再見2021,盤點改變汽車規則的新能源汽車技術

【EV視界報道】伴隨着2022年的到來,全球的汽車工業也走向了一個全新的紀元。相對於全球減碳運動的流行,傳統的內燃機車正在逐步地走下歷史的舞台,取而代之的是具有電子智能化的新能源車型。回顧2021年,可以説是一個新能源汽車技術生機勃發的一年。在減小了對發動機技術的依賴後,國內外的車企都開始發展自身的新能源汽車技術,從智能化到低能耗動力技術,可以説將具有百年沉澱的汽車工業做了全新的定義。那麼在這一年中,哪些技術成為了車型的必備之一?而未來我們又將體驗到哪些新科技?不如我們坐下來一起聊一聊。

再見2021,盤點改變汽車規則的新能源汽車技術

智能駕駛 未來出行的用車必備?

目前,能被稱得上改變汽車駕駛“規則”的技術,莫過於智能自動駕駛技術了。而由此衍生出的眾多技術,也成為刺激行業發展的重要力量。這其中就包括了:激光雷達、高清攝像頭、車載芯片等。

激光雷達

激光雷達英文為Lidar(Light Detection and Ranging),是以激光為載體進行測距和探測的傳感器。而它也屬於雷達的一種,但有別於我們常見的毫米波雷達和超聲波雷達,激光雷達是採用激光束來進行探測的。其通過測量激光信號的時間差和相位差來確定距離,並利用多譜勒成像技術繪製出目標清晰的3D圖像。激光雷達通過發射和接收激光束,分析激光遇到目標對象後的折返時間,計算出到目標對象的相對距離,並利用此過程中收集到的目標對象表面大量密集的點的三維座標、反射率和紋理等信息,快速得到出被測目標的三維模型以及線、面、體等各種相關數據,建立三維點雲圖,繪製出環境地圖,以達到環境感知的目的。

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目前,按照掃描方式的不同,激光雷達可以分為旋轉機械式激光雷達、混合半固態雷達和全固態雷達。其中,機械式激光雷達一般都採用了360度旋轉式掃描方式,可以對四周的環境進行物理旋轉3D掃描,以此形成全面的覆蓋形成點雲。

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而純固態激光雷達相比於前邊提到的機械式結構雷達而言,由於沒有了複雜的旋轉機構,因此在產品耐久度有巨大的提升,並且整體設備的體積大小也被有效的壓縮。目前市面上常見的固態雷達分為OPA光學相控陣和Flash閃光兩種。

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混合固態雷達則是將機械雷達與固態雷達相結合後的產品,該雷達在成本、體積等方面更容易得到控制。目前市面上常見的混合固態雷達為MEMS振鏡、轉鏡、稜鏡模式。

MEMS振鏡激光雷達是採用控制一個微小的鏡面扭轉角度來實現掃描,而激光發射器不會移動,其可以平動和扭轉(x、y兩個方向)兩種機械運動方式進行掃描,以此實現非常高的掃描頻率。

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轉鏡激光雷達則是依靠一個圍繞中心旋轉的反射鏡來進行光折射掃描,它在功耗、散熱等方面有着不錯的優勢。

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稜鏡激光雷達的內部一般採用雙楔形稜鏡結構,其中激光在通過第個楔形稜鏡後發生一次偏轉,之後在通過第二個楔形稜鏡後再一次發生偏轉。只要控制兩面稜鏡的相對轉速便可以控制激光束的掃描形態。

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毫米波雷達

所謂毫米波雷達,顧名思義就是一個工作在毫米波段的雷達,其頻率在30-300GHz。首先,該雷達以直射波的方式在空間進行傳播,波束很窄,具有良好的方向性,並能分辨相距更近的小目標或更為清晰地觀察目標的細節。除此之外,毫米波雷達對沙塵和煙霧具有很強的穿透能力,基本做到全天候使用。

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按輻射電磁波的頻率不同,車載毫米波雷達主要有24GHz、77GHz、79GHz三種。其中,24GHz主要用於短距離(60m以內),短距離雷達被稱為SRR;77GHz主要用於長距離(150-250m),長距離雷達被稱為LRR;79GHz通常用於中短距離,其中中距離雷達被稱為MRR。由於76-79GHz頻段主要使用場景更廣,因此適用於自適應巡航控制(ACC)、防撞(CA)、盲點探測(BSD)、變道輔助(LCA)、泊車輔助、後方車輛示警(RTCA)、行人探測等。

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當然,傳統的毫米波雷達也有着不可“逆”的缺點,由於特殊的工作方式,其在縱向測高能力上有所欠缺,比如橋樑或路牌的高度,這些靜止的物體都會被視為在地面這一平面位置,因此易造成“幽靈剎車”現在。所以針對這類問題,4D毫米波雷達就問世了。

4D成像毫米波雷達除了支持探測距離、水平角度及速度三個參數外,還增加了高度信息,同時追求高分辨率,要求做到對人、機動車、非機動車的目標檢測。以國內某品牌為例,其生產的4D成像毫米波雷達將水平視場角從90°提升到了120°,垂直視場角從18°提升到了30°,覆蓋範圍超過了大部分激光雷達,還具備激光雷達所不具備的全天候場景適應及同時測速功能,集傳統毫米波雷達與激光雷達優勢於一身。

不過,相比激光雷達,4D成像毫米波雷達雖然具備價格優勢,而目前的自動駕駛主要是進行自動跟車、併線輔助等功能,4D成像毫米波雷達完全具備取代激光雷達的能力;不過由於全球芯片短缺,國內仍面臨着量產難的問題。

高清攝像頭

對於我們而言,車載的視覺攝像頭可謂最早輔助車輛駕駛的視覺硬件如倒車影像等。而目前,隨着技術不斷的發展,車載攝像頭已經由視覺設備轉變成感知設備。這些具有感知能力的攝像頭。

從發展來看,最早幾十萬像素的分辨率也基本滿足倒車和行車記錄的要求,但隨着功能和應用場景的擴展,系統對攝像頭的分辨率要求越來越高,從最開始30萬像素升級到100多萬像素,又發展到現在的200萬像素,其重點轉移到了在駕駛過程中輔助系統進行周圍環境感知。目前,車載攝像頭作為輔助駕駛的必備傳感器之一,其能夠感知車輛周圍的情況並實現前向碰撞預警、車道偏離預警、行人檢測、自動泊車等自動駕駛功能,實現駕駛安全性的提升。

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但是,由於像素的侷限性,在針對目標的識別清晰度上,會有這精度較低,容易受強光、雨幕、大霧等惡劣天氣影響等。目前絕大多數配備輔助駕駛的車型使用的主攝像頭都在 130 萬像素上下,相當於 960p 的分辨率。而小鵬 P7 的攝像頭為 200 萬像素,有 1080p 的分辨率,但也只是第一代全高清電視的清晰度,所以對於細節的描繪還是有一些“毛躁”的。

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但是,近年來800萬像素攝像頭開始進入市場,它的出現也算是徹底增強了這一領域的性能,用於對更遠距離的目標進行識別和監測。不過,凡事都有兩面。隨着攝像頭像素的提高,計算平台處理數據的難度也在增大,整體系統成本必然也會增加。同時,車載攝像頭並不是像手機那樣拼像素的能力,還需具備與高分辨率攝像頭配套的算法能力。所以車企是否應用800萬像素攝像頭,成本肯定是一方面,另一方面還要看車企是否具備相配套的技術能力。

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另外在數量上,從最早的低速泊車只有一個倒車後視攝像頭,後來發展到4~5個環視攝像頭;行車輔助應用上,從最開始1個前視單目攝像頭,發展到後來的前視三目、四目以及側視和後視共計7~8個行車輔助攝像頭,甚至有些車內還配置有駕駛員監控攝像頭和乘客監控攝像頭等。目前,受功能需求和法規政策驅動,以及攝像頭硬件成本的降低的影響,一個L2+級別的智能化汽車配備11個以上的攝像頭將會是很普遍的現象。

V2X車聯網技術

現在一説到自動駕駛,總會提到V2X車聯網,那它究竟是什麼呢?

V2X的英文全稱為Vehicle to Everything,即車用無線通信技術其中V代表車輛,X代表任何與車交互信息的對象,X主要包含車、人、交通路側基礎設施和網絡。簡單來説,V2X是將車輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術的統稱。

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V2X技術最早出現在2006年,不過由於當時技術的限制,所以均處於研發階段。相比較車載的自動駕駛感知系統,V2X具備突破視覺死角和跨越遮擋物獲取信息的能力,同時也可以和其他車輛及設施共享實時駕駛狀態信息,還可以通過研判算法產生預測信息。另外,它也是唯一不受天氣狀況影響的車用傳感技術,無論雨、霧或強光照射都不會影響其正常工作,因此V2X技術廣泛應用於交通運輸尤其是自動駕駛領域。

安細緻劃分的話,V2X車輛網包含了以下四點關鍵技術。其中包括:

V2N

V2N的全稱為Vehicle to Network,即車與互聯網,該技術是指車載設備通過接入網/核心網與雲平台連接,然後雲平台與車輛之間進行數據交互,並對獲取的數據進行存儲和處理,提供車輛所需要的各類應用服務。而它也被用在車輛的導航、遠程監控、緊急救援和信息娛樂等。

V2V

V2V的全稱為Vehicle to Vehicle,即車與車。通過車載終端進行車輛間的通信。車載終端可以實時獲取周圍車輛的車速、位置、行車情況等信息,車輛間也可以構成一個互動的平台,實時交換文字、圖片和視頻等信息,主要應用於避免或減少交通事故、車輛監督管理等。

V2I

V2I的全稱為Vehicle to Infrastructure,即車和基礎設施。它是指車載設備與路側基礎設施(如紅綠燈、交通攝像頭、路側單元等)進行通信,路側基礎設施也可以獲取附近區域車輛的信息併發布各種實時信息。其被運用的領域包含實時信息服務、車輛監控管理和不停車收費等。

V2P

V2P的全稱為Vehicle to Pedestrian,即車與行人。它主要針對弱勢交通羣體,包括行人、騎行者等。根據使用用户設備如手機、筆記本電腦等來與車載設備進行通信。其主要還是用於避免或減少交通事故、信息服務等。

不過,要實現V2X的各種功能,需要打通汽車廠商、智能終端廠商、網絡服務商等硬件設備提供商。,將各種硬件設備上傳到統一平台,進行處理和分類,然後發送到車載終端。另外,車聯網每小時的數據量達到幾百或幾千G,目前的4G網絡將很難處理,但隨着5G網絡的到來,傳輸速度不再是問題。

自動駕駛芯片

幾年來由於疫情的原因導致了全球車載芯片嚴重短缺,因而造成部分車企減產或停產的現象。為何一個小小的芯片,卻能撼動整個汽車產業呢?

汽車在發展的這百年來,因為電氣系統的不斷增加,逐步加入了具有處理計算功能的芯片,首當其衝的就是ECU。一個完整的ECU由CPU、存儲器(ROM、RAM)、輸入/輸出接口(I/O)、模數轉換器(A/D)以及整形、驅動等大規模集成電路組成。期初,它的主要工作為控制發動機工作,為保證傳感器ECU-控制器迴路的穩定性。隨後,其領域擴大至整個汽車,包括了抱死制動系統、4輪驅動系統、電控自動變速器等等,涵蓋了車身各類安全、網絡、娛樂、傳感控制系統等。

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而到了現在的自動駕駛領域,隨着導引攝像頭。車載雷達的加入,CPU那不超過兩位數的核心數量顯然難以支撐這樣的算力,因此,擁有上百個核心數量且可同時處理大量簡單計算任務的GPU就成為最新的發展主流。

不過,由於自動駕駛算法還在快速更新迭代,對雲端“訓練”部分提出很高要求,既需要大規模的並行計算,又需要大數據的多線程計算。因此, GPU+FPGA解決方案成為主流自動駕駛功能的發展方向。FPGA 是一種硬件可重構的體系結構。它的英文全稱是Field Programmable Gate Array,中文名是現場可編程門陣列。是20世紀80年代中期出現的一種新型的可編程邏輯器件,其結構不同於基於與或陣列的器件,其最大的特點是可實現現場編程, 具有低能耗、高性能以及可編程等特性,相對於 CPU 與 GPU 有明顯的性能或者能耗優勢,但對使用者要求高。因此GPU適用於單一指令的並行計算,而 FPGA則適用於多指令,單數據流,常用於雲端的“訓練”階段。此外與 GPU對比,FPGA沒有存取功能,因此速度更快,功耗低,但同時運算量不大。結合兩者優勢,形成GPU+FPGA的解決方案。

但在後來,隨着自動駕駛的定製化需求提升,ASIC 專用芯片將成為主流。其 可以更有針對性地進行硬件層次的優化,從而獲得更好的性能、功耗比。但是ASIC 芯片的設計和製造需要大量的資金、較長的研發週期和工程週期,而且深度學習算法仍在快速發展,若深度學習算法發生大的變化,FPGA 能很快改變架構,適應最新的變化,ASIC 類芯片一旦定製則難於進行修改。

另外,隨着自動駕駛等級逐步提高,對於芯片的處理算力也逐步提高。據悉,自動駕駛等級每增加一級,所需芯片算力就會呈現數十倍的上升,L2級自動駕駛的算力需求僅要求2-2.5TOPS,但是L3級自動駕駛算力需求就需要達到20-30TOPS,到L4級需要200TOPS以上,L5級別算力需求則超過2000TOPS。英特爾推算,全自動駕駛時代,每輛汽車每天產生的數據量高達4000GB。

2019年特斯拉推出HW3.0時,其144TOPS的算力絕對成為行業的龍頭,到了現在特斯拉預計生產HW4.0,其算力就達到432 TOPS以上。而英偉達去年推出了算力達30TOPS的Xavier芯片的和254TOPS的DRIVE Orin芯片,到了今年,英偉達直接宣佈DRIVE Atlan,算力直接拉到1000TOPS,可用於搭載L4、L5級別自動駕駛。當然,隨着目前智能化汽車越來越普及,未來也將會實現500-1000TOPS的總算力。

自動駕駛域控制器

所謂域控制器(DCU,Domain Control Unit),它最早的概念是由博世,大陸,德爾福為首的Tier1提出,它的出現,主要是為了解決信息安全,以及ECU瓶頸的問題。如果按照分類的話,域控制器可以分為動力總成,車輛安全,車身電子,智能座艙和我們將要提到的智能駕駛等。

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自動駕駛的域控制器,首先要具備多傳感器融合、定位、路徑規劃、決策控制、無線通訊、高速通訊的能力。通常車輛需要外接多個攝像頭、毫米波雷達、激光雷達,以及IMU等設備,完成的功能包含圖像識別與數據處理等。由於要完成大量運算,域控制器一般都要匹配一個核心運算力強的處理器,能夠提供自動駕駛不同級別算力的支持。其中,圖像識別部分的算力要求最高,其次是多傳感器的數據處理,以及融合決策。

智能座艙,讓愛車也擁有“熱度”的人性感情?

如果説最能體現什麼是智能汽車的話,相信智能座艙絕對是一個鮮明的表現。用一個通俗的話來講,智能座艙就相當於將車輛的內部改造成一個具有數字化的平台。相比較傳統用簡單手法來顯示車況信息(如機械指針儀表)的座艙,智能座艙則會採用多塊觸控顯示屏來替代原有的傳統儀表,並且對於系統的操作步驟也會從物理按鍵改成觸碰或語音聊天實際操作。更重要的是,智能座艙還配用多種多樣感應器和AI智能產品,可以從駕駛員的習慣性、舒適感考慮到,給予更舒服的駕駛感受。

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目前對於智能座艙的發展,主要針對以下四點趨勢:

多模態交互技術

首先,在面對車輛所搭載的功能越來越多,傳統的依靠物理按鍵來操控顯然已不夠用,並且擴展也有限。因此,具有多模態的數字界面成為了主流。但隨着事物的進化,由於數字界面的分級菜單變多,在駕駛狀態下的操作顯然有些不便,並且缺少了物理按鍵的觸感,在操作準確率上也大打折扣,所以語音控制的出現,有效的提高操作效率,減少車主視線移開路面的時長,提高了駕駛安全。

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不過,俗話説“學海無涯”,未來的智能座艙將會以語音為主的多模態交互方式存在。從車輛、環境、駕駛員狀態等全面的感知、融合、決策、交互。以語音控制為主,其它的控制方式為輔,在輸入和輸出方式上發生了質的變化,以此來解放人們的雙手和雙眼,並降整體的操作風險,提高駕乘安全。

萬物互聯技術

這個跟我們上邊所提到的V2X車聯網一樣,除了比較主流的V2V、V2R、V2I等方面外,智能座艙的萬物互聯還逐步向智能家居互聯轉移,比如允許駕駛員在智能家居中單獨配置房間和連接設備、控制家裏的智能設備,包括燈具、窗簾、門鎖以及各種家用電器等,乘客還可以通過手機遠程控制車門、車窗、車燈、空調等,提供用車相關服務。

多屏協同與AR-HUD技術

現在主流車型的發展均採用了液晶儀表,而多屏聯動則是通過連接技術的轉換,可將某一屏幕上的內容轉移到其它屏幕顯示,實現屏幕共享。在未來,屏幕將被無屏幕形式替代比如智能玻璃、全息影像、HUD等。

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再説説AR-HUD技術,HUD相比大家並不陌生,它已經在汽車上已經有十幾年,對駕駛員也同樣可以起到主動安全的作用。而隨着技術的迭代,AR-HUD的出現也將這一技術提高到了更為互動的階段。

AR-HUD是AR增強現實技術和HUD抬頭顯示相結合的一種新型的車用HUD,與C-HUD和W-HUD最大的不同之處在於,AR-HUD擁有更大的視場角和更遠的成像距離,而且可以直接將顯示效果疊加到現實路面。

個性化情感化技術

汽車發展至今已不再是一個冷冰冰的機器,擁有了智能座艙之後,它也將成為一個擁有“感情”温度的夥伴。不僅可以準確地識別人臉更多細節信息,如表情,微表情,精神狀態(是否疲勞,是否專注),視線注意等,以判斷人的情緒,疲勞狀態,專注度等,並在情感互動,疲勞駕駛預警,專注力監測與應對等場景發揮作用。並且還可以通過指紋驗證、面部3D掃描、眼球跟蹤等生物識別技術,圍繞乘坐體驗打造智能化移動生活空間。

從油轉電,動力技術發展究竟改變了什麼?

內燃機車自從問世發展至今,已走過了百年的歷史。但新能源車型的普及逐漸成為全球發展主流之後,人們對於純內燃機車的依賴也在減小,反而對於汽車未來動力系統的發展有了全新的思路,這其中就包括了純電驅平台、混合動力、氫燃料技術等,並且對於汽車補能的技術,也有了全新的技術發展。

純電動平台

一般來説,汽車“平台化”設計是企業對於整車在設計製造中,能夠實現高集成度、提高零部件共用率,降低開發成本、縮短開發週期、減少零部件數量、共用工藝裝備和流程的一種策略。而隨着電動汽車型逐步佔領市場,因此各個主機廠在近些時段分別推出了自己的平台產品。但是,純電平台的熱度為何是在近幾年才逐步火熱,它又是怎麼來的呢?

想當初,電動車型剛剛問世的時候,由於介於當時技術的限制,其續航里程並不能滿足廣大消費者,因此處於一個摸索的階段。而主機廠也為了降低電動車型的整車成本與開發週期,因而採用了“油改電”的策略,以此更快的獲得車型的下線。但是,雖然在數量上能得以保證,但是其地板突出不規整,動力電池容納空間小,續駛里程短、人機工程差等等問題,深受一些消費者的詬病。

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但後來,隨着電動車型開始逐步普及,純電動平台開始逐步發展起來,並以最大化電池佈置、模塊化、電動化、智能化、安全、空間、全新電氣架構進行開發和定義。因此也促成了現在主流純電動平台的發展。

那一個好的純電動平台需要具備哪些“條件”呢?

首先,一個好的純電動平台要具有高集成度和模塊化動力總成,並且其動力資源可以靈活配置。除此之外,為了實現大功率快充,高端車型需要搭載800V高電壓動力平台。而在電池方面,需要保留足夠的動力電池安放空間,並保證乘員艙的底盤純平化,實現不同動力系統和不同續駛里程配置。

安全方面,純電動平台要滿足車輛的五星碰撞安全,特別是在底盤結構上,針對平整後底盤、下車體結構傳力路徑和短前後懸吸能空間的特徵,進行整車傳力路徑重新分配優化。另外採用乘員艙、動力電池、驅動系統一體化集成熱管理系統,通過智能熱管理技術應用不斷提升電動汽車環境適應性。

製造方面,車身底盤要在保證堅固質量的情況差進行輕量化設計,並在大量採用鋁製或鋼鋁套件,以此降低整體的質量。最後,整車軟硬件朝着逐步解耦的方向發展,機械實現模塊化,軟件實現數字化平台。

動力電池技術

動力電池作為新能源車上的必備之一,它的技術迭代可以説決定了整個新能源汽車產業的發展方向。自新能源汽車發展初起,磷酸鐵鋰電池一度在新能源汽車領域佔據主導地位,但後因能量密度低,低温性能差的問題,逐漸被三元鋰電池所取代,因此廣大車企或電池製造企業都將動力鋰電池研發重心轉向了三元鋰電池。有數據顯示,2021年1-6月,全球動力電池裝機量約115GWh,同比增長156%左右。預計到2025年,全球新能源汽車年銷量有望突破1500萬輛,對應的動力電池需求將超過900GWh,動力電池年複合增速將超過30%。

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雖然電池的能量密度陸續增高,隨之而來的安全問題就成為擺在車企面前的大山。而為了“移山”。眾多車企分別推出了自己的解決方案,特別是咱國內的企業,在動力電池安全方面的研發上可謂下了一番功夫,因而出現了比亞迪刀片電池、廣汽埃安彈匣電池、長城大禹電池、嵐圖琥珀電池等等,可為空前絕後。

混合動力技術

瞭解混動汽車的人也許都知道,在這個行業技術中,日系車企基本上從口碑到使用效果上一邊獨大,穩坐該領域的頭把交椅。但是,今年隨着對混動技術的發展,來自國內的品牌也逐步推出了自己的混動解決方案,並且在使用效果上媲美日系的同類車型。

比亞迪DM-i

在2021年,比亞迪DM-i超級混動系統正式發佈。該混動系統選擇了以電驅動為主的“電混動”路線,由一台為其專門打造的驍雲-插混專用1.5L阿特金森循環發動機、ECVT、EHS電混系統和混動專用功率型刀片電池等組成。

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其中,這台專門打造的驍雲插混專用1.5L阿特金森循環發動機,擁有43.04%的超高熱效率值和15.5:1的超高壓縮比,可以有效地降低排氣損失和進氣損失,提高燃燒效率,並通過一系列的技術如:超低摩擦、分體冷卻、廢氣再循環等,從而達到節油的目的。

而作為DM-i的核心,EHS電混系統採用了串並聯的雙電機設計。其中,驅動電機擁有132kW、145kW和160kW三種不同的峯值功率,而發電機則根據驅動電機功率的不同而有所不同。其中,132kW和145kW版本所搭載的發電機的峯值功率是75kW,160kW版本所搭載的發電機的峯值功率是90kW。三款電機轉速都高達1萬6千轉,扭矩都超過了300N·m。

由此,當DM-i在日常使用電量充足時,其系統主要依靠大功率高效電機進行驅動,汽油發動機的主要功能是在高效轉速區進行發電,實現多用電、少用油並且高效用油的特性;而當電量不足時,DM-i超級混動就是一台超低油耗的混合動力。

長城檸檬DHT

2020年12月,長城汽車在保定哈弗技術中心正式全球首發面向全速域、全場景的“檸檬混動DHT”技術。

檸檬混動DHT(Dedicated Hybrid Technology)是一種混合動力專用技術解決方案,可以看作是長城汽車混合動力技術路線中的一條核心技術路線。其高度集成的油電混動DHT系統,針對以城市出行為主兼顧高速出行的場景需求。通過高效混動發動機和雙電機混聯相互配合,達成全速域全場景的效能最優,特點可以高度概括為“全速域+全場景、高效能+高性能”。而在系統架構上,可以用“1-2-3”來描述這套系統:一套DHT高集成度油電混動系統,兩種動力形式,三套動力總成。

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檸檬DHT高集成油電混動系統是以“七合一”高效能多模混動總成為核心構建的混合動力技術體系。集成了1.5L/1.5T混動專用發動機、發電/驅動雙電機、定軸式變速箱、雙電機控制器和DCDC。在通過高度集成化設計,相對傳統燃油系統總成,體積更小,重量更輕,傳動效率更高,NVH性能更好,可靠性更好。

系統在工作狀態時,保證發動機工作效率永遠處於最高點,從而使整個系統的工作效率達到最優。而由於採用雙電機混聯拓撲結構,可實現純電行駛、混聯驅動、串聯驅動、能量回收、怠速停機等多種工作模式,通過控制系統智能切換實現各種駕駛場景下動力與油耗的完美平衡。

奇瑞鯤鵬DHT

去年5月,奇瑞控股集團搭載“世界首創全功能混動構型DHT”技術的奇瑞鯤鵬PHEV混動平台正式亮相“2021中國自主品牌博覽會”。雖同名為DHT,鯤鵬DHT與檸檬DHT最明顯的不同,其實從字意講就有區別。長城檸檬的DHT全稱為Dedicated Hybrid Technology,中文的翻譯為混合動力專用技術,而奇瑞鯤鵬的DHT全稱為Dedicated Hybrid Transmission,也就是混合動力專用變速箱的意思,是基於傳統燃油車變速箱,加裝一些電氣化組件來實現混合動力的技術。

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具體方面,奇瑞鯤鵬DHT同樣採用發動機+雙電機的組合,是目前中國品牌中唯一一家採用雙電機驅動的混動架構。可以提供以電驅動為主的輸出模式。在這套混動系統內,電機承擔了主要的驅動重任,發動機可以在低負荷工況下,為動力電池進行能源補給。因此通過搭載兩台功率相對較小的驅動電機,配合奇瑞研發的FIO定點噴射油冷電機技術、TEM雙電機動力分配技術,以求替代單一大功率驅動電機的效果。

數據方面,鯤鵬DHT的動力輸出最高扭矩可達510N·m,整箱扭矩密度35N·m/kg,可匹配大中型轎車、SUV車型,並且能夠實現單/雙電機驅動、增程、並聯、發動機直驅、單/雙電機制動能量回收、行車/駐車充電等9種高效能工作模式。鯤鵬DHT採用TEM超高效雙電機動力分配技術,可根據負載大小,選擇最佳電驅動源和擋位,提升驅動效率,從而營造平順駕駛體驗和更高效的動力分配。最傳動效率大於97.6%,NEDC工況電驅動平均效率超過90%,扁線電機峯值效率超過97%,功率實現6.0kW/kg,低電量模式節油率大於50%。

長安藍鯨iDD

去年6月,長安汽車在重慶車展上發佈藍鯨iDD混動系統。與前三種混動架構不同,長安iDD混動系最大的特點是將電機佈置於發動機與變速箱之間的P2混動架構。這種混動形式多出現於傳統合資車企的混動車型。該混動基於藍鯨1.5T動力總成打造而來,通過加入高集成度濕式三離合模塊、S-winding繞組、IGBT雙面冷卻、高效高壓液壓系統與智能電子雙泵技術耦合等技術,大大降低了車型的油耗水平。

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另外,長安這套基於P2結構6速混動變速箱的藍鯨iDD混動系統,可以兼容PHEV和HEV兩種混動架構,並且無需對傳統車企擅長的內燃機動力系統進行大改,只需在原有動力基礎上加入三電系統即可,因此,未來推出的新款車型均可搭載。

吉利雷神智擎Hi·X

去年10月,吉利汽車集團在吉利研究總院正式發佈全球動力科技品牌——雷神動力以及世界級模塊化智能混動平台——雷神智擎Hi·X。該混動系統包含1.5TD/2.0TD混動專用發動機,以及DHT(1擋變速器)/DHT Pro(3擋變速器)混動專用變速器,支持A0-C級車型全覆蓋,同時涵蓋HEV、PHEV、REEV等多種混動技術。

不過這裏值得一提的是,雷神智擎Hi·X並不是節油機器,而是對經濟性、動力性、舒適性和智能化的全面升級。最主要的是,該混動系統擁有六大號稱行業“天花板”的技術。

再見2021,盤點改變汽車規則的新能源汽車技術

首先,新車搭載的DHE15(1.5TD)混動專用發動機,是世界首款量產增壓直噴混動專用發動機。這款發動機採用高壓直噴、增壓中冷、米勒循環、低壓EGR四大先進技術,創造了當前世界量產混動發動機的最高熱效率記錄——43.32%!超過日系混合動力最高水平的41%,並且高熱效區域覆蓋率接近一半,同時指示熱效率達到了52.5%。

另外,該混動系統搭載的DHT Pro是全球首個量產的3擋混動變速器,其將雙電機、變速器、電控制器等6合1高度集成,重量僅120kg,卻可以做到最大4920N·m的輸出扭矩,扭質比41N·m/kg。P1發電機無感切換,P2驅動電機+3DHT保證動力隨叫隨到,讓節能與駕控不再“打架”。因此,在量產增壓直噴混動專用發動機全球最高熱效率43.32%基礎上,DHT Pro採用3擋速比,通過直接驅動的模式,將能量直接傳遞到車輪,實現轉換能量0損耗。雷神智擎Hi·X比日系HEV低0.4-0.6L,節油9-12%,擁有比同級日系混動車更省油的表現。

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特別需要説明的是,雷神智擎Hi·X可以實現全速域並聯。例如,在時速20km/h以上即可進入並聯模式,實現彈射起步,遠低於日系車混動至少70km/h的並聯車速,系統效率提高20%。在提升動力方面,起步時,3擋DHT Pro通過離合器滑摩,匹配1擋大速比,實現彈射起步,起步加速能力提升50%。80~120km/h 加速,釋放60%的儲備功率,快速實現高速超車。

氫燃料電池技術

氫燃料電池汽車作為一種清潔無污染、續航里程長、加註時間短等優勢的技術車型,在各國都在開展相關技術的研究。所謂氫燃料電池技術,是指將燃料之中藴含的化學能由電化學變成電能的—種發電設備。單體電池結構由燃料、氧化劑兩種正負電極、電解質構成,其中電解質兩側具有兩個隔膜,可以分別起到氫氧化、氫還原兩種反應,再由電子經過外負載時形成電力能源。此技術具有熱機與電池兩方面優點,不僅轉換速度快,污染小,無噪音,還能在低温情況下工作。

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如果僅將氫氣作為燃料,通過化學反應得到水,可實現零排放。而且氫氣變水主要原理為放熱反應,在轉換過程中形成蒸汽與熱水,除了供應電力能源,還能起到供暖效果。氫燃料電池被認為是未來清潔環保的理想技術,是終極新能源動力解決方案。從理論上講,燃料電池在轉換能量過程中效率幾乎可達90%左右,但在實踐過程中受多種因素影響,現階段燃料電池實際能量轉換效率基本在 50% 左右。

氫燃料電池系統以電堆為核心發電單元,電堆是氫氣和氧氣發生電化學反應及產生電能的場所,是燃料電池基本原理得以實現的核心物質載體。鑑於單個燃料電池單元輸出功率較小,通常將多個燃料電池單元以串聯方式層疊組合、各個單體之間嵌入密封件以構成電堆來提高整體輸出功率。除電堆以外,燃料電池發動機系統還需要一系列輔助系統才能實現其功能。燃料電池發動機系統主要由燃料電池發動機、電壓變換器(DC/DC)、車載氫系統(車載高壓儲氫瓶和配套閥件)等構成,其中燃料電池發動機主要包括電堆、發動機控制器、氯氣供給系統、空氣供給系統、水熱管理系統等。相較於傳統燃油車或純電動汽車動力系統,燃料電池發動機系統結構較為複雜。

編輯總結:

可以看出,汽車在2021年的發展中迎來了全面電動化、智能化的拐點。特別是在國家政策持續力挺之下,並加上汽車周邊技術的日益純屬,都成為未來汽車全面智能化的重要契機。另外,也正因為該領域對於個車企來説都是平等起步發展,因此對於未來汽車市場的產品競爭也將呈現白熱化,而對於廣大消費者來説對於產品的需求層面也將豐富起來,絕對是一個重大利好,我們拭目以待。

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