新时代的智能混动,应该是什么样的?

动点时讯 保险理财 2024-05-16 74417

如果说当下的电混是「新时代智能混动」,那么相较于老一代的混动,我认为核心的进化就应该是能“更智能地解决消费者痛点”

过去的混动或许确实因为各方面因素的限制,“为混动而混动”的成分偏高,各方面体验无法都尽如人意,但经过这些年的技术迭代,消费市场也日趋成熟,「新时代智能混动」也正式站上了时代的大舞台。

我在2017年,就曾是凯迪拉克CT6 PHEV产品车主,那是一套极其复杂的,集功率分流,并联直驱和纯电驱动的三行星齿轮混动构型。从体验上来讲,它带给我最大的感触就是动力十分强劲(当时市场上的混动普遍动力偏弱,这是最吸引我的点),但除此之外,能耗高、油电切换顿挫和发动机给电池充电时较大的抖动(电控没做好),这些问题伴随了我这台车的整个使用周期。

所以,如果要问我「新时代智能混动」的标准是什么?基于我的经历,我觉得必须动力强、能耗低、电控优。

标准一:动力强

在燃油车时代,气缸数和涡轮数代表了“动力尊严”,追求动力并不是为了单纯的追求性能体验,很多时候,更强的动力会让驾驶更安全,比如可以让车辆在高速、爬坡等工况下的超车时间缩短;比如可以让车辆在深陷泥泞之时大力出奇迹实现脱困…动力在很多时候,就是刚需。

到了混动时代,即便追求能效的提升,但动力的强劲与否,依然是评判混动系统好坏的核心指标之一。但是不同车企对混动的理解不同,因此技术路线其实大相径庭,我在此还是再简单讲一下各家混动的技术路线差异。

做功率分流混动路线的结构基础就是一套单行星齿轮组配双电机,放到今天来看,有点略显“old school”了,这样的混动构型被优化至今,结构的限制使其只能在省油这一条路上走到黑了。如果非要追求性能,只能在原基础上魔改加额外变速箱(成本+),并且发动机的排量也需要做大(成本++),增加的重量和非真正性能取向的结构也无法使其发挥出极致的性能,因此这套混动方案已经越来越脱离当下主流的混动队伍了。

增程在近年来小火,主要可以归结于电控的成熟和大功率电机的小型化发展红利,当前国内的增程都喜欢中号电池+中/大功率电机,较大的电池保证了长时间的电感化体验,较大功率的电机也彻底补足了燃油时代国产品牌的“动力不足恐惧症”,但是其中高速的能耗问题,至今都没有很好的解决方案。

在混动刚发展起来的同一时期,保留传统变速箱的并联式混动也在一段时间内风光无限,动力较强是它的特点,但毕竟是传统平台传统思路打造的混动构型,能耗不占优势,如今几乎也已经销声匿迹了。

取代并联的是混联混动,基础结构是双电机配可以让发动机直驱的混动专用变速箱,这是当下混动领域的“当红炸子鸡”。不过不同的混动专用变速箱,性能的表现差异很大,单挡混动专用变速箱结构的混联,在高速上再加速能力普遍偏弱,要想追求性能,理论上提升性能最简单的方式就是加一个P4电机,但是成本会提升不少,能耗也会增加;那如果改用多挡DHT呢?用一台变速箱调节发动机和电机两头的功率输出,这套思路,直接让小排量发动机的双电机混动结构,也能有着全速域强性能输出的能力,“不忘初心”的同时保证动力,这算得上是「新时代智能混动」极为巧妙的思路了。

标准二:能耗低

此前我的车子有着18.4kWh的电池组,充满电理论续航是80km,表显只能到65km在,实际在春秋可以跑60km+,冬天只能跑约50km,换算一下能耗,春秋电耗为30.7kWh/100km,冬季为36.8kWh/100km,十分夸张。至于油耗,亏电时基本在11L/100km,这个成绩要是放在今天,肯定要被用户笑掉大牙了。

如今的混动产品,如果没有一个相对较低的能耗,是根本没法在这个市场立足的。对于一套混动系统而言,能耗水平直接作用在用户体验综合续航的长短上,也就是“续航焦虑”的一大重点。

先说综合续航。因为混动系统加上电机,本身就会占用较多的布局空间,因此混动车的油箱一般都不大,更低的综合能耗代表了更长的续航,也代表了减少去加油站的频次,还代表了用户更低的用车成本,所以当下市场的混动产品,打开宣传页,超1000km的综合续航里程的产品比比皆是,卷的厉害。

为了实现更低能耗更高续航,要做的无非就是让发动机更省油,让电机更省电这两方面工作。

放眼全世界,近年来一个有一个发动机热效率记录的打破,无一例外的都是混动专用发动机,为了实现极致的能耗,自吸发动机用阿特金森循环,涡轮发动机上米勒循环已经是基操了,缸内高压直喷必须有,甚至稀薄燃烧也考虑开始用上了,油耗当然就低了。

至于让电机更省电,除了电机本身的绕组方式、槽满率等方面优化,让电机尽可能工作在时速80kph以下是当下实现电机高效能的最有效方式,一般时速超过80kph,带直驱模式的混动系统都会尽可能让发动机作为主要的动力输出源,因此无法实现直驱的增程,跑高速还要保持低能耗对于它们来说属实有些勉强了。

标准三:电控优

我们经常能听到一句话——“有电一条龙,没电一条虫”,它形容的就是过去上一代混动系统的不足之处。其实翻译一下,如何不再让用户诟病这一点,可以从三个方面解读。首先是保持电感驾驶体验,其次是亏电性能一样出众,最后是优化动力切换体验,这些都对电控系统提出了更高的要求。

先来讲电感驾驶体验,这一点越来越成为用户购车的重要考量因素。众所周知的是,电机0转速即可实现峰值扭矩的特性,让电机可以不再像内燃机般,有扭矩建立的过程,也就是用户驾驶电机驱动的车辆,动力可以随叫随有,对于调校优异的电车/混动车,电机的出力和油门被踩下的幅度呈线性变化,换句话讲,就是平顺性可以做到极为优秀的水准,因此,如今的混动系统都在尽可能采用电驱优先的策略(非特定工况发动机不介入驱动)。

但毕竟是混动,当SOC见底时,如何保持电感化才是真正考验混动系统标定的地方。我此前的混动车在电量归零时,发动机介入的一瞬间,体感会有比较明显的冲击,以至于我经常会在电量快见底之时,不停留意仪表并时刻做好“冲击”准备。其实这个冲击完全可以通过电控的优化来解决。

思路很简单粗暴,那就是始终保持一定的电量,低SOC(当下的混动基本都会设置10-20%)时就强制充电,避免电量彻底跑干。不过发动机充电毕竟会让整车的震动和噪音提升,所以这里还需要有所“巧思”,那就是尽可能避免在车辆静止和较低速度时发动机保持启动充电,让发动机开启充电的条件是车辆较高速的移动过程中完成,低于大概5kph的速度阈值则可以直接关闭发动机。这样,电感化的体验即便在低SOC的工况下也能一直持续下去,同时,“保电策略”也解决了亏电性能的问题。

混动车辆在亏电时性能极具下降的原因就是在于混动系统的最大输出功率是发动机和电机共同出力的,一但电池没电,在急加速时,发动机需要一边驱动车辆一边发电,性能衰退毫无疑问,但只要车辆一直保持一定电量,那么性能就能得以保证。

另外,亏电油耗不仅可以通过发动机和驱动结构的调整来改变,优秀的电控同样可以为其锦上添花,比如中高速工况下,直驱的发动机本就处于高效工作的区间,此刻只需在万有特性图上选出一个高效发电+直驱的工作点即可(如下图A点和B点就可以分别对应高架和高速巡航的高效点);

中低速工况会稍稍复杂一些,除了上坡、加速等工况,电驱对发电量的要求其实也并不高,在大部分情况下,发动机只需要能够发出略超过电驱系统的动力诉求即可。至于怎么挑选发动机发电的工作点,标定的越细腻(选点多且合理),亏电油耗自然能够低不少(如下图发电点C1、C2、C3,就能对应三种不同功率诉求下的工况)。

图中黄线为等功率曲线

再谈谈动力的切换,前面其实已经讲完了SOC较低时候动力切换的工况,另一种混动的常见动力切换工况便是急加速。急加速工况就意味着电机和发动机需要一起出力,但是两者的最大扭矩建立是有时间差的,电机可以瞬间响应,但是发动机的扭矩跃升则需要一定的时间,如果两者同时接收到指令以最大扭矩输出,用户的体验会经历两个阶段:第一个阶段电机出力,零点几秒后发动机加入出力,感受很突兀。

发动机和电机扭矩曲线对比,发动机有随转速的扭矩建立过程,电机无

要想让电机和发动机在急加速时配合好,就像步炮协同一样,追求的是精确协同。主要有两种标定逻辑,第一种是电机先全力输出,发动机的扭矩输出做成平顺细腻地递增,这样的加速体感就是感觉动力逐渐增强的过程;另一种是发动机直接全力攀升至最大扭矩,电机的扭矩根据发动机扭矩做等比例递增,这样的加速体感同样没有违和感。

写到这,突然想为「新时代智能混动」再加个附加标准:为生活场景提供更多可能

无论是优异的动力能耗,还是细腻的电动化体验,都是为用户更舒适的生活出行场景所服务的。这两年电动化在迅速改变我们的生活,电动化也带给了我们出行生活更多遐想。比如曾经我就十分希望能在车内小憩,因为趴着休息不舒适,行军床又稍显潦草,但发动着引擎在车内休息一方面是心疼油耗,其次还有一氧化碳中毒的风险…而在如今的电气化时代下,“小憩模式”几乎已经是所有新能源产品的标配了,这个功能并不难,但极大地提升了我们出行在外的休息便利性。

此外,还有诸如车载影院让奶爸们欣喜若狂,对外放电功能让露营又火了一把…

这些,都是「新时代智能混动」带给我们的额外福利。