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為何我們還需要摩卡DHT-PHEV這樣的動力方案?

發(fā)布人:機器之心 時間:2022-03-08 來源:工程師 發(fā)布文章
2021 年雖然遭遇了芯片短缺、電池原材料漲價等意外情況,但國內(nèi)新能源乘用車市場仍達(dá)到了 298.9 萬輛的累計銷量,同比增長 169.1%,創(chuàng)造出有史以來的最高記錄。國內(nèi)消費者對新能源汽車的熱情與需求,看似在這一年得到充分釋放,但是從更詳細(xì)的細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)來看,卻能發(fā)現(xiàn)各級市場的趨勢并不統(tǒng)一。


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目前,新能源汽車增量主要體現(xiàn)在上海、杭州、深圳、北京、廣州等限購嚴(yán)厲的大城市,但這些地方的純電車型購買比例也在下降。隨著 DHT、增程式系統(tǒng)等沒有里程焦慮的新能源技術(shù)走向成熟,消費者開始對這類車型更加青睞,而且非限購的中小城市私人用車市場,其銷量占比也在增長。
事實上,在里程焦慮難以緩解的情況下,DHT、增程技術(shù)已經(jīng)受到了更多業(yè)界關(guān)注。華鑫證券在一份長達(dá) 104 頁的深度研究報告中指出:近三年來,純電動汽車平均能量密度并沒有太大的提升,提高續(xù)航里程主要是依靠輕量化技術(shù)減少車重、提高電池數(shù)量,以及優(yōu)化電機和電控技術(shù)來實現(xiàn)。

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報告還提到,從趨勢來看,純電動汽車未來五年仍有 30% 的復(fù)合增速,但受限于能量密度和安全性制約,續(xù)航里程和充電時間短期內(nèi)的進(jìn)展,還難以滿足普通消費者需求。同時,其還表達(dá)了對 DHT、增程式系統(tǒng)等無里程焦慮技術(shù)的看好,預(yù)計將在一段相當(dāng)長的時期與純電共存。
DHT、增程式系統(tǒng)的路線差異
隨著技術(shù)和產(chǎn)品線逐步成熟完善,部分國內(nèi)車企也在純電動路線之外,開始重視 DHT 和增程式系統(tǒng)的研發(fā)布局。但在具體實施路線上,造車新勢力相對更偏愛增程式系統(tǒng),而 DHT 普遍被有豐富造車經(jīng)驗的車企選擇。

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盡管都可以實現(xiàn)零里程焦慮,但兩者的工作邏輯和特性卻存在明顯差異。其中,增程式系統(tǒng)采用的是串聯(lián)結(jié)構(gòu),車輪只能由電動機驅(qū)動,發(fā)動機(增程器)僅用來帶動發(fā)電機供電。得益于該結(jié)構(gòu)將發(fā)動機和車輛行駛系統(tǒng)硬件解耦,也就可以對發(fā)動機進(jìn)行針對性的設(shè)計和調(diào)教優(yōu)化,使其恒定在熱效率最優(yōu)的轉(zhuǎn)速運行。相比燃油車發(fā)動機轉(zhuǎn)速不斷波動的運行工況,燃油經(jīng)濟性有明顯提高。

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發(fā)動機特性曲線與電動機特性曲線對比示意圖
但是,這種結(jié)構(gòu)能讓發(fā)動機恒定保持在經(jīng)濟轉(zhuǎn)速的同時,也意味著電動機要獨自應(yīng)對全部工況,包括其效率偏低的中高速區(qū)間。如上圖所示,一般城市快速路、高速公路都可能處在電機滿功率運行、但轉(zhuǎn)矩持續(xù)下降的區(qū)間,需要消耗更多的電來行駛。

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一份 ABRP(海外電動汽車行程規(guī)劃工具)統(tǒng)計的 511 輛特斯拉 Model S100 日常使用數(shù)據(jù)顯示,車速在 50-60 km/h 時的電動機效率最佳,超過該區(qū)間后效率明顯下降。在對電池相對友好的 10℃以上的環(huán)境內(nèi),Model S100 的 120km/h 勻速續(xù)航里程,甚至還不到 50-60 km/h 的三分之二。
DHT 和增程式系統(tǒng)的區(qū)別在于,其發(fā)動機也能直接驅(qū)動車輛,可以在電動機效率較低、發(fā)動機效率更高的工況下,讓發(fā)動機直接參與驅(qū)動。這不僅可以避開電動機的低效區(qū)間,還能夠避免動能、化學(xué)能、電能之間來回轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的額外能量損耗,達(dá)到更高的效率。

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但是,DHT 由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,想要完全發(fā)揮優(yōu)勢也需要為其多模式驅(qū)動,找到各場景下都能有相對平衡表現(xiàn)的設(shè)計「甜點」。比如,DHT 發(fā)動機難以針對單一工況優(yōu)化,恒定在最經(jīng)濟的轉(zhuǎn)速運行,需要綜合其各個工作場景進(jìn)行標(biāo)定;隨之而來的還有專用變速箱的開發(fā)工作,需要考慮到發(fā)動機、電動機的集成和混連問題,并兼顧動能回收系統(tǒng)的效率。
北京航空航天大學(xué)汽車工程系教授、國家乘用車自動變速器工程技術(shù)研究中心常務(wù)副主任徐向陽曾表示:「DHT 專用變速箱開發(fā)工作要從三個方面著手,第一,構(gòu)型方案的原始創(chuàng)新;第二,變速器在動力系統(tǒng)中的匹配;第三,能量流的有效管理?!?/span>

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簡單的說,DHT 雖然保留了燃油車的發(fā)動機、變速箱等部件,傳動路徑也非常相似,但具體的設(shè)計已經(jīng)完全不同。目前,比較有代表性的是魏牌摩卡 DHT-PHEV,一款售價區(qū)間在 29.50 萬 - 31.50 萬元的中型 SUV。其智能 DHT 混聯(lián)技術(shù)采用了專門開發(fā)的發(fā)動機和變速箱,而且基于發(fā)動機和電動機的特性曲線,做出了非常細(xì)化的混連方案。

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從魏牌公開的技術(shù)資料來看,這主要得益于重新設(shè)計的 DHT 專用變速箱,使其可以精確調(diào)控電動機和發(fā)動機的參與程度和方式,而不是直接將兩者的動力粗暴混合在一起,再輸出到車輪。比如,摩卡 DHT-PHEV 可以讓發(fā)動機和電動機串聯(lián)或并聯(lián)驅(qū)動,前者與增程類似只給電動機供電,后者與電動機共同驅(qū)動車輛。
同時,針對中低速場景主要由電動機驅(qū)動、發(fā)動機主要負(fù)責(zé)高速場景的情況,摩卡 DHT-PHEV 還在發(fā)動機單獨驅(qū)動的速度區(qū)間內(nèi),設(shè)計了偏動力性和偏經(jīng)濟性兩個不同齒比的擋位。因為電動機負(fù)責(zé)中低速驅(qū)動,傳統(tǒng)變速箱更加重視的低速擋也不再需要,可以實現(xiàn)更加緊湊簡化的結(jié)構(gòu)設(shè)計,整箱傳動效率最高可達(dá) 98%。
進(jìn)一步提升經(jīng)濟性的方案:「DHT+PHEV」
現(xiàn)階段,增程式系統(tǒng)之所以更受關(guān)注,有很大原因也與大力推廣該技術(shù)的造車新勢力發(fā)展模式有關(guān)。在汽車領(lǐng)域,身為后來者的造車新勢力,長期面對的問題都是如何突出重圍,這也導(dǎo)致其大部分精力都集中在智能化相關(guān)的軟件工作上,硬件普遍通過與供應(yīng)商和合作的方式解決。

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增程式系統(tǒng)相對單一的工作模式,大幅簡化了系統(tǒng)設(shè)計難度,而且對硬件的兼容性更高。與 DHT 相比,增程式系統(tǒng)不需要變速箱,也不用考慮發(fā)動機和電動機動力的耦合問題,也就意味著兩者可以單獨的設(shè)計采購,沒有直接的匹配關(guān)聯(lián)需求,只考慮各自的效率。
這種可以顯著減輕研發(fā)壓力,同時又能實現(xiàn)零里程焦慮效果的技術(shù),對于時間緊任務(wù)重的造車新勢力來說,確實是一個不錯的選擇。相比之下,DHT 由于各部件高度關(guān)聯(lián),還有復(fù)雜多樣的協(xié)同工作模式,一般需要豐富的設(shè)計制造經(jīng)驗才能做好,這也限制住了該技術(shù)的推廣。

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除了硬件層面的專屬設(shè)計制造之外,DHT 復(fù)雜的工作模式也直接導(dǎo)致了電控系統(tǒng)難度升級,而這也是一直以來的汽車設(shè)計難點。
清華大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)戰(zhàn)略研究院院長趙福全曾表示:「電子控制的覆蓋面非常廣泛,既涉及硬件的性能和品質(zhì),也涉及軟件的控制邏輯、復(fù)雜度以及提供支撐的數(shù)據(jù)庫。每一個問題都要解決,解決完單個問題之后,還要解決系統(tǒng)整合的問題,以及各子系統(tǒng)的集成、不同控制系統(tǒng)之間的互動等?!?/span>
因此,這種情況也將很多企業(yè)阻擋在門外,或是只能在燃油動力基礎(chǔ)上改制,而魏牌能夠?qū)⒅悄?DHT 混聯(lián)技術(shù)成功落地,也因為旗下有著深厚發(fā)動機、變速箱研發(fā)經(jīng)驗的蜂巢易創(chuàng),才實現(xiàn)基于 DHT 工作特性的完整正向開發(fā)。

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同時值得關(guān)注的是,摩卡 DHT-PHEV 還配備了一個 39.67kWh 電池包,使其兩驅(qū)長續(xù)航版車型的 WLTC 純電續(xù)航里程達(dá)到 204km。這樣在有充電條件的城市環(huán)境下,就能帶來和純電車型相同的體驗與經(jīng)濟性。而在長途用車環(huán)境中,配合 DHT 系統(tǒng)的能效表現(xiàn),還可提供 1000+km 的 WLTC 綜合續(xù)航。
在目前的測試規(guī)范中,能夠最真實體現(xiàn)新能源汽車?yán)m(xù)航的依次是 WLTC、NEDC、CLTC。根據(jù)魏牌公開數(shù)據(jù)顯示,摩卡 DHT-PHEV 兩驅(qū)長續(xù)航版車型 WLTC 百公里饋電油耗為 5.55L,高性能電四驅(qū)車型 WLTC 百公里饋電油耗是 6.3L,而這前提還是兩者重量分別達(dá)到了 2130kg 和 2250kg。
智能化十字路口,向左還是向右?
與燃油時代不同,汽車向電動化、智能化轉(zhuǎn)型以來,很多新興技術(shù)都難以被直觀感知到。這也導(dǎo)致越來越多的產(chǎn)品,將更多成本集中在表面的高感知部分,不容易被直觀看到的地方則不斷降低指標(biāo)。但對于想要向上突破的車企來說,這種方式無異于自絕后路。

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從無里程焦慮的新能源解決方案來看,魏牌確實可以被稱作是在務(wù)實做技術(shù)的企業(yè),能在當(dāng)前純電市場異常龐大的情況下,仍選擇全面正向開發(fā)智能 DHT 混聯(lián)技術(shù),而且其中付出了成本與時間,可能還不能完全被用戶得知。除此之外,魏牌在智能駕駛、智能座艙、域控制器等熱門領(lǐng)域,也都有完整的自研布局。
例如,摩卡 DHT-PHEV 全系預(yù)埋的 NOH 智慧領(lǐng)航輔助駕駛系統(tǒng),就由旗下毫末智行全棧自研。這全球第三款、中國第二款全棧自研的量產(chǎn)自動駕駛系統(tǒng),可提供基于用戶設(shè)定導(dǎo)航路線的點到點輔助駕駛,具體功能包括安全避讓、變道超車、智能控制車速、智能引領(lǐng)上下匝道、變道保護(hù)、避讓匯入口、切換高 / 快速路和智能避讓大車等。

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而在座艙內(nèi),摩卡 DHT-PHEV 不僅提供了 AR-HUD、NAPPA 真皮、哈曼 INFINITY 音響等 30 萬級別也不多見的豪華配置,購車前難以有完整感受的靜謐性方面也下了很多功夫,同時在車身、造型、氣密性、聲學(xué)包、底盤、動力、主動降噪 7 個方面進(jìn)行優(yōu)化。
事實上,這也是其喊出「向死而生,魏牌轉(zhuǎn)型高端新能源品牌」口號的一種體現(xiàn)。在這個充滿機遇與未知的轉(zhuǎn)折點,有車企利用信息差把講故事、打情懷牌當(dāng)成營銷手段,收攬大批用戶,但也有魏牌這樣在背后做全面的技術(shù)布局,卻只進(jìn)行常規(guī)宣傳的企業(yè)。
盡管現(xiàn)階段還無法看清最終的走向,但穩(wěn)步前進(jìn)、將精力都放在實處的魏牌,顯然有更多走下去的機會。


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