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比亚迪、长城、日产......“增程”混动怎么突然受欢迎了?

翰海 2021-04-28 17:21:51

比亚迪推出了DM-i,长城有了DHT,他们在低速工况下都以串联混动增程为主,东风的高端品牌岚图也主推增程,而日产在上海车展上正式引进了e-POWER混动更是纯纯的增程,在加上热议不断的理想ONE,似乎一时间增程式方案成为了混动车领域新的宠儿。这种曾被称为“淘汰技术”的方案又是凭什么重新成为市场焦点?


核心在于妥协,实现效率、成本、功能的平衡。增程方案的确不是很先进,但它的节油能力,成本综合素质却相当不错。


★ 先简单了解一下这几种“增程”混动


增程式为串联混动,发动机与车轮之间没有机械连接,只用来驱动发电机发电,发出来的电供给电池或者驱动电机,全程由驱动电机驱动车辆,理想ONE、日产e-POWER就是如此的结构。


而比亚迪DM-i和长城DHT严格来讲,并不算是增程式,他们和本田i-MMD相同,属于离合器切换型的混联混动架构,不仅具有增程式的串联模式,同时也具有发动机直驱与电机共同驱动的并联模式。只是在日常使用中,在大部分工况下,它都采用了增程模式。


比亚迪、长城、日产......“增程”混动怎么突然受欢迎了?

上 i-MMD方案,下 增程式方案

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比起纯增程方案,i-MMD、DM-i在发动机和发电机连接之后,增加了一个离合器和一条传动轴连接车轮,而驱动用的电动机则在另一条传输路径上。离合器脱开,发动机和传动系统之间没有机械连接,电动机驱动,此时可以实现电池供电的纯电驱动,也可以实现发动机→发电机→电动机的串联驱动增程模式。离合器闭合,发动机可以直接驱动车轮,也可以实现与电动机一同发力的并联驱动。


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而长城DHT增加了一套两档变速箱,拓展了发动机直驱的范围。


★ 妥协:纯内燃到混动,对内燃机技术壁垒的妥协


传统方法提高燃油经济性是做加法,工程师争取让发动机在更宽广的范围内都可以有高效率。他们为此努力了上百年,但近来他们越发感觉,想要再进一步太难了。于是他们妥协了,他们换了个思路,既然没法把发动机整体效率拓宽,那就试试让行驶时用到的工况变窄。


就像是解多元方程用消元法一样。混动系统把原本燃油车动力系统需要考虑到的方方面面如怠速、高速、急加速、低速启停等等进行消元,最终转化为解二元或者一元方程。


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比如THS通过调速与功率分流,让发动机尽可能运转在一个较为固定而狭小的高效区间。而增程式这种就更是专制,让发动机始终工作某一个固定的工况点上,就好像流水线中的工人,只需要重复进行同一项工序,自然比起全手工打造更加高效。


★ 平衡:花小钱办大事才是混动应该干的


建流水线本身会有成本,遇上一些本来就简单的工作,建一条流水线还不如让工人手工做更快更便宜。比如增程式遇上高速匀速路况就抓瞎了,发动机明明很高效,能量但却还是需要在发电机电动机之间转一圈。


因此i-MMD、DM-i相比较增程式,就多一个判断,如果工作足够简单(比如高速匀速),就会让发动机直接工作,不单独建流水线了。因为只增加了一条传动轴和一个离合器,成本低损耗小,这种就相当于花了5分的成本,将节油成绩从70分提高到了90分,那肯定就是赚的。


这是正面案例,那么反面案例有没有呢?


有,比如通用。他不满足于90分的成绩,他想着,既然THS和i-MMD各有优缺点,那么为什么不把他们综合一下呢。于是,理论上最强大、功能最全、性能最优的混动系统,应用于凯迪拉克CT6混动版上的EVT诞生了。


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双电机、三行星排、五离合器。通过离合器的开闭组合、两台电机、一台发动机的理论上可以实现20种不同的工作模式,实际应用中也有13种工作模式。


同时拥有离合器和行星齿轮组,它既可以实现THS那样电机、发动机转速转矩的动态分配,也可以形成如i-MMD那样100%的串联与并联,还能完全与驱动系解耦实现原地发电,不论是低速、高速、抑或高低速情况下的纯电动都能够有对应的模式。从而可以解决THS高速反而比低速耗油,纯电动行驶效能差车速低的问题,也解决i-MMD无法动态调节发动机转速,动态功率分流的问题。


这么厉害!通用的这套混动系统就是终极解决方案了?并不是,在实际应用中,通用的混动并没有得到市场的认可。它的效能也并非如想象中的那么高。理由很简单,更多的行星排和离合器虽然提高了整套系统理论的节油潜力,但每多一个部件,都会增加了整套系统的重量与损耗,堆叠多了,提升还没有损耗多,更别说那还是潜力,需要足够精细的匹配才能够发挥作用。


就好像一个考生花了100分的力气,把考卷写的密密麻麻,最终有了得93分的潜力,但可是因为卷面不整洁,被倒扣了5分,反而实际得分比起THS、i-MMD更低。


这两个案例的对比便很鲜明。做到80分90分不难,难的是花了多大的代价。THS、i-MMD为代表的功率分流和离合器切换混联混动之所以能够成为混动的神,便是因为它以最为简单的结构实现了90分的效果。


而且不论什么技术,发展到一定程度,边界成本都提升迅速,想要在90分以上继续提高,花费的代价就会直线上涨,得不偿失。这就需要车企进行平衡、妥协与取舍,寻找那个最美的黄金比例,这简直就是一种艺术。


DM-i、DHT、i-MMD这样的以串联为主的混动系统能够成为香饽饽。就是因为他们结构简单,不仅不需要变速箱,连行星齿轮也不需要,只要离合器加传动轴,成本低,便可以实现较好的节油效果。


★ 平衡:面面俱到没必要,抓住需求是关键


需要注意的是,DM-i、i-MMD这样的混动系统绝不是一种非常强大的混动系统,在高速直驱时,因为没有多档位变速箱,车速与转速直接挂钩,车速越快,转速越高,也就越偏离既定的高效点。这就导致采用这种混动结构的车型车速一旦超过一个阈值,能效便会急剧下降。


但这并不影响什么。因为在实际用车环境中,最高车速也就120km/h,而且油耗测试也不涉及更高的车速。所以,车企使用这类混动方式,便是主动放弃了更高车速的使用环境,只用50分的力气,得90分就是优,何必去争100分。


★ 取舍:如无必要勿增实体


比亚迪DM-i上用的那台1.5L骁云发动机就是一个典型的例子。43%的超高热效率,看上去有些不可思议。一方面它采用了大量技术手段来实现这一点,比如15.5高压缩比,阿特金森循环、废气EGR、变排量机油泵、分体冷却等等。


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但另一方面这台发动机又显得有些落后。比如它采用了进气歧管喷射而非缸内直喷、仅有进气侧有VVT,排气侧没有,更别说什么可变升程,可变压缩比,输出更是仅为109PS、135Nm。但没关系,因为它不需要武装到牙齿,它不需要承担很重的驱动任务,不需要拥有宽广的扭矩平台,只需要满足很小的工作范围内效率高就行。


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甚至这台发动机连皮带轮系都取消了,空调压缩机、水泵等等都需要依靠电池驱动,这一点放在传统发动机上是不可想象的。但正是因为DM-i主动放弃了去优化更多工况下的发动机特性,这台发动机只需要工作于小范围的工况区域,大部分情况下作为发电机使用,放弃大部分工况,换取峰值工况点的辉煌。成就了骁云发动机的高燃效也成就了DM-i高效的节油能力。


如无必要,勿增实体,一招鲜也能吃遍天,这句话在汽车行业也是适用的。


★ 取舍:技术路线服务于车企定位


这种增程式混动还有一层取舍:是否需要变速箱。比亚迪的DM-i没有多档位的变速箱,而长城的DHT则配备了一台两挡变速箱。多增加一套变速箱肯定会有效率的损耗,但也可以拓展发动机的直驱范围。长城为什么选择加,而比亚迪却选择不加?


这就和两家车企不同的定位有关。比亚迪自身的优势在于电驱动,所以比亚迪可以将DM-i定位成插电混动,并且为了插电混动独立开发一台专用的只追求峰值效率的发动机。不论企业发展路线,舆论环境,比亚迪都可以没有负担地奔向新能源。


比亚迪、长城、日产......“增程”混动怎么突然受欢迎了?


而长城燃油车是基本盘,它不可能抛弃燃油车用户,为了油耗积分,因此需要DHT既可以做插混也可以做如丰田那样的非插电混动。而非插电混动电池小,能力低,自然意味着发动机需要承担起更多的输出工作,两挡减速器便可以充分提高发动机驱动的效能。


DM-i与DHT的结构差异便是来源于车企各自的需求。一个以电驱动为主,一个以内燃机为主他们各自妥协于企业的发展线路,看似简单的结构,其中蕴含的取舍哲学,让车辆工程散发出迷人的光辉。汽车设计是一种进行妥协、寻找平衡的艺术,没有最完美的,只有最合适的。


来源:踢车帮

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