[汽车之家 技术] 让各家车企都十分坚信的是新能源车会有一个不错的未来,而在国家层面的发展计划中,留给厂商的时间似乎也不多了,于是在车展里的新能源车版图中你会看到一个百家争鸣的场景,尽管各方面的现状还不能让你接纳这类车型产品,但厂商则已经为即将开辟的新战场做出了部署,其中,混合动力技术就是不可或缺的重头,今天我们就来聊聊中国品牌厂商在混动技术的现状,另外,究竟要如何开发一辆混合动力汽车,我们也有自己的一些看法。
● 研发动力应该来自市场,而不是国家政策
国家政策是中国品牌汽车厂商发展新能源车的推动力,但如果中国品牌厂商还这么认为,那么,5年后,我们的品牌将会被合资品牌甩的更远。所以,应该把市场作为研发的动力。当然,现阶段,政策动向是市场的重要因素。
假如2020年国家取消了针对中国品牌汽车厂商的新能源补贴政策,那我们自己的新能源车在市场上还有竞争力吗?结论姑且画一个问号?但看到现在丰田推出的卡罗拉、雷凌双擎在价格上已经步入传统紧凑型车的价格区间内,显然,国外品牌已经占据了主动,弯道超车?弯道内线似乎快被封死了。
雷凌 2016款 双擎 1.8H GS CVT精英版
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秦 2014款 1.5T 酷黑骑士旗舰型
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好在现在针对中国品牌的新能源车在各地方受到了很大照顾,上面两款车都是入门级车型,我们假设,如果没有政府补贴和牌照政策的前提下,你会选哪个?
有人说,我们继续扩大电动车优势同样能跻身新能源车市场,这看上去的确是个办法,但以现在的电池技术来看,短时间还是难以解决能量密度的问题,这样,车辆的续航里程以及充电时间等问题就会成为阻碍它得到普遍认可的重要因素。更何况,就算技术上解决了这些老生常谈的问题,那成本控制呢?不管怎样,在新能源的技术选择上,两条腿走路会走的比较稳当。趁着国家为新能源撑起的这把保护伞还没收起来,中国品牌汽车厂商应该抓住最后这几年的时间,解决混动技术,因为相比电动车,混动车应该会率先成为主流,这类车才是握住市场份额的关键。
● 新能源车的外观应不应该设计的与众不同?
不管是混合动力还是纯电动车,我们先来说一个共性的问题。究竟要如何做一款新能源车?现阶段在这个问题上,中国品牌厂商都保持着高度的统一,他们都是通过在现有的搭载传统动力的成熟车型基础上进行新能源动力系统的“改装”,这也就意味着,从造型外观来看,这些新能源属性的车与传统动力的车型产品就没有过于明显的差别了。跑在路上,辨识度不高。
当然,有些人会说为什么要让它看上像一款新能源车呢?的确,从产品本身来说,没有必要强调它的动力属性,但就现阶段新能源的发展来看,通过别具心裁的外观设计能够达到较好的推广效果,特斯拉就是一个例子,原因很简单,新能源车的成本现在很难被控制在同级车型的平均水平,因此,造型上最好能够与略高的价格有一定的匹配度,对,起码看上去得让人觉得这车值这个价格。
不过,在我看来,当新能源技术发展到一定程度后,开发成本逐渐被成熟的技术和市场需求所稀释,人们开始普遍接受这种动力系统,那么,在造型上,就会出现“去新能源”的设计理念。总而言之,能够拿出一些彰显科技感、未来感或者清新质感的外观有助于人们接受新类型的车,在随后的引导选购中,好的外观更具诱惑力。
● 市场对混动车的需求日渐显现
不可否认,制约新能源车特别是纯电动车发展的瓶颈仍旧来自技术层面,安全性、续航里程、充电时间、电池重量等都是摆在眼前的问题,而一些相对成功的新能源车型,毫无例外都在一定程度上规避了一些技术短板。而这也是现阶段混合动力得到关注的一个最重要的原因,混合动力技术避免了单一的电能驱动系统无法解决电池容量小及能量密度低导致的续航里程无法满足实际用车需求的现状。
尽管眼下混合动力技术的呼声很高,人们都寄希望于这种动力系统能够作为传统动力向纯电动车的过渡类型,但在这种动力类型的发展上,各个中国品牌厂商走的技术路线却不尽相同。
● 中国品牌厂商开发混动技术都采用哪种技术路线
◆ 日系厂商的技术路线
毫无疑问,提到混合动力车型,大多数人都会想到丰田,想到普锐斯,关注新能源发展的消费者在最近又有了不少选择,卡罗拉、雷淩的双擎动力在价格上已经与同级传统车型处于一个价格区间内,核心部件的本土化生产大幅度降低了普通消费者选购混合动力的门槛,这个成果丰田在中国用了十余年的时间去培育,而这也恰恰给了中国品牌厂商开发混合动力的喘息时间。事实上,丰田的混动技术对于中国汽车行业的影响还是很深远的,尤其是在中国的两家合资公司,我们一直在关注的广汽乘用车在一定程度上就是延续了丰田技术路线的厂商。
或许是基于与丰田的合资关系,让广汽集团在新能源车的开发上选择了一个相对适合自己的方向,之所以这样说是因为在其他厂商看来,以传统动力为依托的新能源技术在当时来看似乎并不现实,因为普遍的中国品牌厂商在传统动力系统的开发能力上还十分薄弱,更别提建立在此基础上的混合动力了。
除了摆在眼前的传统汽油发动机的技术需要攻克外,在工况循环控制方面则需要开发团队进入全新的领域,传统的往复式活塞发动机对应的奥托循环在效率上难以达到理想的混合动力排放水平,而不擅长低扭和高转速工况的阿特金森循环在性能上可与电动技术形成互补,与此同时,在大多数情况下,发动机不直接参与驱动车轮,所以,在特定的转速下工作,发动机在满足电能的供给和高效之间能够找到一个平衡点。
◆ 高压缩比发动机
侧重阿特金森循环的发动机会设定较高的压缩比,像丰田双擎(卡罗拉、雷凌)的8ZR-FXE汽油发动机则延续了普锐斯的那台5ZR-FXE发动机13:1的压缩比,广汽开发的混动系统同样将发动机的压缩比做了相同的设定。
要知道,传统发动机的压缩比在10:1左右,当然也有“异类”,装配在马自达车型上的创驰蓝天发动机也采用高压缩比的设定,但由于需要考虑覆盖所有用车工况,所以,它的开发思路不同于服务混动系统的发动机,更有别于常规压缩比设定的汽油发动机。
此前有人说汽油发动机的气数已尽,现在来看,混动技术平台会给汽油发动机带来新的发展契机,丰田也用40%的热效率告诉世界这个结论似乎下的有点早了。
◆ 为什么将发动机排量设定在1.5L?
混动系统的发动机排量方面,中国品牌厂商相对比较喜欢使用1.5L排量的发动机(包括我们后面要介绍的荣威e550),丰田使用的是1.8L发动机,为什么会有这样的差异呢?因为,国家对1.6L及以下排量的车会以节能减排的名义进行3000元补贴,所以,综合动力因素,不约而同的使用了1.5L的发动机。也正因如此,丰田双擎的车型就无法享受这个补贴。然而,该补贴政策在本月底将到期(2015年12月31日),至于是否延续,目前尚无定论。
● 传动系统是怎么解决的?
发动机是一方面,传动系统更是难上加难,你也知道,在中发联(谁是中发联)还未成立之前,自动变速箱的发展并没有明确的方向,吉利在2005年成了一家将AT变速箱工程化并量产的中国品牌厂商,但这并没有对整个中国汽车行业的AT变速箱的研发现状做出太大的改变,爱信、采埃孚、现代摩比斯等国外变速箱企业在中国的合资公司仍旧是市场供给的主力,而CVT变速箱的开发同样进展缓慢(奇瑞旗下的奇瑞精机尽管已经完成了CVT的量产化,但在前几天还是宣布将变速箱业务剥离了出去)。而像长安旗下虽有青山变速箱公司,但来自采埃孚的自动变速箱仍旧影响着长安自动挡车型的市场供给。
◆ 是否依旧借鉴了丰田的技术?
在混动系统的传动部分,丰田开发了一套在效率与混动理念十分匹配的传动系统,丰田把自家混动技术运用的传动系统称之为E-CVT,从字面上来理解,这是一台电动的CVT无级变速箱,但实际上,E-CVT的结构跟我们所理解的CVT变速箱完全不同,不过,在传动特性上倒是能做到不间断的动力传递,显然,电机的动力输出特性还原了人们对CVT车型驾驶感受上的认知。
行星齿轮将两个电机和发动机之间建立了联系,使得三个动力单元能够通过各自的输出实现不同驾驶工况下的车速状态,也正是这个行星齿轮机构确保了整个混动系统的工作效率。
考虑到广汽与丰田的合作关系,我本以为广汽会完全借鉴甚至把丰田整套双擎的技术拿过来,因为在看到发动机采用阿特金森循环这点来看,就有理由让我们有这样的遐想,但事实并非如此,广汽研究院只是参考了丰田的技术路线,而最为核心的“变速箱”(称之为机电耦合系统更准确)开发部分则与丰田的E-CVT技术“分道扬镳”。
也不能说完全背离了丰田的技术方向,动能的输出和电能的收集同样是两个电机负责,只是在动力传递路径的切换上采用了更为简单的方式,服务于两个电机的离合器取代了E-CVT的行星齿轮机构,换句话说,两个电机的转速没有直接的关系了,这点与丰田的E-CVT有很大差别,但这样真的好吗?
在动力切换使用离合器实现后,整体的传动效率就不如E-CVT高,因为就算不谈E-CVT内部双电机之间的紧密合作关系,单从离合器这一项设计来看,这就很难做到没有动力流失了。
◆ 传动系统是否需要更多的挡位?
以挡位数量来划分,广汽集团的这台变速箱实际上是一台单一速比的变速箱,电机的转速经过减速器覆盖车轮的整个工作转速区间,而上汽旗下的荣威e550采用的变速箱也是类似的结构,只不过,它在齿轮组部分加了一组齿轮,进而实现了2个齿比,尽管我们一直都在说电机转速(电机本身的最高转速在10000rpm左右)足以满足需要,但增加一个齿比,就能够提高一定的传动效率,这点很好理解,在高速行驶时,采用小齿比传动可以降低电机的转速,从而,减少电能的损耗和噪音。
话虽如此,但多一个挡位,就会给系统的布置和控制带来开发难度,同时,重量也会增加,考虑到实际使用和技术发展现状综合评估,使用单级减速器就够了,因为凭借电机就足以覆盖车辆行驶时车轮的转速范围了。
● 真的无法突破丰田的技术壁垒了吗?
这种机电耦合的结构是目前混动车型解决传动系统的一个技术方向,但中国品牌厂商更青睐于使用离合器来控制动力的传递路径,至于丰田E-CVT那种较为复杂的行星齿轮形式,一方面有技术专利的制约,另一方面,控制系统的难度比较大,不太适合现在的中国品牌厂商。其实,无论是E-CVT还是离合器式的机电耦合传动形式都已不再适合现阶段中国品牌厂商在混动技术领域的发展,除非厂商自身有相关技术储备,否则,这条路走起来会十分艰难。那么,中国品牌厂商如何走出一条属于自己的技术路线呢?
让人感到欣慰的是,现在的传动问题已经有了基本的解决方向,上文中我们提到的“中发联”便是中国品牌厂商集体投身于湿式双离合变速箱开发的初始阶段,我们姑且暂不讨论中发联本身的成功与否,但它至少凝聚了中国汽车行业的开发资源并引导各方共同攻克一类自动变速箱,这也为随后的混动系统发展奠定了基础。
各家车企开始有序的围绕DCT双离合变速箱开展相应的开发整合工作,比亚迪依旧是最早将其市场化的厂商,他们也是最先将电动技术与双离合变速箱完成整合的中国品牌。
据我们对各个中国品牌厂商的走访,几乎所有的厂商在开发DCT变速箱之余都做了混动技术平台的规划,目前,以此为基础开发的混动系统项目都开展的比较顺利,而江淮目前也已完成集成电机的DCT变速箱的试验验证,接下来,吉利、长城等厂商拿出以DCT为基础的混动传动系统只是时间上的问题。
事实上,这与欧洲或者德系厂商所推崇的混合动力技术的理念不谋而合,也就是将电机集成在变速箱里,这种方式从开发角度来说延续性更强,至少所有与电动系统所集成的传统动力装置都可以保留下来并予以应用,无论是横置平台的奥迪A3 e-tron或者纵置平台的宝马X5 xDrive40e,都是将电机集成于变速箱之间。至于是与DCT集成还是与AT集成,本质上,就没有太大差别了。
● 一定要做插电!
无论采用哪种技术,混合动力在中国市场一定要做成插电式的,只有这样才能减少内燃机的工作,实现短途零排放的工况,当然,也只有插电式的混合动力车型才有可能享受现阶段国家提供的包括车价补贴和牌照的优惠政策,这点对于厂商而言太重要了。与此同时,中国品牌厂商还得有推动充电设施建设的意识。
-- 丰田双擎为什么不做插电
你可能要说,卡罗拉、雷凌双擎就没做插电,没错,因为丰田的产品规划思路很清楚,在技术角度,做插电一点难度都没有,为什么不做?一方面是成本,因为低价才是现阶段最重要的产品策略。
好吧,抛开成本不谈,就算装上了插电系统又能怎样?中国现有的设施基础没法为你提供方便的充电服务,搞不好,来自各方的压力还得让厂商承担给你装充电桩的费用,得不偿失。现在,你能看清这个局面了吗?说的严重点,丰田只想抓住这部分市场,至于基础设施的建设还是要靠我们自己。
● 不过,混动车型真的能减排吗?
以现阶段的实际情况来看,这个问题确实要画上一个问号,还是基础设施的问题,现有的充电设施还不能让充电变成一个很方便的事,所以,在个别地区(为插电式混动提供优惠政策的地区),混动车型的销售状况很好,但调查发现,人们购买插电混动车后,还是把它当做汽油车来使用,那么,这些比传统动力汽车更重(电池和电机的重量)的混动车就会排放出更多的尾气。在一个通过限牌来控制机动车保有量的城市来评估,这显然是无法接受的。
● 充电设施的建设
除了家庭、停车场安装充电设施可以解决这问题外,此前我们在与环保部门的领导进行接触时也了解到,他们已经在与中石油和中石化就建设充电设施问题展开讨论,希望能在加油站提供新能源车的充电服务,但交涉并不顺利,由于充电设施的建设需要对加油站现有的电力系统进行扩容,国家电网需要收取扩容产生的费用,这笔费用谁出,目前尚无定论,看来也只好等国家牵头才能有确切的解决方案了。当然,那些有着国资背景的中国品牌厂商以及现如今能够代表中国新能源技术发展的汽车厂商同样也可以成为幕后推手,促进充电设施的普及。
编辑总结:
电池技术制约了新能源车的发展,尤其是纯电动车,续航里程、充电条件、温度环境等因素都会导致人们的一些用车习惯发生改变,这在很大程度上都在影响着纯电动车的推广,当然,不得不承认的是政策的引导力量总是赋予了很多可能,但不管怎样,我们都不愿改变自己的习惯,大家都希望交通工具使用起来更简单,使用成本更低,抓住这一点需求,从某种程度来说,混合动力车在现阶段或者是在未来的一两年里会逐渐成为新能源车进入中国市场的先头兵。
中国品牌厂商在混合动力汽车市场会迎来一个很大的发展空间,眼下,当务之急要做的是完成开发并将产品快速推向市场,越早进入市场,就能越早平摊技术成本,从而在后续的竞争中占据主动,而车的价格是真正普及混动车的重要因素,有了普遍汽车消费者能接受的价格,国家的补贴政策自然就不会成为促成购买的重要因素,更进一步的是,随着混动车保有量的增加,国家也会主动考虑并推进充电设施的普及工作,因为只有全面解决充电问题,让混动车尽可能的使用纯电行驶才能起到节能减排的作用。(图/文 汽车之家 李博旭)
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