纯电、插混、增程、混动有什么区别,到底谁更好?
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对于技术好坏的评价,主观性强,也要考虑实际应用。但现在要说哪个技术最全能,自然是“什么都有”的混合动力汽车。但因为历史原因,混合动力汽车衍生出很多种架构,比如增程式、功率分流式、P0 到 P4 以及各种电机搭载方式的组合等等。因为架构不同,汽车的表现也有很大差异。
因此更精确的结论,现在最适合作为家里唯一一款车的混合动力车型,我的判断是应该有下面两个特质:
1、汽车在日常通勤时,有纯电动运行能力;
2、汽车在需要扭矩输出时,发动机扭矩能直接提供到车轮。
毕竟,成年人生活不易,只能都要呢!要日常通勤成本低、又要能带孩子长途旅行、还要孩子玩累之后,能在车里安心的吹空调睡觉。现在混动的架构看似百花齐放,但也只有少数几种混动构型能满足上面的要求。
那为啥还有很多有不适合现在需求的混动构型?主要是这十年来,行业变化太快了,混动车型的设计目标,或者要解决的问题,就发生了根本变化。现在我能理所当然的直接说:如今的混动是为了获得全面的体验,但是在5年前,混合动力车型的设计目标,还是为了节约燃油消耗,满足法规要求。
日常通勤,省油是王道
所有混动车型,最基本的需求还是节油,特别是通勤使用的时候。目前还有很多混动架构设计,单纯为了节油而优化。而节油的主要方式,是把发动机的动力输出,与汽车的速度和扭矩需求解耦。如今所有的混动设计,都是以此为前提设计的。
我们从发动机的运行效率图上,就能看出解耦设计的重要性。如果完全没有解耦的话,我们日常通勤的工况,基本在图中的蓝色圆圈里,也就是中速低扭矩区域,和发动机高效率区域是背道而驰的。
虽然工程师们可以通过各种技术,调整发动机的高效率位置,但是调整范围有限。毕竟汽车还要爬坡、加速等,因此还要留出充足的的扭矩应对特殊情况,发动机设计还要兼顾外特性,也就是汽车的动力需求,奥托循环发动机还是传统动力汽车的主流设计。
混合动力汽车通过发动机工况和实际运行效果解耦,让发动机尽可能运行在高效率区域实现节油。比如传统的P2、P3 结构,电机可以根据需要,调整输出扭矩,但是发动机的转速和车轮转速还是直接挂钩,工程师们能做把发动机工况尽量拉到高效率曲线附近,类似于线性工况。
要是能让发动机和车轮转速完全没有关系,想办法让发动机一直工作在效率最高的位置,就是最好的节油方案。比如功率分流技术,和增程式技术,发动机转速和车轮转速关系就很小,发动机的工作状态几乎是点工况,能让发动机一直维持在高效率区间。
除了上述两种技术外,东风本田的 i-MMD 技术也是能做到增程工况的:发动机只拖动发电机工作,车轮完全由电机驱动。只是在i-MMD发展初期,因为电机功率限制,完全由电机驱动的工况,覆盖范围没有功率分流和增程式覆盖范围大。
而东风本田最新的第四代i-MMD做了很多改进,原本只当发电机用的电机,现在也能当电动机来用。这样在东风本田全新一代CR-V e:PHEV 上,两台电机能合并输出,最大扭矩能达到335N·m、最大功率135kW,可以覆盖日常使用几乎全部工况。实现和增程式、功率分流式相同的馈电节油效果。
但我们考虑插电式混动的纯电运行工况后,i-MMD 相比而功率分流,优势就比较明显了。因为功率分流架构决定了发动机是主要的动力来源,需要更长时间工作。这次东风本田第四代i-MMD配置的动力电池也能支持70公里以上续航,对大多数消费者来说,应对日常通勤完全可以只用电机运行。
高速工况,发动机驱动是王道
工况完全解耦的还有增程式汽车。而i-MMD 架构 相比增程式同样有优势,就是高速工况。高速长途运行,混合动力车型,使用动力电池就不太现实了,我们就要考虑亏电运行情况。
在高速工况下,增程式的动力只能通过发动机-发电机 - AC – DC - AC- 电动机的形式传递,链路中任何一个短板都会成为汽车亏电行驶时的动力阻碍,除了两次机械能-电能转化的能量损耗外,最重要的扭矩输出,在成本可控的前提下,就很难让人满意了,市场中的车型体验,也能印证这一点。
这是因为高速时,电机的输出功率几乎恒定,因此扭矩会随着车速快速下降。而在日常使用环境中,发动机的转速越高,扭矩输出也越高,也就是扭矩-速度特性,更适合高速路运行。
东风本田的 i-MMD 的结构,发动机可以直接输入车轮,首先功率输出就不受链路限制,能充分利用。在高速亏电运行工况,电机的扭矩输出和发动机差距很大,因此理论上来说,两台电机无论选择为电池充电,还是补充扭矩,都只能起到修饰作用。
全新CR-V插电式混动所搭载的全新开发2.0L 缸内直喷发动机,热效率高达41%。同时扭矩也能达到183N·m,在高速公路运行时,就能恰好兼顾动力和效率。
i-MMD 是全能选手
东风本田的i-MMD 的结构具有发动机和车轮直连的功能,也就是动力系统既有并联能力,也有串联能力。可以根据不同工况,更灵活的进行能量补充或者扭矩补充。
就像开头所说,现在消费者对混动车型的需求产生了变化。如今节油已经不是混动汽车最主要的优化目标,而是要让汽车有最全面的功能体验。至少在中国,因为动力电池成本下降,混动车型几乎没有价格优势,再加上混动车型再怎么省油,也很难和纯电动比拼通勤成本。因此功能全面是现在插电式混动的强项。
但因为市场趋势变化太快,很多车企没有跟进。i-MMD 原本的设计,就具有发动机和车轮运动脱离的能力,相对传统P2、P3的设计,初始设计具有一定先进性。同时,i-MMD 设计还保留了发动机直连功能,正好能满足消费者对混动车功能全面的诉求。
对东风本田的第四代 i-MMD强电智混技术的策略,是充分利用机械结构赋予的纯电运行、混动运行和发动机运行三种模式特点。在起步、市区行驶、强加速、减速等“纯电运行”优势场景,用电机驱动。而在发动机的优势场景,就使用发动机直接驱动。通过智能自动切换控制系统,确保电机与发动机的完美匹配,实现三种驱动模式自如切换,于任何场景高效输出,最大化兼顾动力经济与平顺舒适性。
这些策略解释起来都不容易,做起来自然就更难。无论是发动机本身效率优化,还是发动机和两台电机的配合,同时还要兼顾动力电池的能量储备策略,每一项都是细致入微的工作。
东风本田 i-MMD 混动技术能与时俱进,让消费者日用更从容更省心,在纯电动时代不放弃优化,不断给消费者有竞争力的选项,这种“认死理”的工匠精神也很不容易。
首先我们要达成一个基本共识——造汽车不是比谁写的字更飘逸娟秀。书法是美学造诣,而汽车动力技术则要实打实的“服务于生活”,丰田THS的行星齿轮结构非常精巧,但你会因为这一点就直接买单吗?所以技术含量高的底色,是更能服务于广大用户的丰富用车需求。
如果你和我达成了这个共识,我们继续聊。
综合技术含量和用户体验,纯电、插混、增程、油混PK,插混更显优势。
1、纯电技术简单,短板明显
从技术层面看,纯电因为绕过了最麻烦的发动机和变速箱,它的结构简单,技术含量不高所以新势力入局都喜欢选它。
从体验层面看,纯电带给我们最大的好处是电驱体验,加速快、节能。但纯电存在可能的电池安全隐患、配套设施还不完善,补能不够便捷,有续航焦虑,另外受环境地域因素影响较大,比如它受电池特性以及PTC高能耗空调( 如使用热泵会好一些 )制约,冬季续航里程达成率不足。
2、增程技术落后,但挺实用
增程式是由发动机给电池充电,由电池来驱动汽车。从技术角度看,早在1899年,世界上就出现了第一台增程混合动力汽车,洛纳-发布的Semper Vivus从工作逻辑看和现在的增程也并无太大区别。
虽然现在有些车企把发动机包装成所谓 增程器 ,实际上目前根本就没有所谓的增程式发动机,因为搞REEV的车企并没有从零开发新发动机的能力,都是挑个市面上卖的参数相对比较合适的传统发动机拿来发电用罢了。
当然我们也不能因此贬低增程的价值,它续航里程超长,没有续航焦虑,可以加油,补能方便。虽然增程式车尺寸都偏大,长时间跑高速会使耗电过快,动力减弱,油耗偏高。但有些人就是把它当纯电车用,充电比纯电还勤,这些弊端似乎也能忽视了。
3、油混技术“柔和”,实用性居中
油混是电池和发动机共同驱动,电池靠发动机充电,动力源主要是发动机。这个领域还可以拆开成48V轻混系统和以日系为代表的油混两类,前者结构非常简单,效果是能利用48V启动发电一体机的动力来弥补内燃机的低转速扭矩,会更省油,48V电池还可以为其他电气系统供电,比如空调和电子涡轮等。这项技术早几年欧美为代表的豪华品牌都在积极采用,但有一说一,在节能大潮下,这种轻弱混的方式不够用了。
纵观人类与油耗扳手腕这些年,两田混动抓住了节能的核心需求。丰田THS油混结构十分精巧,油耗是一绝。不同于依赖机械结构的丰田THS,东风本田i-MMD系统在动力分流上并没有使用复杂的行星齿轮结构。一贯以技术为先导的东风本田通过两个电机来进行调速与输出动力,配合高效的阿特金森发动机与一套PCU系统就完成了整套系统的搭建。所以这是一套重电气化,轻机械化的混动系统,其带来的直接效果是动力和油耗双优。
从这些看,油电混动其实没有明显短板,如果说要有,就是数量太少了,选来选去也就那几款。如果还要再加上一条,那就是纯电驾驶需求日益高涨,我们需要更长覆盖面更广的电驱体验。
其实本田在这方面已经做得很不错,因为第一代混合动力系统IMA(集成电机辅助系统)就很敏锐的嗅到了发展趋势,基于歇缸技术当车身≤40km/h时,发动机可以根据工况关闭气缸的供油与进排气,实现纯电驱动。
往后发展到i-MMD,本田大力拓展其电驱优先的思路。东风本田i-MMD混合动力系统是采用双电机的思路,创新性设计了一套多平行轴综合传动装置,这样的结构决定了其电机主驱的特点。
第四代i-MMD和上一代混动系统的最大差别在于E-CVT的变化,它采用了全新平衡轴结构,不但提升了驱动电机输出扭矩,同时还实现发动机两挡直连,进一步改善了动力输出和能耗表现。
另外,为了使发动引擎时的静谧性及平顺的加速感等能够无限接近纯电动车,还通过PCU的高功率化来扩大了纯电领域。搭载第四代i-MMD第十一代思域e:HEV只用单档离合器,就可以在80km/h时速下均为纯电驱动。
4、插混技术难度高,体验回报也更高
插电混动是由电池和发动机共同驱动,可充电可加油,可纯电驾驶也可混合驱动,并且还带有发动机直驱动。就用车体验来看,插混没有续航焦虑,适应能力强,上下班通勤、长途旅行都可,并且还能纯电驾驶,还省油。
不过这几年插混卷的厉害,用户的需求正在不断升级:
1、更节油,更省电 ——节油没有最低只有更低,因此效率必须拉满。
2、更多的电驱场景 ——全场景电驱,更接近EV。
3、随心所欲的强劲能量 ——爽快的线性加速感混动开出高级燃油车的驾驶乐趣。
4、动力体验丝滑 ——智能动力控制系统智能自动切换 EV模式、混动模式、发动机驱动模式。
一句话总结这几个体验,就是要求技术达到「节油省电、强电智混、动力爽快、切换丝滑」。
因此仅以基础模式占优就还不足以抓住用户,必须继续升级技术。
拿我最近开过的本田CR-V e:PHEV来说,最大续航是916km,最低荷电油耗5.5L/100km,前者说明汽车在最好的状态能跑多远,后者说明汽车状态“差”时不会掉链子。有些品牌采用了接近50L的油箱,也不过跑出800km+续航,最低荷电油耗要超过7L/100km,就是典型的“有电一条龙,没电一条虫”。
本田可以称得上是插混技术串并联路线的开创者,给了很多自主品牌学习和借鉴的机会,让自主品牌在此基础上发展了自己的混动系统。
我们知道,东风本田i-MMD的阿特金森发动机在上代的基础上继续升级,是把以往的歧管喷射升级为缸内直喷。同时,高压喷油的压力来到了350bar,让汽油雾化效果更好。如此操作下来,发动机的热效率来到了41%。有东风本田i-MMD的刺激,其他品牌也在做相关升级。比如在一些国产混动系统上,我们也能看到涡轮增压+350bar燃油高压直喷系统混动引擎。
除了发动机本身的能效提升外,再就是如何在电的配合下,最大化提升效率和动力体验。
像东风本田i-MMD的策略是,利用IPU智能控制单元提升电池的能量的检测与调度效率,同时也优化了电芯的材料与结构,实现高比能电芯。与此同时,因为强电智混模式下发动机更容易处在高效工作区间,所以如果发动机能 效率最大化提升,可助力节油。
为达成这个目标,以“油驱”思路多一些的车企,正在卷多挡变速箱。而且因为有“超速挡”,这类在高速再加速上有优势。又或者以“电驱”思路多一些的车企,正在更大比例的电驱体验,最大化发挥电驱节能和动力优势。
关于动力体验,拿东风本田CR-V e:PHEV来说,它的电驱覆盖场景多,只有在市区缓加速或高速巡航时发动机才会直接驱动。它在初段的加速很快,在市区里面80kmh以下的路况行驶,感觉动力很猛,这是因为它将驱动电机动力提升到了135kW和315N·m的动力水平,和EV都能PK。
现在插混强化电驱体验不是东风本田一家,大家目标效果也基本一致——在起步、市区行驶、强加速、减速等,基本上以电驱为主,无限接近“纯电”的混动出行体验,实现 动力爽快、切换丝滑 。本田作为这套思路下的引领者,已经在刺激行业越来越向此类体验看齐。
总结:
大家应该发现了一个现象,这两年插电混动销量增长很快,乘联会数据显示,今年1-5月,插电混动车型零售累计销量达到77.8万辆,同比增长97.2%,增速远超于纯电的24.3%。
插混热度高,但同时增长的用户“抱怨”也越来越多。其实插混发展到现在,一部分原因是借着东风起来,一部分原因是技术确实有优势。
综合技术含量和用户体验,纯电、插混、增程、油混PK,插混更显优势。但暂时的胜利还需要戒骄戒躁,技术要服务于用户,综合技术含量和用户体验的讨论最有意义。透过东风本田CR-V e:PHEV,能感觉到,东风本田i-MMD就像是一个“工科男”,重剑无锋,大巧不工,在领先的强电智混技术框架下,「节油省电、强电智混、动力爽快、切换丝滑」各维度都很棒。