多樣和個性化的消費者需求促使我國近兩年成為汽車產業最活躍的市場。全球很多主流OEM都把我國作為新能源戰略的主戰場,在新能源等領域的技術創新、推廣應用上不斷加大力度,甚至組建動力電池和創新研發中心,汽車產業在新勢力的沖擊下重新煥發生機。
新能源技術路線勢在必行
推行新能源技術路線的內在動力來自于“雙碳”目標和國家政策, “雙碳”的背景源自于氣候變化,氣候變化是人類面臨的全球性問題,隨著各國二氧化碳排放,溫室氣體猛增,對生命系統形成威脅。在這一背景下,世界各國以全球協約的方式減排溫室氣體,我國由此提出“碳達峰”和“碳中和”目標。預計到2025年,內燃機為動力的裝置在我國依然占90%以上(含各類混合動力裝置),內燃機動力消耗石油占石油消耗量的65%。2020中國內燃機燃油消耗量4.55億噸,CO2排放3.56億噸,占全國總CO2排放量的35%,在能源和環境的雙重挑戰下,需要由化石能源向清潔能源轉換,倡導綠色、環保、低碳的生活方式。
其次在推動新能源汽車產業發展上,我國先后推出600多項支持政策,支持上下游企業不斷加大研發投入,創新商業模式,形成了產業發展強大內生動力。事實上,為支持新能源汽車產業發展,自2014年起國家一直對新能源汽車實施免征車輛購置稅政策。此前,免征新能源汽車購置稅政策已經兩度延期。該政策于2014年開始執行,最初計劃于2017年底到期。隨后由于市場反響積極,為了進一步刺激新能源汽車消費,相關部門發布《關于繼續執行的車輛購置稅優惠政策的公告》,將該政策延續至2020年末;2020年3月,為促進汽車消費,新能源汽車免征購置稅政策再次被延長兩年至今年底。新能源汽車儼然成為我國車市的增長“新引擎”。另外從消費者的角度,近兩年新能源汽車的快速發展也讓消費者的購車觀念發生了很大的變化,消費者對新能源汽車的青睞程度越來越高。
內燃機仍然是利潤奶牛
上面提到,從長遠來看,BEV是必然趨勢,因為電能或者動力電池對“碳中和”而言是最優解,但受限于目前電池能量密度以及補電基礎建設體系不完善等方面的限制使純電仍有局限性。這也是購買BEV的車主最關心的問題,即車的續航問題,尤其在長距離甚至跨省自駕游等方面仍存在里程焦慮。內燃機雖然仍然是當前主要的動力來源,但最近這幾年在新能源的浪潮下正逐漸被電動蠶食是事實,再加之違背各國環保理念,其逐漸退出市場主導地位應該只是時間問題。但目前仍然是主流OEM的收入奶牛,若直接棄之顯然不現實,更何況消費者仍然還有很大一批愿意購買純燃油車,雖然新勢力這兩年取得了令人矚目的銷量,但內燃機百年根基不可能僅僅通過幾年的發展而崩塌,其市場目前仍然很大。
能打的混動路線
純電有其當前的局限性,例如充電基礎設施不完善、電池能量密度及充電速度革命性突破難,大家仍然具有里程焦慮;內燃機因為違背各國的雙碳戰略而逐漸會被電動化取代,但作為利潤奶牛各主流OEM仍難以拋棄。另一方面,目前消費者既想體驗電動化、智能化帶來的樂趣,又難以割舍內燃機所具有的可靠穩定優勢,所以混動是一種很好的四兩撥千斤的手段。而且據統計機構預測,至少在后面幾年,混動車型的占比仍會走高。
這對之前以內燃機為主業的OEM來說是個很好的折中路線,例如長城DHT BYD DMI 、本田I-MMD和豐田THS等,但其實在混動界一直有著這么一句傳說:混動 只有兩種,一種是豐田混動,另一種是其他混動。這句話足以體現豐田在混動方面的造詣。1997年第一代普銳斯就搭載了大名鼎鼎的THS(Toyota Hybrid System),后續由于這套混動系統不斷得到改良并被采用在其他車型上,因此后續版本都被稱為Hybrid Synergy Drive(HSD),有時也被稱為THS II。
但不管這套系統如何改進,傳動系統依然具有相同的基本特征:兩個Motor Generator(分別是MG1和MG2)及行星齒輪系構成,行星齒輪系即為所謂的動力分配單元(PSD-Power Split Device);因此HSD作為豐田開發的一套混動技術,結合了電驅動和無極變速器,豐田也將配置HSD的車輛描述為具有E-CVT,所謂的E-CVT即為上面所述的PSD。
下面選幾個工況代表性的說下這套THS的工作模式;
怠速充電模式
當停車狀態,若電池SOC過低需要進行充電時,此時MG1作為起動機將發動機啟動,當發動機啟動成功后會轉為發電模式,由發動機帶動MG1進行發電為電池充電
起步
在起步階段,由于發動機工作在低效率區,因此不會參與車輛的起步,此時主要是MG2作為車輛前進的動力源。
發動機參與工況
當在高速巡航或加速工況,發動機此時效率很高。其產生的能量一部分可用于驅動車輛,另一部分則可帶動MG1,此時MG1可直接向MG2提供電能也可用于電池充電。
在發動機參與工作時,MG1和MG2的工作狀態可分為如下三種狀態:
Cruising:ICEPower
此時,ICE產生的功率一部分直接用于驅動車輛,另一部分將分配各MG1用于發電,MG1所發的電能直接供給MG2工作,MG2發出的力將加載到驅動軸上來輔助發動機驅動車輛。
Full Accelearation:ICE Power + Battery Power
當有大的加速需求,如爬陡坡等工況時,此時在CRUISING: ICE power的基礎上,額外需要電池供電給MG2使用來進一步提高此時的動力需求。
ICE Power + Battery Charing
此工況也是在CRUISING: ICE power的基礎上,若此時電池SOC過低,同時又不需要更多額外的MG2出力,那么發動機發出的功率一部分將會直接用于驅動車輛,而另一部分則用于MG1發電,但MG1所發的一部分給MG2使用,另一部分則用于電池充電。
減速和制動工況
此時THS系統將會進行制動能量回收,當制動時,汽車的慣性能量將被轉化為電能,此時MG2作為發電機為HV電池充電
通過上面的介紹,我們可以看到該混動系統非常智能,車輛在這套精密的PSD行星齒輪結構加持下,可在啟動、行駛、加速、減速停車等不同工況下智能的組合發動機和電機工作從而發揮兩者各自的優勢,實現動力與高效的完美均衡。
目前, 廣汽豐田在廣州車展上還發布了第五代智能電混雙擎系統,這個系統的三電系統不管是在輕量化還是在電機集成度和功率方面都進一步得到大幅改進和提升,這不僅帶來了更強勁的動力輸出而且使綜合效率進一步提升。例如1.8L三電系統系統減輕了13.3kg,綜合功率提升了12%;2.0L三電系統輕量化超21kg,綜合功率提升6%。
此外, 智能電混雙擎在保持以往卓越燃油效率的同時,更加駕趣十足。這主要得益于所配備的永磁同步電機的升級,通過變更磁石配置、采用新的低粘度機油以及新的潤滑構造使電機能量損耗進一步降低但功率卻提升了32%(1.8L)。配合動力控制單元(PCU)的智能化動力輸出控制,實現了全速域強勁的電動化加速感。不僅在0-60KM起步時,加速提升14%,而且通過維持車速上升時的驅動力,初段加速過后依然保持了相同的加速度,實現了加速感的延伸,80-120KM加速提升15%。
科技化體驗不依賴于動力類型
繼特斯拉喊出“軟件定義汽車”的口號后,一時“軟件定義汽車”盛行起來,在大眾成立軟件開發獨立部門之后,豐田也正式成立軟件子公司-Woven Planet Holdings,專注于開發自動駕駛、新的汽車操作系統以及高清地圖等軟件業務。國內上汽等主機廠也紛紛成立自己的軟件中心,例如上汽的零束,都想在這次變革中掌握軟件開發的主動權。相信軟件開發、維護和升級是未來OEM為客戶提供科技化、差異化體驗和提高客戶滿意度的有效方式。
我們上面提到了廣豐的“智能電混雙擎”。這里面的“智”不僅體現在動力控制的智能化,也體現在駕駛、座艙等方面的智能化,而這些智能化的科技體驗得益于豐田多年來對于軟件開發的持續投入和升級迭代,例如豐田T-PILOT智能駕駛輔助系統,通過對感應器和功能的升級和新增,不僅使感應器感知監測距離、范圍以及準確度更遠、更廣、更精準,而且使駕駛輔助場景適用范圍更廣、更智能、更精準,比如緊急避讓的PCS防碰撞由2個場景提升至9個場景,預防碰撞更智能、可靠性更高。其中預防碰撞的對象增至6大類別:不僅能識別行人、自行車,還能識別摩托車、大型動物、道路構造物(電線桿、欄桿、標識、房屋等、山體、墻壁等)、施工地(連續的雪糕筒,單個雪糕筒不行);另外預防碰撞的方向增至5大類別:在預防追尾的基礎上,增加了預防正面碰撞、轉向碰撞、對向碰撞以及路邊側面碰撞;值得一提的是緊急剎停的時速翻倍,從時速40KM提升至80KM。
再比如,通過軟件的升級,T-PILOT智能駕駛輔助系統的LTA/LDA車道保持系統容錯率99%,車道保持的連續率做到99%,這主要是在過去的車道線識別基礎上,借助AI算法的DNN技術以及340米探測距離的毫米波雷達,實現了遠距離、高精度識別道路及道路邊緣。不僅在雙側線清晰、雙側線不連續或只有單側線的情況保持車道,甚至在沒有線的情況下憑借周邊車輛的軌跡、路緣或者路邊的護欄、峭壁等立體物依然可以實現車道保持,并且結合PSC及LDA還可以實現道路及周邊障礙物避讓功能。
在“軟件定義汽車”的浪潮下,豐田分別通過T-PILOT智能駕駛輔助系統、T-SMART智能座艙以及T-LINK智能互聯等系統的持續開發、升級和迭代給我們帶來了兼備駕駛樂趣的智能化、互聯化的科技體驗。
1 總結
我想有引擎存在的踏實感,因為在沒電甚至寒冷的冬天不想讓車稱為“電動爹”,但與此同時又想體驗電動化、智能化帶來的駕乘體驗提升和用車成本的降低,那么混動技術無疑是一個很好的折中選擇。因此這種既能延續優勢技術又能整合前瞻技術體驗的產品相信會打動很多消費者。而我認為搭載“智能電混雙擎”技術的車型會是一個很好的選擇。
審核編輯 :李倩
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原文標題:在新勢力浪潮下,電動車和燃油車該如何選擇?什么才是最優解?
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