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異軍突起/混動(dòng)市場(chǎng)將變天 2021年新能源技術(shù)盤(pán)點(diǎn)
在國(guó)內(nèi)的混動(dòng)市場(chǎng)中,一直都被豐田THS和本田i-MMD“兩田”所壟斷,但從2021年起,這種格局將會(huì)被打破。
毫無(wú)疑問(wèn),“雙碳”戰(zhàn)略促使了汽車(chē)行業(yè)在能源結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)型,新能源車(chē)的占比在逐年提升。其實(shí),除了純電動(dòng)車(chē)型以外,混動(dòng)車(chē)型逐漸被更多人認(rèn)可。因?yàn)樗粌H省油,動(dòng)力輸出特性平順,還沒(méi)有電動(dòng)車(chē)的里程焦慮問(wèn)題。
放在過(guò)去,提到混動(dòng)會(huì)想到豐田THS和本田i-MMD,深耕數(shù)年讓“兩田”成為了混動(dòng)的代名詞。而在今年的混動(dòng)市場(chǎng)上卻出現(xiàn)了很多新名詞,自主品牌有比亞迪DM-i,長(zhǎng)城汽車(chē)檸檬混動(dòng)DHT、長(zhǎng)安汽車(chē)藍(lán)鯨iDD和吉利汽車(chē)雷神動(dòng)力,合資品牌有東風(fēng)日產(chǎn)e-POWER。在這些名詞的背后,它們有哪些特點(diǎn)呢?
#比亞迪DM-i超級(jí)混動(dòng)#
代表車(chē)型:秦PLUS DM-i、宋PLUS DM-i、唐DM-i
比亞迪是較早涉足新能源市場(chǎng)的自主品牌,早期的比亞迪混動(dòng)系統(tǒng)主要以性能為主,比如說(shuō)唐“542”科技和0-100km/h加速5.9秒的秦,讓其賺足了眼球,但現(xiàn)在的混動(dòng)市場(chǎng)更加注重高效節(jié)能。因此,比亞迪針對(duì)這部分消費(fèi)者推出了DM-i混合動(dòng)力系統(tǒng)。
DM-i混動(dòng)系統(tǒng)主要是由混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)和EHS機(jī)電耦合單元組成,混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)有1.5L和1.5T這兩款。其中,1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)采用了阿特金森循環(huán)的工作模式,擁有15.5:1的超高壓縮比,熱效率高達(dá)了43.04%;1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)為米勒循環(huán)工作模式,壓縮比為12.5:1,熱效率為40%。
其實(shí)在混合動(dòng)力時(shí)代,發(fā)動(dòng)機(jī)的地位正在逐漸降低,要想獲得更出色的燃油經(jīng)濟(jì)性,電動(dòng)機(jī)這個(gè)角色就顯得格外重要。在DM-i混動(dòng)系統(tǒng)中,EHS機(jī)電耦合單元成為了關(guān)鍵。
EHS機(jī)電耦合單元采用了雙電機(jī)的設(shè)計(jì),一個(gè)為驅(qū)動(dòng)電機(jī),另一個(gè)為發(fā)電機(jī),采用異軸布置,減少了軸向尺寸。EHS機(jī)電耦合單元根據(jù)功率不同分為了EHS132、EHS145和EHS160三個(gè)版本,后邊的數(shù)字代表功率kW。EHS132會(huì)與1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)匹配,EHS160與1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)匹配,EHS145則會(huì)兼容1.5L和1.5T這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)。
這套EHS機(jī)電耦合單元內(nèi)部有一個(gè)離合器,能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的串聯(lián)和并線輸出。在整體的工作邏輯上,EHS機(jī)電耦合單元與本田i-MMD有些類(lèi)似。電量充足時(shí),電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛且發(fā)動(dòng)機(jī)不工作。當(dāng)離合器分離時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,驅(qū)動(dòng)電機(jī)從電池獲取電能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前行,實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力的串聯(lián);當(dāng)離合器結(jié)合時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)并聯(lián)輸出。
比亞迪DM-i混動(dòng)的設(shè)計(jì)思路是以電動(dòng)機(jī)為主,發(fā)動(dòng)機(jī)為輔,在EHS機(jī)電耦合單元的加持下能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)典的串并聯(lián)結(jié)構(gòu),且異軸布置雙電機(jī)設(shè)計(jì)還能節(jié)省軸向空間,未來(lái)可與更多類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行匹配。
#長(zhǎng)城檸檬DHT#
代表車(chē)型:拿鐵DHT、瑪奇朵DHT、瑪奇朵DHT-PHEV
長(zhǎng)城汽車(chē)在今年拿出了檸檬平臺(tái)DHT混動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)用途的不同,檸檬DHT系統(tǒng)包括有兩套HEV混動(dòng)和三套PHEV插電混動(dòng)系統(tǒng),覆蓋了緊湊型車(chē)、中型車(chē)和中大型車(chē)輛。
具體來(lái)說(shuō),使用1.5L混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)配合100kW電動(dòng)機(jī)的HEV系統(tǒng)會(huì)搭載在緊湊型車(chē)上;使用1.5T混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)配合130kW電動(dòng)機(jī)的HEV系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用在中型車(chē)上;而中大型以上的車(chē)輛將會(huì)搭載PHEV系統(tǒng),該系統(tǒng)最大可以使用45kWh的電池組,純電續(xù)航里程可以達(dá)到200公里,再配合上最大功率135kW的2擋P4電驅(qū)系統(tǒng),即兼顧了動(dòng)力又會(huì)有不錯(cuò)的燃油經(jīng)濟(jì)性。
以拿鐵DHT為例,這套混動(dòng)系統(tǒng)主要是由1.5T混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)以及內(nèi)置雙電機(jī)(TM電機(jī)和GM電機(jī))的兩擋DHT130變速箱組成。其中,GM電機(jī)主要用作發(fā)電,TM電機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。該混動(dòng)系統(tǒng)的總功率為181kW,最大扭矩532N·m。0-100km/h加速僅需7.5秒,百公里綜合油耗僅為4.9L/100km,續(xù)航里程超1000km。
這套混動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)是通過(guò)一個(gè)平行軸2擋減速機(jī)構(gòu)相連,通過(guò)離合器調(diào)節(jié)工作模式,從而實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)、串聯(lián)和并聯(lián)三種主要的工作模式。
純電驅(qū)模式下,TM驅(qū)動(dòng)電機(jī)從電池組中獲取電能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛,發(fā)動(dòng)機(jī)處于熄火狀態(tài);串聯(lián)模式下,發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)間帶動(dòng)GM電機(jī)發(fā)電,與此同時(shí)TM電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前行;并聯(lián)模式下,發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)兩擋減速器直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,GM和TM兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn),并進(jìn)行輔助驅(qū)動(dòng);在動(dòng)能回收時(shí),當(dāng)車(chē)輛處于制動(dòng)或滑行工況下,TM電機(jī)回收能量。
#吉利雷神動(dòng)力#
代表車(chē)型:星越L雷神Hi·X
吉利汽車(chē)的雷神智擎Hi·X智能混動(dòng)平臺(tái)包含DHE15和DHE20兩臺(tái)混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī),以及DHT(1擋變速器)和DHT Pro(3擋混動(dòng)電驅(qū)變速器)兩款混動(dòng)專(zhuān)用變速器。
在剛剛開(kāi)啟預(yù)售的星越L雷神Hi·X這款車(chē)型中,動(dòng)力系統(tǒng)是由DHE15發(fā)動(dòng)機(jī)和3擋混動(dòng)電驅(qū)變速器DHT Pro組成,系統(tǒng)綜合輸出功率180kW,系統(tǒng)綜合扭矩540N·m。DH15混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率110kW,峰值扭矩43.32%,最高熱效率43.3%。
在吉利官方給出的數(shù)據(jù)中,星越L雷神Hi·X續(xù)航1300km(極限續(xù)航1426km),百公里油耗4.3L(最低可至3.9L),0-100km/h加速7.9秒。在數(shù)據(jù)的背后,除了高效的DHE15混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)以外,3擋混動(dòng)電驅(qū)變速器DHT Pro可以說(shuō)是最大的功臣。
3擋混動(dòng)電驅(qū)變速器DHT Pro結(jié)構(gòu)緊湊,重量?jī)H為120kg。在這之中,發(fā)電機(jī)P1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)P2、2個(gè)電機(jī)控制器和3擋的變速增扭機(jī)構(gòu)都集成在了軸向僅為354毫米的尺寸內(nèi)。與大部分的混動(dòng)系統(tǒng)類(lèi)似,DHE15+DHT Pro也能實(shí)現(xiàn)純電、串聯(lián)和并聯(lián)模式,還能通過(guò)自學(xué)習(xí)自適應(yīng)20種智能駕駛模式。且雙排的行星齒輪組在起到了功率分流作用的同時(shí),還提供了不同的傳動(dòng)比。
純電驅(qū)動(dòng)模式下,P2電機(jī)從電池組獲取電能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛;串聯(lián)模式下,發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)P1電動(dòng)機(jī)給動(dòng)力電池組充電,P2電機(jī)從電池組獲取電能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前行,并調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷;并聯(lián)模式下,發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)車(chē)輛,與此同時(shí)P2電機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。在制動(dòng)和滑行的過(guò)程中,P2電機(jī)進(jìn)行能量回收。
值得一提的是,吉利的這套混動(dòng)系統(tǒng)支持全速域的并聯(lián)。車(chē)速在20km/h以上時(shí)系統(tǒng)就能進(jìn)入到并聯(lián)模式中,系統(tǒng)效率提高20%;當(dāng)起步時(shí),3擋DHT Pro通過(guò)離合器滑摩,匹配1擋大速比,起步加速能力提升50%;當(dāng)車(chē)輛在80-120km/h 加速時(shí),可釋放60%的儲(chǔ)備功率,從而快速實(shí)現(xiàn)高速超車(chē)。
#長(zhǎng)安藍(lán)鯨iDD#
代表車(chē)型:長(zhǎng)安UNI-K iDD
長(zhǎng)安藍(lán)鯨iDD混動(dòng)系統(tǒng)首搭在長(zhǎng)安UNI-K iDD這款車(chē)型中。該混動(dòng)系統(tǒng)主要是由藍(lán)鯨NE1.5T混動(dòng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)、P2電動(dòng)機(jī)以及藍(lán)鯨三離合器電驅(qū)變速器組成。由于這是一臺(tái)插電式混動(dòng)車(chē)型,因此它使用了一組容量在30.7kWh的電池組。
在具體參數(shù)上,長(zhǎng)安UNI-K iDD中的藍(lán)鯨NE1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)使用了米勒循環(huán),實(shí)現(xiàn)膨脹行程>壓縮行程,提升壓縮比,提升發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率,其最大功率可達(dá)170Ps,峰值扭矩260N·m,P2電動(dòng)機(jī)最大功率116Ps,峰值扭矩330N·m。官方公布的0-100km/h加速時(shí)間8.1秒,NEDC工況下綜合續(xù)航1100km,純電續(xù)航130km,匱電油耗5L/100km。
UNI-K iDD是P2電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間,電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出路線需要經(jīng)過(guò)6擋濕式雙離合變速箱。與此同時(shí),藍(lán)鯨三離合電驅(qū)變速器擁有更高的系統(tǒng)集成度,采用了S-winding繞組技術(shù),電驅(qū)動(dòng)綜合效率90%,電機(jī)功率密度10kW/kg,電機(jī)控制器效率98.5%,液壓系統(tǒng)壓力60bar。
由于這套插電式混動(dòng)系統(tǒng)有著30.7kWh的大容量電池組,因此在城市中駕駛完全可以依靠純電進(jìn)行驅(qū)動(dòng),130km的純電續(xù)航里程可以至少滿足2天的上下班通勤。
在HEV混動(dòng)模式下,這套混動(dòng)系統(tǒng)主要有三種工作模式。其一,發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作,油電一同驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前行;其二,發(fā)動(dòng)機(jī)一邊驅(qū)動(dòng)車(chē)輛,一邊通過(guò)電機(jī)給電池組進(jìn)行充電;其三,發(fā)動(dòng)機(jī)處于高效工作區(qū)間,發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前行,這種一般在高速勻速工況下。當(dāng)然,藍(lán)鯨iDD這套混動(dòng)系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速充電和動(dòng)能回收的工作模式。
除了藍(lán)鯨iDD混動(dòng)系統(tǒng),長(zhǎng)安汽車(chē)在未來(lái)還將推出藍(lán)鯨NE動(dòng)力平臺(tái),該平臺(tái)全系兼容48V、HEV、PHEV、REEV設(shè)計(jì),兼容1.0L-1.8L排量的發(fā)動(dòng)機(jī),通用化率高達(dá)98%。
#日產(chǎn)e-POWER#
代表車(chē)型:東風(fēng)日產(chǎn)e-POWER軒逸
市面上大部分混動(dòng)系統(tǒng)的工作邏輯和技術(shù)路線多少會(huì)有些類(lèi)似,但東風(fēng)日產(chǎn)的混動(dòng)系統(tǒng)則另辟蹊徑,采用了全電驅(qū)動(dòng)的混動(dòng)系統(tǒng),發(fā)動(dòng)機(jī)不參與直接驅(qū)動(dòng)。可能有的同學(xué)會(huì)說(shuō)這不就是增程式電動(dòng)車(chē)嗎?其實(shí)不然,增程式的電動(dòng)車(chē)會(huì)有一塊大容量的電池組,而日產(chǎn)e-POWER的電機(jī)組容量很小,所以嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)它不屬于增程式電動(dòng)車(chē)的范疇。
從工作邏輯上來(lái)看,日產(chǎn)e-POWER類(lèi)似于串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng),在所有的工況下發(fā)動(dòng)機(jī)都僅負(fù)責(zé)發(fā)電,車(chē)輪完全由電機(jī)驅(qū)動(dòng),屬于“全時(shí)電驅(qū)動(dòng)”的設(shè)計(jì)。這也使得這套混動(dòng)系統(tǒng)的架構(gòu)簡(jiǎn)單,沒(méi)有復(fù)雜的能量分配和耦合裝置,有利于小型化和輕量化。
正因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)不用參與車(chē)輛的直接驅(qū)動(dòng),所以可以搭載小排量、低功率和高效的發(fā)動(dòng)機(jī)。以東風(fēng)日產(chǎn)e-POWER軒逸為例,這款車(chē)型的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了自家代號(hào)名為HR12DE的三缸1.2L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī),最大功率53kW。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)使用了連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)了米勒循環(huán)。并且,通過(guò)增加涂層膜使得發(fā)動(dòng)機(jī)的工作摩擦阻力降低20%。
日產(chǎn)e-POWER 這種“全時(shí)電驅(qū)動(dòng)”的設(shè)計(jì),可以帶來(lái)電動(dòng)車(chē)的駕駛感受,具有動(dòng)力輸出線性,響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。搭載e-POWER動(dòng)力系統(tǒng)的軒逸,電動(dòng)機(jī)最大功率100kW,最大扭矩300N·m,NEDC工況下綜合油耗為3.9L/100km。
#海綿硅負(fù)極片電池技術(shù)#
代表車(chē)型:廣汽埃安LX PLUS
在2021廣州車(chē)展中,廣汽埃安帶來(lái)了AION LX PLUS這款新車(chē),該車(chē)除了0-100km/h 2.9秒的加速時(shí)間以外,長(zhǎng)續(xù)航版CLTC工況下1008公里的續(xù)航里程更引人注目。
想要增加電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程,一個(gè)是對(duì)電池技術(shù)的優(yōu)化,另一個(gè)則是增加電池容量,AION LX PLUS兩者兼顧。
目前主流的鋰電池大部分采用的是石墨作為負(fù)極材料,而用硅作為負(fù)極材料能很大程度上提升鋰電池的能量密度。相比石墨,硅雖然能夠存儲(chǔ)多達(dá)9倍的鋰離子,但也有一個(gè)致命的缺點(diǎn),那就是硅負(fù)極材料在嵌鋰過(guò)程中體積變化很大,在多次循環(huán)過(guò)程中會(huì)開(kāi)裂、破碎。電池容量會(huì)隨之衰減,壽命降低,并且還會(huì)傷害電解質(zhì)界面層SEI。
為了攻克這個(gè)難題,廣汽埃安使用了海綿硅負(fù)極片電池技術(shù),該技術(shù)可以讓電池內(nèi)部的硅負(fù)極片變得像海綿一樣柔軟有彈性,使硅在充放電過(guò)程中的膨脹收縮被限制緩沖,不會(huì)破裂。與此同時(shí),讓硅負(fù)極發(fā)揮出大容量的優(yōu)勢(shì),像海綿吸水一樣儲(chǔ)存更多的能量。
具體來(lái)說(shuō)如何做到的呢,其主要運(yùn)用了納米符合硅技術(shù)、帶自修復(fù)功能的粘結(jié)劑技術(shù)和梯度復(fù)合涂布技術(shù)。其中,納米符合硅技術(shù)通過(guò)把硅材料控制在納米尺度,在表面包覆保護(hù)層,控制微觀形貌,最大程度降低硅基符合負(fù)極材料充放電過(guò)程中的體積膨脹。這種表面包覆保護(hù)層也避免了硅直接和電解液接觸,大幅度提升了SEI的穩(wěn)定性。
帶自修復(fù)功能的粘結(jié)劑技術(shù)對(duì)極片中的粘結(jié)劑進(jìn)行改性優(yōu)化,使其具有優(yōu)異的包覆、粘結(jié)和回彈性能,使得破損的硅負(fù)極片在膨脹收縮的過(guò)程中得以修復(fù)。梯度復(fù)合涂布技術(shù)則是通過(guò)硅負(fù)極級(jí)片活性組分與非活性緩沖組分的梯度分布設(shè)計(jì),大幅提升了活性層與集流體的結(jié)合力,改善負(fù)極級(jí)片本體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
在海綿硅負(fù)極片電池技術(shù)的加持下,這種新型電池電芯的容量提升了25%,電芯體積減少了20%,重量減輕了14%。在電池容量達(dá)到144.4kWh的情況下,能量密度也達(dá)到了205Wh/kg。這使得AION LX PLUS具有CLTC工況下續(xù)航1008公里的水平。
寫(xiě)在最后:2021年可以看作是各大車(chē)企電氣化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),頭部的自主品牌拿出了它們混動(dòng)系統(tǒng)的新技術(shù)來(lái)加速電氣化的轉(zhuǎn)型,隨著混動(dòng)系統(tǒng)在更多產(chǎn)品上的運(yùn)用,“兩田”在混動(dòng)市場(chǎng)上將不是唯一的選擇。作為合資品牌的東風(fēng)日產(chǎn),它另辟蹊徑使用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積輕巧的e-POWER動(dòng)力系統(tǒng),并在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)首次搭載在了e-POWER軒逸上。而廣汽埃安繼續(xù)深耕純電動(dòng)車(chē)的電池技術(shù),在彈匣電池后又帶來(lái)了海綿硅負(fù)極片電池技術(shù),讓AION LX PLUS的續(xù)航里程突破了1000公里。
由此看來(lái),2021年只是開(kāi)始,好戲還在后面。畢竟,在未來(lái)的乘用車(chē)市場(chǎng)中,隨著電氣化的產(chǎn)品大量鋪開(kāi),市場(chǎng)的格局可能要重新洗牌,我們拭目以待。
文章標(biāo)簽:#吉利#比亞迪#長(zhǎng)安#日產(chǎn)
(圖/文  網(wǎng)通社   張錦碩)
責(zé)任編輯:張錦碩

重構(gòu)汽車(chē)“神經(jīng)系統(tǒng)”:維智捷獨(dú)立上市 開(kāi)啟行業(yè)新范式
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張凱泓
04-23

未知
01-13
作者
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