双擎还是六擎?混动技术的高低仅取决于此?

2016-09-04 18:49:59来源: 车云网

就像发动机的好坏不能简单以“几缸”来衡量一样,混动技术的高低也绝不取决于“几擎”。

相对于传统燃油车涡轮技术取代大排量自吸而言,混合动力技术流派“有点乱”。高冷的“多模”、“双擎”、“三擎”等等的概念,让人看得云里雾里。行文讲究简、浅、显,技术普及也是如此,不管多高深的技术,最终是要能让消费者有鲜明深刻的记忆与认知。

其实,无论是“双擎”还是“多模”,都是混合动力的范畴。标榜“双擎”的丰田动力系统实质上是在发动机上匹配了一套电驱动系统,实现了混合动力。不过随着其它品牌的技术发展,比亚迪通过发动机+2个电机推出了“三擎”宣传概念,甚至还推出“六擎”。如此的技术宣传的确吸引了不少用户的眼球,但对于不明真相的吃瓜群众而言,难道说混合动力技术就是“擎数”越多越好吗?混合动力技术就是发动机上配个电动机这么简单?

比亚迪542战略系统结构

混动的关键不是几擎,而是在“动力混合”技术

老司机们都明白,传统发动机在高负荷工况下的油耗与低负荷工况的油耗相差远不止一倍。混合动力的出现就是把发动机低负荷工况下的剩余能量储存在电池里,然后在车辆运行在高负荷工况时通过电机释放出来,从而实现发动机尽可能多的在高效工况下运行,达到降低油耗、节能减排的初衷。如今新推出的插电式混动车型,官方宣传的油耗数据是一个比一个低,百公里油耗甚至低于2升,也都不是什么稀罕事,然而这都要建立在更多依赖电驱动行驶的基础之上。

这个原理说起来简单,但要实现起来绝非是给传统动力车型加个电机这么简单。说到这,很多关注混动动力的人会想到,欧洲品牌纷纷推出的插电混动技术的车型,就是在更多依靠电驱动行驶,才实现油耗在2升/百公里,何况比亚迪也是依靠其大功率电机构成的双模三擎的配备,让加速性能表现的令人叹为观止。这都是源于在传统动力上配上了电驱动系统。

事实上,电驱动对提升性能以及降低油耗的贡献的确不假,然而即便是欧洲品牌的插电混动还是比亚迪的双模三擎技术,一旦电量耗尽,在无电状态下的油耗,你也许很难将其与印象中的混动车联系起来——且不说像丰田THS II那样百公里油耗五升,甚至与同配备传统动力车型相比,它们的油耗甚至更高。

原因何在?这恰恰是我们所说的“动力混合”的核心技术。这不仅要依靠硬件的支持,更需要控制系统的逻辑处理,而这更需要大量的试验和长期的技术积累。例如:在不停变化的路况条件下,混动系统到底该用发动机驱动还是电驱动,亦或是发动机与电机混合驱动;驱动、充电、回收能量又要如何分配,都需要驱动系统控制模块做出精确判断。实质还是取决于发动机与电动机之间的衔接机构,也就是实现最佳动力分割的驱动机构。这套机构在传统动力总成里可以理解为变速器,但在混动系统里它并不完全是为了改变传动比,更多的是为了实现动力的高效混合输出。

全球混动高手已形成三足鼎立格局

如果说在混合动力系统中,实现深度动力混合,自然是要先说丰田THS II。这套技术的核心,就是ECVT,这是一套基于行星齿轮组的动力分割装置。正是基于此,普锐斯 、凯美瑞 ·尊瑞以及卡罗拉 /雷凌 双擎,它们在油耗方面的表现才广受赞誉。其妙处就在于通过一组行星齿轮组,将发动机与电动机、发电机连接在一起,通过两个电机和发动机之间反向、或同向的“用力”,来让驱动工况与发动机的转速匹配。由于这套机构的独特性,丰田从THS第一代就开始为其申请技术专利。这与丰田在混合动力技术上研发较早、且执着的投入不无关系。不过随着混动在当下政策法规、环境的压力下逐渐被认知,现在丰田THS II也开始面对强有力的竞争与挑战。

丰田THS II混合动力系统

由于丰田的专利保护,亦或者是理解的不同,本田并没有采用与丰田类似的策略,虽然是一套双电机的混动结构,但它实际是通过两组同等大功率电机来实现了它的混动,与丰田的思路不同,本田将电驱动作为主要动力,而将发动机驱动作为了辅助动力,这就是本田推出的i-MMD。这套机构的原理倒是更为简单,在中低速工况下发动机直接用来发电,在给电池充电的同时,仅通过电机直接驱动车辆。高速时,则直接切换到发动机直驱,电机不参与驱动。基于大功率电机的动力特性,以及本田出色的能源管理系统,i-MMD无论油耗还是性能也都获得了不错的认可度。

相比丰田与本田在混动技术,通用在混动系统上的研发同样值得一提。要知道,通用在混合动力方面的深耕是唯一能与丰田相提并论的。从2003年EP-system双模技术在商用车平台量产,2008年通用在凯雷德上应用双模混动系统,也是当时动力性能与燃油经济表现最为出色的混合动力系统。这套动力系统能够实现两套EVT模式,而丰田的系统则只能实现一套EVT模式,通用双模的两种EVT模式一种适合低速行驶,另一种则适合高速行驶,使得通用双模系统相比丰田THS能够在更加宽泛的高效区间工作;再来说比亚迪在这两年宣传的双模,其实仅仅是指EV与HEV两种模式,与通用的双模混动完全是两个概念。

在发展双模的同时,通用在2006年还推出E-Flex系统理念,这一理念首次提出了灵活运用二次能源转化,也最终影响到了通用的新能源发展方向以及新能源汽车行业的发展方面。这一理念在之后不断完善发展,成为搭载于沃蓝达第一代的Voltec电驱系统,能够实现四个模式:插电式混合动力模式、纯电动模式、混合动力模式、增程式(EREV)混合动力模式。2015年第二代沃蓝达亮相北美,新车采用1.5升四缸发动机+两台驱动电发动机,最新的第二代 Voltec电驱技术也首次应用于该车。全新驱动系统比老款轻了45千克,体积减小近三分之一,对硬件系统进行了深度集成。

今年通用基于第二代Voltec系统推出的最新一代混动技术,其技术核心同样也是智能电驱单元,它拥有两套行星齿轮组以及两个离合器,通用这套动力分配技术被称作Power Split,实际是“双擎+双行星排+双模”的最优技术组合。从本质上说,这套系统的原理与丰田的THS II更接近。但不同的是,丰田的THS II只有一个行星齿轮组、一个驱动电机和一个小功率的发电机;通用的这套系统则是有两个行星齿轮组,以及两个“不确定职责”的大功率电机,能够实现双“THS”动力分配效果。

之所以说它是“不确定职责”的电动机,主要是因为这两个电机既可以作为发电机,也可以作为电动机,根据工况由电控系统自己进行选择。很显然,这与THS II有着明显的不同,同时在某些工况下却与i-MMD类似(如同样可以实现发动机驱动其中一个发电机发电,并由另一个电机负责驱动,这是典型的i-MMD模式,却是THS II不具备的)。归纳一下它的特性,即更像是集成了THS II和i-MMD的优点,可以组合出更多的高效工作模式,既弥补了丰田THS II电驱动功率较小的短板,又能在高速状态下,对经济性带来更大的提升,同时也能获得更加出色的加速性能。从而更有效地利用发动机高效工况,达到更省油的目的。从实际效果来看,新一代君越 混动综合油耗仅4.7L,已低于凯美瑞·尊瑞的5.3L以及雷克萨斯ES 300h的5.4L,打破了丰田在中大型车混合动力豪华车独大的局面。可以说,无论在技术结构还是实际效果上,通用这套基于动力分割架构的混合动力系统都可以令人刮目相看。

小结:

就像发动机的好坏不能简单以“几缸”来衡量一样,混动技术的高低也绝不取决于“几擎”。在丰田、本田和通用这三家里,虽然目前看的通用经济性以及综合效果数据更好,但并不是因为它的擎数更多,而是体现于第二代Voltec系统的创新性,基于双行星齿轮的动力分割系统。当然,正如前面所说,混合动力技术的变革是一个不断提高能源输出效率的过程,在这个能源革命的长河中,无论是哪种技术形态,最终的目的都是要既能实现能源的高效利用降低碳排放,又能带来传统车型不具有的电气化驾乘体验。

关键字:发动机  混动技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2016090416029.html
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