文/土木
根據中國信通院發佈的2022年1-2月新能源汽車行業運行監測報告。2月份我國新能源汽車市場滲透率再創新高。2月份,新能源汽車市場當月滲透率達19.2%,1-2月合計滲透率達17.9%;自2021年1月開始,累計市場滲透率提升至14%。
其中插電式混動汽車產銷持續旺盛。1-2月份,插電式混合動力汽車產銷分別完成16.8萬輛和16.1萬輛,同比分別增長2.8倍和2.5倍,產銷連續4個月維持較高水平。可以看出,混合動力汽車作為燃油車與純電車的中間紐帶,現在依然保持着良好的發展趨勢。那麼混動汽車現狀如何?技術是否足夠成熟?混動車型是否能夠完美承接燃油車型?
- 混動汽車目前現狀
隨着電氣化的發展,各大車企都相繼發佈了全面停止燃油車型生產的計劃時間,甚至比亞迪已經率先宣佈於2022年3月起全面停產燃油車。但所謂的停產燃油車僅僅是針對純燃油車,並不是所有搭載內燃機的車型,那麼為了儘快完成電氣化的轉變,混動車型的發展必然更加迅速。
從碳中和目標和產業升級出發,《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》提出,到2025年、2030年混合動力佔比分別達到50%以上、75%以上,到2035年達到100%,相對1.0提出到2025年、2030年混合動力佔比分別提升至20%、25%,2.0對混動滲透率的目標大幅提升,直至2035年實現對燃油車的100%替代。
同時根據IEA發佈的Global EV Outlook 2021顯示,全球電動車全面進入快速發展通道。目前全球存量電動車1080萬輛,滲透率在4.6%。預計未來十年,全球存量電動車至少達到1.45億輛,滲透率不低於10%。
電氣化是一個全球化的浪潮,一刀切的放棄燃油車是不可能也不現實的,純電車的發展也是勢不可擋,那麼混動車就是消費者以及傳統車企向着新時代進行適應、過渡的重要承載,我們也應該正視它所起到的積極作用,給到它支持與期待。
- 混動車型的兩個大方向
目前的混動車型可以主要分為兩個大方向:混合動力汽車(HEV)和插電混動(PHEV)兩大類。PHEV多出來的這個P代表的是Plug-in,就是可以為電池使用外接電源進行充電;而HEV的電池則只能接受汽車自身動力系統的發電或者動能回收帶來的能量,不能從外部獲得電能。那麼兩者的具體差異有哪些?
首先是電池方面:
- HEV車型的電池容量是比較小的一般都是低於1.5kWh,通常採用的是功率型電芯,重要特點是能夠快充以及快放,通常數分鐘內能夠把電芯充滿或是放完電,但是能量密度較小。
- PHEV車型的電池容量則會明顯提升,一般5-30kWh的都有涵蓋。PHEV的電芯既要有一定的快充以及快放能力,還要保障數十公里的純電續航里程,需要採用功率以及能量兼顧型電芯。
然後是純電續航里程的不同:
- 準確來説HEV車型是沒有純電續航里程這一説法的,HEV車型不能自行充電,電池僅可依靠發動機以及動能回收系統進行反向充電,然後在車輛加速、起步時釋放電能輸出動力。電機在整個體系中僅僅充當輔助的作用,只有在低速行駛且電量充足的情況才會純電行駛一段時間。
- PHEV車型則是能夠提供純電續航里程的,因為搭載了更大的電池包且支持外部充電,所以純電續航里程相對更長,類似比亞迪的DM-i混動純電續航里程甚至可以突破200km,在市區日常通勤以及充電方便的情況下是完全可以當做純電車使用。長途出行時則可以切換為混動模式。
兩者在從動力系統設計/運行機理上有所不同:
1、HEV車型的絕大部分產品都是以燃油經濟性為核心訴求進行開發的,通過搭載小排量自然吸氣阿特金森循環發動機與“E-CVT”這類變速箱來構成混動架構,達到降低綜合油耗的目的。電機介入的情況較少,且多是簡單的輔助,所以動力方面偏弱。
2、PHEV車型因為擁有更大的電池,可以通過電機和發動機的介入算法形成多種驅動組合。比如純電動模式,發動機直驅模式,電機加發動機混合模式等,儘量的達成高的綜合燃油經濟性。同時PHEV在充電方便,電量充足時,可以純電動方式行駛,節能減排、降低用車成本。在電量不足充電不便時,也可進行燃油行駛。
不難看出,二者的主要差別其實就是電力在整個動力系統中的實際貢獻度,雖然HEV車型提高了燃油經濟性,但PHEV車型顯然更具備向着電氣化時代過渡的能力。
三、混動車型目前的問題
1、HEV車型:節能減排是電氣化時代發展的最基本訴求,那麼HEV車型雖然能夠極大的降低油耗增加燃油經濟性,但其不能夠提供純電續航,會讓它與電氣化時代愈加顯得格格不入。同時也是因為追求燃油經濟性,HEV車型動力偏弱以及駕駛質感差的情況會明顯的降低駕駛體驗。
2、PHEV車型: 電池電量充足與電池虧電情況下的油耗表現差異較大,如果補能條件不好的情況下,油耗甚至看齊燃油車型;目前市面上的PHEV車型價格普遍要高於同級別的燃油車型,如何降低門檻也是車企需要認真考慮的。
HEV車型從誕生的目的和賣點都是更低的油耗、更好的燃油經濟性,它似乎更像是燃油車與PHEV中間的過渡,在電氣化時代的意義大於作用。而PHEV目前來看雖然仍有一些制約因素,但瑕不掩瑜,它就是目前混動車型的最優解。
四、混動車型的發展方向
1、發動機技術
在完全的電氣化到來之前,特別是這個過渡性時代,發動機依然是值得投入研究的領域,特別是PHEV車型。如何做到更高的性能、更高的燃油經濟性和熱效率,都是能夠推動汽車行業發展的。像國內的自主品牌比亞迪、長城、吉利、長安都推出了自己的混動系統,在混動專用發動機上的熱效率接連突破,都達到了40%以上,而普通燃油車型基本都在40%以下,這可以看出發動機技術依然是具有發展空間的。
2、電池技術
電池技術的發展也是這個時代的必然方向,不僅僅是混動車型的發展要求,也是純電車型的核心。它的發展我們也是有目共睹,高系統級體積能量密度/高安全的磷酸鐵鋰刀片電池包,基於中鎳高電壓電池的系統級安全提升的不起火三元電池包等等技術,都是具有重大意義的。
電池技術的發展顯然是各方受益,相對來説,那麼混動車型更注重的就是更高的電池能量密度,畢竟可以在同樣的電池容量下做到更小的體積,這對混動車型來説就能得到更大的發揮空間。
3、混動系統
既然發動機以及電池還有極大的發展空間,那麼將它們二者進行整合、協調的混動技術同樣需要發展,怎樣將二者的優勢進行最大化的發揮,怎樣進一步提高燃油經濟性,都是值得研究發展的。值得一説的就是目前我們自主品牌的混動技術也是非常具有競爭力的。比亞迪的DM-i、長城的檸檬DHT、奇瑞的鯤鵬DHT、長安的iDD等,都有非常不錯的技術實力。
雖然純電領域正在如火如荼的發展,但包括電池在內仍然有非常多的制約因素,完全的電氣化時代不遠但也不近,混動車型作為燃油車最有力的接班人,在電氣化時代完全來臨之前都是值得不斷的鑽研與進步的,它是兩個時代的紐帶。
總結:
混動汽車是當下時代的必然產物,它肩負着承接燃油汽車的使命,也承載着純電汽車的未來。新能源車型的滲透率已經越來越高,在更加完善的電氣化來臨之前,勢必要求混動汽車擁有更好的能力做好這個承前啓後的紐帶作用,雖然目前的混動技術已經足夠應對現在的市場需求,但顯然還有許多能夠進步的地方。不過混動汽車,再進一步的説——插電混動汽車,它依然是這個過渡時代最全面的答案。