dòng)機(jī)，思域混動(dòng)雖搭載了一臺(tái)名氣不怎么大的1.3L發(fā)動(dòng)機(jī)，但它幾乎把當(dāng)時(shí)本田最先進(jìn)技術(shù)用了個(gè)遍。
混動(dòng)省油是因?yàn)樗鼙荛_(kāi)或改善發(fā)動(dòng)機(jī)低效工作，IMA動(dòng)力系統(tǒng)省油原理都顯示在運(yùn)轉(zhuǎn)模式圖上。不過(guò)，細(xì)看會(huì)發(fā)現(xiàn)IMA運(yùn)行模式有些地方的描述自相矛盾，例如緩慢勻速行駛，IMA電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛純電行駛，引擎已關(guān)閉為何還要開(kāi)啟閉缸模式？問(wèn)題出在IMA的結(jié)構(gòu)上。
從IMA運(yùn)轉(zhuǎn)模式可以看出混動(dòng)省油的原理，起步、緩慢勻速行駛（蠕行）、輕微加速以及較快加速（急加速），正好是發(fā)動(dòng)機(jī)低效工作點(diǎn)，此時(shí)IMA電機(jī)介入工作，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)避開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)低效工作點(diǎn)。純電緩慢勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力同樣會(huì)消耗電機(jī)輸出功率。本田想到一個(gè)辦法，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后所有氣缸開(kāi)啟閉缸功能，減少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)阻力。
思域混動(dòng)為何城市工況被普銳斯輕松拉開(kāi)1升油的差距？根據(jù)混動(dòng)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，1個(gè)電機(jī)只能算并聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，電機(jī)發(fā)電就沒(méi)其它電機(jī)能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛，而當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)又沒(méi)有電機(jī)可以發(fā)電。普銳斯不一樣，它有2個(gè)電機(jī)，同樣擁堵的路況，發(fā)動(dòng)機(jī)不直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，而是驅(qū)動(dòng)其中一個(gè)電機(jī)發(fā)電，為另一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，因此普銳斯發(fā)動(dòng)機(jī)處于比較單一且高效的狀態(tài)。
電池虧電電機(jī)停止工作后，思域混動(dòng)1.3L發(fā)動(dòng)機(jī)不但要在低效工況下驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，還要驅(qū)動(dòng)IMA電機(jī)發(fā)電，這種情況在擁堵的市區(qū)很常見(jiàn)，油耗也就上去了。
思域混動(dòng)的電機(jī)功率僅15kW，正常運(yùn)轉(zhuǎn)能幫的忙也不大，大多數(shù)情況下還得靠1.3L發(fā)動(dòng)機(jī)挑起重?fù)?dān)，所以得保證發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷范圍動(dòng)力性能，不然動(dòng)力會(huì)非常肉，因此沒(méi)法像豐田混動(dòng)那樣采用模擬阿特金森循環(huán)的高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)（阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩小功率低）。
搭載THS-II混合動(dòng)力系統(tǒng)的普銳斯油耗低，不單是因?yàn)椴捎冒⑻亟鹕h(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，2個(gè)電機(jī)組成的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)（也叫混聯(lián)）混合動(dòng)力系統(tǒng)才是關(guān)鍵。并聯(lián)結(jié)構(gòu)的功能本田IMA已經(jīng)展示過(guò)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)兩者都可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，也可以一同驅(qū)動(dòng)。
串聯(lián)結(jié)構(gòu)功能單一，只能讓電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。而硬件上它必須有2個(gè)電機(jī)，一個(gè)發(fā)電機(jī)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因此成本較高。串聯(lián)結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在這扮演的角色從驅(qū)動(dòng)車(chē)輛變?yōu)轵?qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電供驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這也就是增程式電動(dòng)車(chē)。
雖然感覺(jué)多此一舉，但串聯(lián)結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)只需在高效恒定運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，因此怠速、起步、蠕行、急加速等汽油機(jī)廢油工況可以完全避開(kāi)，省油就是這么來(lái)的，在串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)中汽油機(jī)再也不會(huì)在擁堵環(huán)境下徒勞無(wú)功了。
只要保持中高速巡航，發(fā)動(dòng)機(jī)便處于高效工作點(diǎn)，因此發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛效率最高，純電行駛反而不省油。但串聯(lián)結(jié)構(gòu)只有純電這一種驅(qū)動(dòng)模式，沒(méi)法切換成發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。
技術(shù)宅的反擊—i-MMD
豐田THS是最早量產(chǎn)的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力，本田隨后也改變方向，研發(fā)了全新的雙電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，這就是今天我們所熟知的i-MMD，它也串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
理想的混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，配上高效率發(fā)動(dòng)機(jī)，i-MMD幫本田在混合動(dòng)力上打了個(gè)翻身仗，這回本田總算可以跟豐田扳手腕了。本田混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)化史，實(shí)際上就是在不同結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力系統(tǒng)中摸索，最終升級(jí)為串并聯(lián)結(jié)構(gòu)后，燃油經(jīng)濟(jì)性才終于超過(guò)豐田THS-II。
混合動(dòng)力劃分方式很多，比如按發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、變速器的布置結(jié)構(gòu)分為串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)（混聯(lián)），也可以根據(jù)混合程度分為微混、輕混、全混（強(qiáng)混），不過(guò)按結(jié)構(gòu)劃分最簡(jiǎn)單明了，長(zhǎng)篇大論介紹豐田和本田的混動(dòng)后，混動(dòng)的特點(diǎn)也算略知一二，現(xiàn)在終于可以聊國(guó)產(chǎn)混合動(dòng)力了。
國(guó)產(chǎn)混合動(dòng)力性?xún)r(jià)比高、工信部油耗低、賬面數(shù)據(jù)搶眼，但名氣不高銷(xiāo)量平平，宣傳也敗給了海外品牌，豐田給THS-II取了個(gè)通俗易懂的中文名“雙擎”，本田將i-MMD稱(chēng)作“銳·混動(dòng)”，而國(guó)產(chǎn)混合動(dòng)力幾乎沒(méi)有一個(gè)容易記住的名字，但這不妨礙我們了解國(guó)產(chǎn)混動(dòng)。
聊國(guó)產(chǎn)混動(dòng)必須得從上汽說(shuō)起，2013年，上汽推出了榮威550插電混動(dòng)版，除了高達(dá)23.98萬(wàn)的售價(jià)外，沒(méi)給人留下多少印象，但550插電混動(dòng)所采用EDU電驅(qū)動(dòng)變速箱卻是國(guó)產(chǎn)混動(dòng)劃時(shí)代技術(shù)。
上汽EDU英文譯名電驅(qū)動(dòng)單元，但國(guó)內(nèi)宣傳叫電驅(qū)動(dòng)變速箱，除了名字與變速箱沾邊外，EDU并非傳統(tǒng)意義上的變速箱，不過(guò)為了便于稱(chēng)呼，文中還是用電驅(qū)動(dòng)變速箱這個(gè)名字。
上汽EDU和本田i-MMD設(shè)計(jì)思路比較相似，不過(guò)i-MMD所具備的功能EDU都有，并且還多了一個(gè)2擋切換。C1和C2之間是一個(gè)2擋AMT變速箱，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)AMT變速箱處理后傳遞至車(chē)輪。國(guó)產(chǎn)豐田雙擎以及本田銳·混動(dòng)，只有一個(gè)固定傳動(dòng)比，上汽EDU理論上能覆蓋更多使用場(chǎng)景。
盡管也是串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，上汽EDU燃油經(jīng)濟(jì)性并未超越豐田THS-II。原因有很多，榮威550插電混動(dòng)比普銳斯足足重了300多公斤，豐田1.8L阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率更高，普銳斯制動(dòng)能量回收更高，剎車(chē)過(guò)程中先用電機(jī)制動(dòng)，不足部分由剎車(chē)系統(tǒng)補(bǔ)，而榮威550插電混動(dòng)是電機(jī)與剎車(chē)同時(shí)制動(dòng)，電機(jī)能量回收比例低。
到了雷克薩斯GS450H這個(gè)級(jí)別，豐田才在THS-II的驅(qū)動(dòng)電機(jī)配備2擋變速，以保證GS450H達(dá)到豪華品牌應(yīng)有的動(dòng)力性能。
EDU電驅(qū)動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超前，但上汽為這套混合動(dòng)力系統(tǒng)做的配套工作并不夠，采用EDU電驅(qū)動(dòng)變速箱的車(chē)型，雖然燃油經(jīng)濟(jì)性在中國(guó)品牌中屬于第一梯隊(duì)，但與合資品牌混合動(dòng)力相比還是欠點(diǎn)火候。第一代EDU油耗不如豐田本田，動(dòng)力數(shù)據(jù)也不夠搶眼，價(jià)格也沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。
第二代EDU—化繁為簡(jiǎn)
基于上述原因，第二代EDU改變思路，選擇了更適合普通汽油機(jī)的并聯(lián)式結(jié)構(gòu)。第二代EDU只有1個(gè)電機(jī)，按照之前方法分類(lèi)，一定是并聯(lián)結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力系統(tǒng)。
既然是普通發(fā)動(dòng)機(jī)，仍然得保留傳統(tǒng)變速箱，但問(wèn)題來(lái)了，電機(jī)配4個(gè)擋意義何在？可能是吃了第一代的虧，第二代EDU需要很強(qiáng)的賣(mài)點(diǎn)，比如動(dòng)力性能，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)就需要大功率電機(jī)，假設(shè)電機(jī)只有一個(gè)擋位，只能在小部分使用場(chǎng)景效率高。一旦電機(jī)可以選擇多個(gè)擋位，在加速、巡航、制動(dòng)能量回收中都可以達(dá)到較高效率，一定程度彌補(bǔ)了并聯(lián)結(jié)構(gòu)的不足。
從最終結(jié)果看，10速EDU完全能夠比肩第一代技術(shù)，油耗相當(dāng)加速性能更好，售價(jià)反而降低了。繼續(xù)采用第一代技術(shù)，也許能實(shí)現(xiàn)更低的油耗，但市場(chǎng)投入與回報(bào)不一定成正比。
在中國(guó)品牌陣營(yíng)中，比亞迪混合動(dòng)力無(wú)疑是成功的，秦DM、唐DM、宋DM一系列具有代表性產(chǎn)品，使比亞迪新能源車(chē)名氣大增，不過(guò)給人留下印象更多是加速快動(dòng)力強(qiáng)，而比亞迪DM系統(tǒng)對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)還是比較陌生。
盡管早期的比亞迪造車(chē)經(jīng)驗(yàn)不豐富也沒(méi)啥技術(shù)儲(chǔ)備，但初生牛犢不怕虎，比亞迪一開(kāi)始就想挑戰(zhàn)造車(chē)最高境界。業(yè)內(nèi)把造車(chē)難度分為三類(lèi)，純電動(dòng)車(chē)＜燃油車(chē)＜混合動(dòng)力，混合動(dòng)力其實(shí)就是將燃油車(chē)和電動(dòng)車(chē)結(jié)合。換個(gè)角度看，混合動(dòng)力并不像純電動(dòng)車(chē)那樣容易普及。
比亞迪當(dāng)時(shí)研發(fā)和制造技術(shù)有限，F(xiàn)3DM動(dòng)力系統(tǒng)體積非常大，實(shí)際性能與期望值相差甚遠(yuǎn)，但F3DM為比亞迪埋下了混合動(dòng)力的種子。
除了快還是快—第二代DM
比亞迪秦100的快很簡(jiǎn)單很粗暴，在6速雙離合變速箱輸出軸上配了1臺(tái)大功率電機(jī)，電機(jī)最大功率110kW，與大眾EA211 1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，既然只有1個(gè)電機(jī)，那妥妥的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
比亞迪秦100采用雙軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)不在同一軸），因?yàn)殡姍C(jī)本身功率大，一旦電量耗盡，發(fā)動(dòng)機(jī)一邊拖著車(chē)身一邊帶著大電機(jī)跑非常吃力。而電機(jī)與變速箱輸出軸剛性連接，只有一個(gè)固定擋位，高速行駛電機(jī)扭矩弱效率低，說(shuō)到這可能就明白上汽10速EDU的意義了。
打個(gè)大補(bǔ)丁—第三代DM
有了2個(gè)電機(jī)，那么是否屬于串并聯(lián)結(jié)構(gòu)？嚴(yán)格上來(lái)說(shuō)不屬于，因?yàn)榈谌鶧M的BSG電機(jī)功率只有25kW，幾乎沒(méi)法像增程電動(dòng)車(chē)那樣在任意速度內(nèi)純電行駛。不過(guò)有了25kW的BSG電機(jī)后，秦Pro DM怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能驅(qū)動(dòng)BSG電機(jī)發(fā)電，再遇到電量耗盡的擁堵路況，油耗會(huì)比上代低。
唐DM比較特別，它其實(shí)是分軸并列式混合動(dòng)力，一般的并聯(lián)混合動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)變速箱集成在一塊，而分軸式并聯(lián)則是電機(jī)獨(dú)立出來(lái)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，唐DM前橋由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，后橋由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這種布置可以增加牽引力，同時(shí)提高電機(jī)效率，因?yàn)殡姍C(jī)不用考慮發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。除唐DM外，沃爾沃XC90插電混動(dòng)也是類(lèi)似的布置。
回歸原點(diǎn)—DM-i超混
在并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)摸爬滾打8年后，比亞迪終于推出了一個(gè)像模像樣的串并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，這就是DM-i。DM-i實(shí)現(xiàn)了本田i-MMD一樣的功能，但混合動(dòng)力系統(tǒng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)略有不同，除串并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)外，比亞迪還針對(duì)性的開(kāi)發(fā)了驍云1.5L高效率發(fā)動(dòng)機(jī)，有一臺(tái)這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，才能真正發(fā)揮DM-i的全部?jī)?yōu)勢(shì)。
當(dāng)年的混合動(dòng)力與如今的電動(dòng)車(chē)處境非常相似，它們的價(jià)格讓人望而卻步，當(dāng)混合動(dòng)力與純?nèi)加蛙?chē)之間的差價(jià)縮小到完全可以接受的范圍，那么混合動(dòng)力已經(jīng)成功了，這就是比亞迪正在干的事。
編輯總結(jié)：
上汽EDU技術(shù)演變很大，第一代EDU固然很好，但與之配套的發(fā)動(dòng)機(jī)和電控要求也很高，可靠性、燃油經(jīng)濟(jì)性、成本等方面超越豐田和本田難度不小。第二代EDU雖然功能不如第一代多，但更適合上汽如今的布局，成本可控賣(mài)點(diǎn)又足。兩代EDU的設(shè)計(jì)都具有前瞻性技術(shù)含量高，需要很高的配套能力，從兩代EDU發(fā)展歷程看，上汽的混合動(dòng)力系統(tǒng)完全可以與合資品牌競(jìng)爭(zhēng)，不過(guò)過(guò)去一段時(shí)間國(guó)內(nèi)政策不鼓勵(lì)發(fā)展自己式混合動(dòng)力（不依賴(lài)外部電網(wǎng)供電），而是補(bǔ)貼插電混動(dòng)（PHEV），所以上汽也沒(méi)什么動(dòng)力去研發(fā)設(shè)計(jì)與豐田本田思路類(lèi)似的混合動(dòng)力（HEV），這是一個(gè)小遺憾。
DM-i對(duì)于比亞迪是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以往的DM系統(tǒng)最大的賣(mài)點(diǎn)是動(dòng)力性能，并聯(lián)式插電混合動(dòng)力很適合歐洲駕駛環(huán)境，為了提高動(dòng)力性能，不得不堆砌硬件，比如升級(jí)大功率電機(jī)和大容量電池，成本隨之上升，若不是比亞迪自己生產(chǎn)電機(jī)、電池和電控，秦100、秦Plus DM和唐DM價(jià)格會(huì)非常夸張，這也是其它廠商沒(méi)有效仿比亞迪的原因。 DM-i的到來(lái)使比亞迪摒棄了以往的思想，把提高燃油經(jīng)濟(jì)性降低成本作為混合動(dòng)力首要目標(biāo)，使得比亞迪混合動(dòng)力競(jìng)爭(zhēng)力再次提升。
精彩內(nèi)容回顧：
實(shí)測(cè)加速4.34s 試駕2021款比亞迪唐DM
