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高速行驶的增程式混动车,转换为燃油发动机直接驱动,可行吗?

2016-09-04汽车

我就讲2点吧:

1. 高速巡航增加发动机直接驱动模式的增程,就是插电式混动。

将增程式在高速巡航的时候转为发动机直接驱动,这就是重新把增程式变成了插电混动(PHEV)

所以首先,你要明确一个定义:都是大电池大电机,电机都是可以在大部分情况下直接独立驱动整车,那么增程式,或者叫EREV(或REEV)与传统的插电式混动PHEV的区别是什么呢?

答案就是:

看是否有发动机机械直接传动驱动车轮的模式。如果有,就是插电式混动,如果没有,就是增程式混动。其实就这么简单。

2. 插电式混动的优势确实是高速发动机直驱的高效,但是增程式并没有你理解的那么不堪

其实从结构上来说,增程式比插电式简单,插电式混动所需的混动变速箱的结构很复杂,而且集成度很高,这是硬件和软件的集成开发。国内的插电式混动变速箱的发展情况的参考我的这篇回答。

反过来说,增程式的主要难点从硬件转向了软件,合理调配电池和发动机的电力策略,同时尽可能地减少电力来回重放的损失是重点。不过总体来说难度小于插电式,目前那么多初创和新进入这个赛道的车企,选择了增程式就是一个例子。

很多成熟的企业在基于自己开发的混动变速箱和增程式之间摇摆的主要原因,是技术人员对于整车高速需求的犹豫。因为在高速巡航工况,发动机直驱模式的时候,发动机发出的能量只要经过两对齿轮的传输就可以直接从输出轴输出,齿轮啮合的传递效率可以达到近99%,那么总效率就是99%乘以99%。但是如果是电机发电,即便不考虑进出电池,那么也是 92-95%发电 乘以 92-95%电驱的效率,如果考虑部分电力还要进出一次电池充放,那就更完蛋了。

所以你可以看到,增程式要尽可能减小和插电式的差距,就必须要尽可能地让发动机发的电直接驱动电机,而不是进出电池。这种增程式被称为新一代直驱式增程,日产的E-power以及首发车型Note是代表车型。

NOTE的电池仅有1.5kwh,仅在低速低负荷工况下可以纯电池输出,而大部分驾驶工况条件下,80kw峰值功率的电机的主要电力来源是最大功率为58kw的1.2L三缸发动机。

Note的工作模式大体如下:

  • 在正常相对匀速和平坦路面的驾驶工况中,车辆对电机的功率需求不高,当电池电量充足的时候,电池直接驱动电机(工况1);在巡航工况,当电池电力到达一定soc范围,发动机带动发电机直接驱动电机,多余电力为电池充电(工况2)。
  • 在加速和爬坡等工况时候,由于小电池无法支持电机的功率需求,电池输出的同时,发动机发电为电机供电(工况3),在放松加速踏板、刹车和下坡的时候,动能回收为电池充电(工况4)。
  • 由于电池容量小,note e-power不提供外部插电充电功能,被宣传为「不需要充电的电动车」。
  • 考虑到电池仅有1.5kwh,其实只有在日本这种日常驾驶习惯中车速较慢,加速较慢的情况下工况1可能会出现的概率比较大。而在速度限制相对宽松区域的实际驾驶工况中,预计车辆实际上将长期处在工况3/4。 工况1实际上在低速爬行工况可能才会长时间稳定出现。根据测试的结果发现,当车辆的车速超过55kph的大部分工况(无论电池电量多少)或识别出用户进行急加速的时候,发动机就会被触发,而且部分电力分配直接驱动车轮。

    Nissan Note E-power在日本的JC08工况下的燃油耗仅为2.7L/100km,由于NOTE e-Power仅在日本出售,没有公布过NEDC/WLTC工况数据, 我预计在NEDC的燃油耗在3.5L左右(有可能会更高)。由于其继承了燃油车的大油箱,计算下来的理论续航里程高达1000+公里。

    仅就目前来说,如果一家企业已经有非常成熟的,量产应用超过3年的混动变速箱经验,那么我的建议是继续插电式的道路,同时考虑加大电驱,提升性能。如果是目前还没有量产的,建议直接走增程道路,然后抓紧时间研究策略。硬件结构简单,以软件策略决胜,比较适合中国未来的发展模式。

    反过来说,目前插电也在学习增程,过去插电混动的策略很复杂,现在增程的比例越来越高,因为发现采用发电直驱后,更注重如何确保发电在发动机的经济区比眼花缭乱的切换各种模式效率更高。所以无论是本田的IMMD,还是国内的部分高效的插电混动系统,目前实际增程模式的比重越来越大。