不充电油耗5.9L! 是哪个品牌刷新混合动力节能极限

技术 发布于:2020-07-31 08:27:37

插混市场趋势明朗之后,各大车企的技术之争已进入白热化阶段,深度践行“短途用电、长途用油”的插混技术要义,将性能与经济性双剑合璧,是当前需要攻克的难题。

当前车企集中于单电机与双电机的开发,通过解决续航里程、电机功率、动力架构等问题,达到插混技术上的经济性。

有意思的是,在有关机构与官方数据显示上,当前主流的插混车型大多数都能将油耗降至2L/百公里内,实现的经济性不言而喻,那我们换一种思路,当出现亏电时,插混车的油耗还能满足经济性吗?

不充电油耗5.9L! 是哪个品牌刷新混合动力节能极限

笔者总结了当前主流单电机架构与双电机架构的车型,比亚迪汉 DM、宝马530Le PHEV、帕萨特430 PHEV的对比,从工信部给出的油耗显示,三者均在2L以内,宝马530Le PHEV略高于其他两款。

不充电油耗5.9L! 是哪个品牌刷新混合动力节能极限

不充电油耗方面,比亚迪汉 DM一骑绝尘。众所周知,插混车亏电后与燃油车别无二意,不充电油耗代表着工况下汽车最差的油耗水平,甚至因有发电的任务,油耗高于燃油车。而宝马530 Le PHEV与帕萨特430 PHEV的市场反馈均属上佳之选,而比亚迪汉 DM 5.9L的成绩,再度刷新认知,那么这个“5.9L”究竟代表着什么高度呢?

插混是什么,能有多省油?

让我们先回溯插混技术的本源,插混车的意义在哪里?在插电式混合动力车型诞生前,普通混合动力车型是主流,它的电池容量较小,一般在1-2kWh,纯电续航里程在2公里左右。

并且不支持外接充电,主要依靠发动机反向充电或者制动能量回收储存电量,红绿灯路况下相对可以节省不少燃油。

但是它的缺点也很明显,就是纯电续航太短,当2公里的续航消耗完时,混动车基本就和燃油车相当,节油效果就大打折扣了。

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插电式混合动力系统则是在它的基础上发展而来,通过增大电池容量实现更长的纯电行驶里程,支持外接充电,电机的参与度更高。

在电池容量上,插电式混合动力车型将电池容量提升到10kWh以上,通过慢充可以充满电池电量,它的纯电续航里程一般在50km以上。

也就是说,假如一天的通勤距离较短,那么基本可以完全使用纯电行驶;如果需要较长距离行驶也可以按需分配,高速用发动机驱动,拥堵路况使用纯电,能够做到真正的削峰填谷作用。

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当然,不同厂商的混合动力技术也有难易和高低水平之分,我们都知道欧洲汽车厂商一向喜欢通过研发涡轮增压发动机来降低油耗。

但是当涡轮增压发动机逐渐到达技术天花板后,它们也不得不加入混合动力的行列;欧洲汽车厂商例如大众、宝马等,是通过简单的在传统变速箱前端加入电机而来,这样一来无需改动现有车型平台结构,又能实现混合动力,之后通过增加电池容量又实现了插电式混合动力。

相对的,国内厂商发展混合动力技术较早,通过多年的技术提升和优化能够带来性能和油耗的双赢,近两年相对热销的宝马530Le PHEV和刚上市不久的比亚迪汉 DM就是明显的对比。

节能极限,宝马530Le与汉DM谁将拔得头筹

宝马插混系统已经发展至第三代eDrive,它依旧将电动机整合在ZF的8速自动变速箱内,位于发动机和变速箱之间,属于P2架构。这样的架构会导致发动机和电机无法完全脱开,从而造成许多低效的工况。

另外,受制于变速箱内的空间,它的电机尺寸也就受到了限定,因此电动机的功率并不大。

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比亚迪双模技术(即Dual Mode 系统)是比亚迪插电式混合动力技术的简称,在过去的几年里已经成为了比亚迪性能的“标签”,时至今日比亚迪双模技术也已经发展至DM-p技术。

从架构来看,根据不同车型的特点,比亚迪将双模车分了三种架构,目前比亚迪汉DM采用的是“P0+P4”双擎四驱架构,21.98万起,同级别驾车同等功能下,这款车的产品力还是在线的。这款C级轿车能实现电四驱,百公里加速能达到4.7s但却不需要像SUV那样追求小钢炮极致动力。而B级SUV全新一代唐 DM是采用了“P0+P3+P4”的三擎四驱架构,性能和价格一般成正比,22.99万起对于同等动力性的产品来讲并不贵,彰显比亚迪最高性能水平百公里加速4.3S,比亚迪秦Pro DM则使用了“P0+P3”前驱架构14.99万起,价格亲民,动力性也不弱百公里加速5.9S。

在汉DM的“P0+P4”的架构中,主要由一台大功率BSG电机,一台发动机加一台后驱动电机所组成,这样将发动机与电机各司其职,通过控制策略,针对所有的行车工况智能调节它们的行车模式,也就实现了性能与节能的兼顾。

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1、能耗极限

由于插混架构的差异,它们的油耗表现也就存在些差距。纯电续航里程上,比亚迪汉 DM采用三元锂电池,电池容量为15.2kWh,纯电续航里程达到81km。

宝马530Le PHEV同样采用三元锂电池,相较汉 DM的电池容量要小一些为13kWh,纯电续航里程67km,在纯电续航里程上比亚迪汉DM要更长一些,发动机启动介入的时间更晚一些,自然会带来更低的能耗。根据工信部的综合油耗数据,比亚迪汉DM百公里油耗1.4L/100km,宝马530Le PHEV百公里油耗1.6L/100km。

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当然,不充电油耗水平更能反映一辆车最高的油耗水平,根据工信部实测数据显示,比亚迪汉DM不充电油耗为5.9L,宝马530Le PHEV不充电油耗为7.7L。

极致节能的背后是插混技术的差异,比亚迪DM-p技术的BSG电机兼顾智能启动、串联发电功能,使用了功率高达25kW的BSG电机(市面上BSG主要在10-15kW之间),这让内燃机自启停的流畅度有了提升。同时,它让发动机避开低效率区间,利用电机的高响应特性,直接将发动机拉升至高效转速,解决了发动机启动初段时的低效区间。

更重要的是,这台大功率BSG电机拥有最高94%的动能回收发电效率,换算一下便是23.5kW的发电功率,比外接充电器还快。

因此,即使在某些高载荷工况下(比如高速巡航),比亚迪汉DM依然能处于“发电量>用电量”的充电状态,并能在接下来的低速巡航/低速蠕行工况下尽可能使用纯电驱动,继续刷新油耗下限。

此外,得益于比亚迪自主研发的高压大功率IGBT模块,改善了车内功率变流装置的表现,大幅提升了整车的电气性能。

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反观宝马530Le PHEV,由于电机处于变速箱中,同时担任发动机的启动马达,因而在行驶的全过程参与驱动、发电、调节发动机转速三件事,再结合它们的功率来看,显然是有些不堪重负,会迅速亏电。

不仅如此,在驾驶模式方面,比亚迪汉 DM也要比宝马530Le PHEV丰富的多,提供EV纯电模式、HEV并联模式、HEV串联模式、HEV高速模式和HEV能量回收模式。

EV纯电模式:

EV模式下,车辆可以仅依靠电池组提供的电力驱动前后电机,此时发动机、BSG电机、变速箱均不参与工作,完全不消耗燃油,综合表现最优。

汉DM装备了15.2kWh的大容量电池组,纯电续航里程为81km,续航能力都超越同级对手。适用于城市路况上下班通勤,此模式下,百公里出行费用只有同级别燃油车的1/6。

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HEV并联模式:

是汉DM最狂暴的模式,前驱动轮的动力来自内燃机的动力输出,后驱动轮的动力来自P4电机的动力输出,此时汉DM就可以迸发出321kW/650N·m的动力,性能堪比V8发动机,在同级之中鲜有对手。

别以为这个模式除了“倾尽全力消耗能量获取驾驶快感”之外就没了勤俭持家的品性。BSG电机可以主动调节发动机转速,智能启停功能可以智能识别驾驶员需求、整车电量等信息,对发动机启停进行综合控制,让发动机介入驱动时快速进入并保持在高效区,,从而将行车油耗降低3%。

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HEV高速模式:

用于高速路的巡航工况中,此时电动机的效率非常低,但汽油机的效率非常高,因此不能继续用混动模式,否则燃耗将高出常规。

汽油机的动力直接经过双离合变速箱到达前轮,发动机依然可以用富余功率带动BSG电机发电,一直为汉DM储备更多电能,为更狂暴的四驱极限加速做准备。

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HEV串联模式:

这个模式大家可以简单理解为“增程混动模式”,低速蠕行时用电比用油节省很多,体验也好。此模式可以让效率在40%以下的发动机带动BSG电机发电给电池组储备,当需要能量时,由转换效率高于90%的P4驱动电机发挥到后车轮之上,再通过整车控制器合理分配前后电机扭矩比例。

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HEV能量回收模式:

在此模式下,汉DM进入滑行状态,内燃机关闭,“P0+P4”两台同时反转发电,最大化的回收能量。

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综上所述,DM-p技术的五大工作模式几乎覆盖了日常用车的全部状态,做到经济性最优,这也是其工信部工况油耗1.4L/100km的来源。

相比之下,宝马第三代eDrive只提供了三种模式。在AUTO eDRIVE模式下,混动系统自动根据当前车速和电池电量调整工作模式。在MAX eDRIVE模式下,车辆会优先纯电行驶。在BATTERY CONTROL模式下,发动机可以为电池充电,并使电池电量保持在较高的水平。到了拥堵路段,驾驶者可以切换到其他模式,再次实现纯电驱动。

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除了驾驶模式差异外,插混车的热管理系统逻辑非常复杂,其中就涉及到多套散热系统,包括空调、中冷器、高压电池包散热、发动机散热。比亚迪利用3D仿真技术,对高温冷却、低温冷却、电机电控冷却、电池热管理、空调等5大系统都进行了升级优化,实现了更加高效的动力表现。

在充电方面,比亚迪的车载充电机OBC功率也提升翻倍,由上一代3.3kW提升至6.6kW,充电速度提升一倍,充电时间缩短至3小时。

另外还有一个细节值得一提,比亚迪在汉  DM上率先推出等效油耗仪表功能,将电耗通过等效油耗系数转换为油耗显示在仪表盘上。

毕竟大家对油耗这个概念理解程度便会更高,而它的计算公式也不复杂,百公里等效油耗=(起点至终点油耗 + 起点至终点电耗/等效油耗系数)*100/总里程。

这个等效油耗是专门为混动汽车量身定制的,能够直观反映当前能耗水平,可以方便用户以此判断自己的驾驶习惯对经济性的影响,从而更好的节约能耗。

2、性能极限

如果说性能和能耗不能兼得,那么比亚迪汉 DM则是演绎了什么叫做颠覆。比亚迪汉 DM最大输出321kW,最大扭矩650N·m,官方百公里加速4.7秒;而宝马530Le PHEV最大输出185kW,最大扭矩420N·m,官方百公里加速6.9秒。

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从动力系统的细分来看,比亚迪汉 DM和宝马530Le PHEV都是采用了2.0T发动机,动力输出分别为141kW(192Ps),最大扭矩320N·m;135kW(185Ps),最大扭矩290N·m,在发动机的动力数据上就形成了差距。

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电动机方面,比亚迪汉 DM的后轴电机最大功率180kW,最大扭矩330N·m;宝马530Le PHEV电机最大功率70kW,最大扭矩130N·m,电机的功率和扭矩数据差距更大,这也就导致宝马530Le PHEV的加速能力远不如比亚迪汉 DM。

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在发动机和电动机动力参数上,电机的性能差异最大,从深层次来看也是由于它们插混架构差异所决定。

比亚迪汉 DM采用P0+P4架构,电动机布置在后轴,电机的尺寸和实现的功率不受空间以及变速箱的影响,因此通过前轴的发动机和后轴的电机可以协同输出各自的最大动力,动力输出上也更为多变。

宝马530Le PHEV由于插混架构的先天劣势,电机受变速箱的尺寸限制,功率自然也就有限。同样,像帕萨特PHEV、蒙迪欧PHEV等车型受电机功率以及发动机排量原因,性能并不出色。

综合之下,比亚迪汉 DM的DM-p技术所展现的经济性与性能领先宝马530 Le PHEV的单电机架构,更深层的是,DM-p技术更能满足当前消费者对“短途用电,长途用油”的需求。

总结:插混是长期发展趋势

电气化进程中,因基建、续航、电池寿命等问题,对纯电产品形成了消费壁垒,此时的插混市场就像一个桥梁,连接着燃油与纯电的两岸,起到重要的过渡作用。

简言之,目前插混技术是符合当前环保、政策、消费等需求,并且以比亚迪为首的车企,插混技术不断创新,那么未来的插混市场会变怎样呢?让我们拭目以待!

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电池研究院

周建强

简介:钢铁直男,花式不解风情

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