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    若增程器热率达到45%,电传效率90%,增程高速油耗问题能否终结?

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    波波玩个车04-22

    先说结论,很困难。

    我们从增程和混动直驱两个大角度展开来讨论。

    先来讲增程,有三个增程的信息很重要:

    一、增程器绝大部分时间的能量传播路径并不是油-电-电机(增程器-发电机-逆变器-驱动电机),而是油-电-电池-电-电机(增程器-发电机-逆变器-动力电池-逆变器-驱动电机),综合效率折扣比想象中要高得多。

    二、增程器的核心优势就是在于其只需要发电,但往往最大热效率点和最大功率点并不重合,并且高速工况对发电诉求并没有想象中稳定(功率诉求会随着道路的阻力、上下坡、加速超车等情况变化),从而容易导致在高速工况下增程器无法在最高效的工作点稳定发电,自然没法保证时刻处在最高效区间。

    三、市场的技术背景决定了只选择增程路线的厂商,其实就是因为缺乏了发动机的技术储备(非传统厂商被迫只能选择做增程),用现有引擎打补丁的方式去做增程,没法实现热效率的极致提升。

    增程的第一和第二点可以放在一起讲。

    现阶段世界上的增程其实也主要细分为两种路线——

    1、小号电池+小功率电机(日系为主)

    2、中大号电池+中/大功率电机(国产为主)

    前者追求的就是低频充电场景下的低油耗,这是增程技术的最初定义和应用,小号电池只用于应对临时大功率诉求时的额外放电,日常使用大功率诉求的频次极低,增程器像内燃机一样,几乎时刻都在运作,能量传播路径几乎就是油-电-电机,转化效率很高。但是这样的增程形式无法采用大电机,因为小电池无法支撑起大电机的高功耗(效率优先的前提下,增程器的放电功率同样不会高),换句话讲,要造一台大车,就没法采用这套增程方案。

    后者是套了一个“没有里程焦虑”的大帽子之后,其实追求的是高频充电场景下的“少用油”。当前市场上绝大部分增程车都采用了“中号电池+中/大功率电机”的路线。大部分这类增程车主都是以电为主的出行方式,甚至跑个高速还愿意在服务区歇一歇充个电。这样的出行方式优势在于凸显出了用电的平顺,以及用电的低用车成本。但在能量传播路径上,效率是有很大折扣的。

    更重要的是,即便在高速工况下,动力诉求的还是会不断变化,但是增程器采用的发电方案往往就是以几个高效工况点发固定的电量,因为稳定发电的功率并不一定能匹配上变化的动力需求。比如为了让动力能时刻跟随并满足驾驶者诉求,增程器的发电逻辑会优先给到较大的发电功率,但实际的工况迅速切换为低功率诉求时,大部分增程器发出部分电量是进入电池的,然后这时候突然又来一个全功率请求,整套系统就需要大电流放电……电池会频繁充放电,效率自然就不会高。

    增程的第三点是个很现实的问题。首先是要想实现高效的直驱可太难了,任何一台有直驱能力的引擎,自身参数要过得去,且并不只是一味追求单点最高热效率的突破,而是需要大片高热效率的区间来确各工况下的高热效率。

    高效的引擎,往往都是主机厂自研的。对于很多初创的新势力企业而言,想要通过供应商渠道去采购一台回来,难于上青天。甚至想要采购一台合格的增程器,难度也比想象中大的多。

    此外,复杂的串并联机构还需要混动专用变速箱,车辆集成设计也需要考虑怎么能塞得下一套带直驱的发动机系统,而不是单单只考虑塞一个“充电宝”。

    在技术储备能力上,尤其是传统的发动机、变速箱领域,主机厂在发变研发和匹配上,不论是技术还是经验储备,都有着极大优势,凭借现有体系化竞争力,对新势力混动,形成降维打击一点不为过。

    从某些层面来讲,选择增程路线,其实是初创的新势力企业一种无奈之举。

    再来聊聊混动直驱,同样有几个信息很重要:

    一、高速工况对现有的电机特性并不友好,但是对发动机很友好,因为在低速、走走停停的工况下,效率极低,到了高速,匹配变速箱后效率可以有了阶跃式的提升。

    二、因此在混动专用发动机的加持下,低速多用电驱,高速主用直驱,才是当下优秀的混动解决方案。

    高速工况基本是现阶段电机的噩梦,电机的高效区间收窄,行驶阻力内部阻力增加,冷却系统需要加大功率散热等等因素,都导致了能耗的提升。

    相比较,传统的发动机驱动以120kph速度在平路上匀速行驶时,根据车重、风速、地面摩擦等不同条件,往往只需要输出20~30kW左右的功率,并且通过变速箱调节之后,发动机就可以轻松工作在35%以上热效率工况(相较于低速走走停停,不断加减速功率诉求大跨度变化的情况,平均工作热效率大概只有10%左右)。这里的关键点在于传统发动机本身就会针对高速工况做热效率优化,同时变速箱的存在,基本可以让发动机工况时刻运转在高效区间。

    那么用发动机在低速工况下油耗高,用电机在高速工况下电耗高,从追求能效的角度来看,最合适的解决方式就是低速电驱+高速(发动机)直驱。

    混动的技术路线在此前的内容里我们已经提过很多次了,低速电驱+高速直驱的方案,行业内已经有了典型的技术方案和代表,通过单挡混动专用变速箱,其控制逻辑是低速工况下基本不介入(80km/h以下的工况基本采用增程),高速工况结合实际条件和SOC再控制是否进入直驱。

    这类技术方案的实测的超低油耗数据也优秀的驾驶体验也能证明,这是对高速保留直驱的必要性的强有力佐证。它的优势就是能效至上,相较于增程,高速工况的能效问题被进一步优化。

    不过为了匹配更多用户的体验诉求,混动的发展势必也是多元化的。比如在全域工况下,如果不仅对车辆有更高效能追求,还需要车辆能给你更强动力储备要求或者说有更强车辆负载能力诉求的话,就有了另一类混动技术路线——多挡DHT路线。

    前文讲到其实发动机系统在高速工况下是很有优势的,其中一块优势就来源于变速箱,相较于单挡混动变速箱方案,多挡DHT(2挡或者3挡)一方面在高速工况下,使得发动机工况尽可能运转在高效区间;另一方面,通过变速箱调节功率,让DHT方案驱动系统的动力储备更为充足,再加速能力更强,极速可以更高(本意并非提升极速,而是高极速可以让高效区覆盖的车速范围更大)。

    换句话讲,多挡DHT可以进一步优化混动的各项工况。

    综上,结论其实已经很明显了,其实不论效率优先的混动方案,还是DHT带来的额外动力诉求满足,只要可以直驱,在现阶段高速工况下,都有着对增程式的显著优势,这,是机械的原生魅力。

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