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插电混动和不插电混动差别有多大?自主品牌的

作者:admin 时间:2019-08-04

  在汽车能源从燃油向电能转变的过程中,混合动力被普遍认为是一种起到关键作用的过渡方式。但不同于传统燃油车和纯电动汽车的是,混动领域中无论是HEV(油电混动)还是PHEV(插电式混动),各家都有着自己不同的思路和方向。

  事实上,混合动力系统在此前一直被日系车企控制主动权,别说自主品牌,就连美国人和德国人也没什么拿得出手的成果。而近年来比亚迪倒是很激进,特别是前段时间比亚迪的第三代DM双擎系统引起了轩然大波,装配在第二代唐DM车型上获得的4.5s加速成绩更是让国人沸腾不已。今天我们就来揭秘一下混动领域的民族骄傲比亚迪和真正的国际大厂(丰田和本田)的差距到底有多少?

  提起混动,在该领域有着超过20年技术积累的丰田想必是最有线年丰田就已经量产了第一代混动车型普锐斯,那个时候估计绝大部分厂商都还没有意识到市场会需要这种高效的新型驱动形式,一定也不会想到截止到2016年4月丰田混动车型的销量就已经突破了一千万台!“世界上有两种混合动力,一种是丰田的THS(Toyota Hybrid System),一种是其它混动系统”。不用我多说,业界广为流传的这句话足以印证丰田在混动领域地位是多么耀眼了吧。

  其实和大多数新鲜事物一样,丰田的THS系统在最初也是不被人看好的,因为当时的社会环境对于这类车型的需求并没有如今这么迫切,但凭借其出色的能耗和极其平顺丝滑的驾驶质感,普锐斯很快便火了起来。

  有意思的是,普锐斯不仅得到了社会大众的认可,甚至包括布拉德·皮特、莱昂纳多、茱莉亚·罗伯茨等众多好莱坞明星都选择了普锐斯作为自己的出行工具,这无疑为丰田免费打了一波大大的广告。更夸张的是2006年奥斯卡颁奖典礼上,莱昂纳多等20多名巨星竟然乘坐普锐斯抵达会场,用行动彰显他们对环保的态度。

  说到这儿,大家一定对丰田这套极为神秘的东西充满了好奇吧,别急,我这就为大家简单介绍一下(之所以说“简单”,是因为这里面的学问实在太深了,我所讲的也只是冰山一角)。THS系统主要是由一台阿特金森循环发动机、两台电动机以及一套动力分配装置(E-CVT,充当变速箱的作用)组成,另外三者之间的相互运转和协同配合通过PCU(功率控制单元)控制,仅此而已。

  说起来简单,但要想真正实现高效的混动是极其复杂的,这其中一个巧妙的设计就起到了关键性的作用——行星齿轮结构,也就是E-CVT。众所周知,发动机在转速过高或过低的情况下都会损失很多的能量,只有当让它处于一个合适的工况下才能达到较高的效率,而E-CVT的任务就是使发动机尽量始终在热效率高的区间工作。

  那么问题来了,在发电机不擅长的工况下由谁来驱动车辆呢?这时候两台电动机就派上用场了。整套THS系统追求的是电动机和发动机两者间的互补,车辆在低速和加速过程中,由扭矩输出更直接电动机来提供主要动力来源;而在高速巡航时,电动机在一旁待命,由发动机直接驱动车辆。

  哦对了,此过程中还有一个不可或缺的部件——电池。因为在发动机驱动车辆有动力冗余、溜车滑行或者制动时可以反驱其中一部电机进行发电,而这些电能就将储存至电池中,当车辆需要非常大的动力请求,发动机全力输出也无法满足时,这些电量再通过电动机辅助发动机推动车辆前进。

  如此默契又无缝衔接的动力流在普锐斯上大放异彩,致使丰田将这套系统下放到了更多的车型上,当然这套系统也在不断完善和改进,目前丰田TNGA架构下的第八代凯美瑞搭载的混动系统已经发展到了第四代(THS-IV)。

  在最新的混动系统中,两个电机的位置由同轴改为了异轴布置,如此一来电机的动力输出将无需经过复杂的动力耦合过程,直接通过齿轮传动输出。另外除了材料和电池方面进行的优化和改进,重新设计的结构也使得电池体积更小,不再占用后备箱空间。

  与众不同的技术思路就已经出神入化了,丰田逆天的耐用性在THS混动系统上也得到了很好的延续。据2011年1月加拿大电视台对温哥华的出租车(温哥华90%的出租车为丰田普锐斯)做的一次调查显示,丰田普瑞斯出租车平均行驶70万公里左右才第一次更换电池,看来“开不坏的丰田”并不是说说而已的。

  谈到本田混动,现在大家熟知的一定是雅阁上那套被称为SPORT HYBRID锐·混动的i-MMD系统,殊不知早在上个世纪本田已经有了自己的混动系统IMA。

  1999年,本田的量产混动车Insight面世,它采用的是一套名为Integrated Motor Assist(IMA)的并联式混合动力系统,其中超薄型三相直流无刷电机是它的核心技术,除了驱动车辆外还充当启动机的身份,另外还包括动力控制器、镍氢电池以及IPU智能动力单元来协同管理IMA系统的运行。

  之所以IMA系统默默无闻,是因为它的一个致命缺陷:由于发动机的曲轴与电机直接相连,因此在发动机停机行驶时电机还带动汽缸与曲轴运转,从而无故消耗对混动车极为关键的电能,这样一来对比燃油车的高效优势就会弱很多。失败过后,本田在2012年末面世了全新的SPORT HYBRID锐·混动系列混合动力系统,它包含独立的三大系统:单电机的i-DCD、双电机的i-MMD以及用于高端车型搭载三电机的SH-AWD。

  全新变革的混动系统最大的不同就是从并联式改为串并联混合动力系统,相比丰田将电动机作为辅助的思路不同,本田这边更倾向于用电动机来驱动车辆。至于各种工况下的驱动模式,废话不多说,直接上图!

  可以看出,在i-MMD系统中并没有行星齿轮这个虽然神奇但复杂的结构,本田巧妙发挥了发动机和电机各自的优势,车辆要么由电机直接驱动、要么由发动机直接驱动,使得发动机和电动机都工作在它们最为舒适和高效的区间,效率能不提高吗?

  因此在雅阁混动上,比丰田THS更加简洁高效的i-MMD取得了极为显著的效果,而且无论是发动机介入时的平顺性还是行驶过程中电机带来更为安静舒适的品质感都比凯美瑞混动略胜一筹,另外得益于那台热效率高达40.6%的2.0L阿特金森循环发动机,雅阁混动的油耗水平也和凯美瑞混动打成了平手。不得不说这位后来居上的新晋玩家,实力确实强!

  虽然起步晚,但是面对两位功力高强的老前辈我们的比亚迪也绝对不怂。利用早年在电池领域积累的经验,比亚迪的插电式混合动力系统DM至今也发展到了第三代。

  2008年至今,比亚迪在混动道路上的成就说起来还挺励志的。第一代DM系统搭载于F3 DM车型上,这也是我国首款插电式混合动力车型,在那个时候比亚迪就为DM系统打上了“性能”的标签,第二代更是提出了“542”计划(“5”即代表0-100km/h加速时间5s以内,“4”即全面实现电动四驱,“2”即百公里油耗2L以内)。

  “542”战略的代表车型为第一代唐DM,相比前期的秦DM而言,唐DM不仅有着更强劲2.0Ti发动机,而且在前后桥各搭载了一台电动机,因此使其综合最大功率达到了夸张的370kW,峰值扭矩为720N·m。性能上去了,但由于当时插电混动技术不成熟导致的电耗太快的问题使得比亚迪第二代DM依然没能成为消费者的购车首选,所以在第三代DM就着重解决了这个现象。

  与第二代DM系统不同的是,除了前后桥的主要驱动电机外三代DM在最靠近发动机的P0位置增加了一台BSG启发电一体机。是不是听上去有些熟悉?没错,它和德国厂商大肆宣传的48V轻混系统类似,厉害的是在比亚迪第三代DM系统中这台BSG电机的工作电压可以高达250—420V,可以在启动时将发动机转速直接拉过抖动点,减小发动机介入时的突兀感,因此平顺性大大提升。

  另外得益于高电压的好处,即便在发动机机怠速或车辆慢速行驶时BSG电机仍然可以通过发动机的带动进行发电,从而为动力电池充电,效率提升十分显著。有意思的是,BSG电机还会主动控制发动机的转速,协助发电的过程中聪明的避开发动机的低效率区,让发动机尽量处于一个舒适的工作区间,这一点与丰田本田有着异曲同工之妙。

  虽然在电机部分组成了“P0+P3+P4”混动架构,但比亚迪的薄弱之处在于缺少低能耗高效率的发动机。就目前来看,一台搭载阿特金森循环的自然吸气发动机无疑是匹配混合动力最好的选择,而比亚迪选择的涡轮增压发动机显然并不是那么合适。

  我猜测原因无非两点:一是达到如此高热效率的发动机在研发上确实很难,而现在小排量涡轮增压的趋势明显,重新开发增加的成本是巨大的;二是比亚迪整个车系比较复杂,同一个车型几乎都有燃油、PHEV、EV三种搭配,为了使得更好的兼顾,涡轮增压可能是更好的选择。

  不可否认,有着多年经验积累的双田在混动领域仍然占据着较高的统治地位,短时间内其他对手想要赶超并不简单,但他们一定就完美吗?我相信不是的。较小的电池容量决定了他们并不能拥有很好的纯电续航,而在这方面,比亚迪占据了上风。

  其实要说哪家混动更厉害,这并没有一个准确的高低之分,丰田本田的混合动力的长远发展主要也是他们国情的原因,包括在日本本土燃料电池的兴起同样如此。而在我国,插电混动必然是更合适的方向,一方面源于各个自主品牌的技术更迭迅速,另一方面可以上绿牌的优势对于消费者来说是一个很有诱惑的选择。

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