《電子技術(shù)應(yīng)用》
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插電式混合動力系統(tǒng)大比拼

2018-09-13

  請問,都是插電式混合動力系統(tǒng),真能分個高低嗎?

  能,當(dāng)然能,必須能!就連一張簡單的披薩餅都分國籍、流派與優(yōu)劣,集合了汽車動力技術(shù)大成的插電式混合動力系統(tǒng),又怎能不分個高低呢?且聽筆者細(xì)述之:

  汽車強(qiáng)國皆造混動 中日進(jìn)入總決賽

  在當(dāng)今世界的汽車工業(yè)之中,混動系統(tǒng)構(gòu)型的分類非常復(fù)雜:按照“電機(jī)介入程度”分類,可分為弱混、中混、強(qiáng)混;按照“電機(jī)位置”分類,可分為P0、P1、P2、PS、P3、P4;按照“動力聯(lián)合方式”分類,可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。

  為了不把這篇技術(shù)講解寫成工學(xué)碩士畢業(yè)論文,筆者決定以最易消化的方式概述汽車強(qiáng)國們的混動事業(yè):

  日本:以豐田、本田、日產(chǎn)為代表的日系混動系統(tǒng),非插混與插混都有,核心的技術(shù)實(shí)現(xiàn)形式是“動力分流”,其中最亮眼的是豐田集團(tuán)的“雙電機(jī)動力分流派別”。

  德國:以大眾集團(tuán)為代表的“單電機(jī)雙離合派別”德系混動系統(tǒng),主打插混,兼顧動力性能與節(jié)能環(huán)保。

  美國:以通用為代表的“增程式插混系統(tǒng)”(串聯(lián)結(jié)構(gòu),純電驅(qū)動)已被市場證明前途渺茫,目前通用、福特、FCA三大集團(tuán)均有多種形式的插混系統(tǒng),綜合性能不如中日兩國主流產(chǎn)品。

  中國:中國這一支混動力量主攻插混,然而如今只有比亞迪完全掌握了插混技術(shù),其第三代DM雙模技術(shù),目前已經(jīng)同時(shí)達(dá)到了“破百4.3秒+全時(shí)電四驅(qū)+純電續(xù)航100公里+工況百公里油耗1.6升”等指標(biāo),而這些指標(biāo)加起來,就是同級別中最強(qiáng)的,沒有之一。同時(shí)也意味著中國自主品牌已在全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)中獨(dú)立形成了一股強(qiáng)勁勢力。

  縱觀全球汽車制造業(yè),世界公認(rèn)的混動銷量之王是豐田集團(tuán),歐系在引領(lǐng)渦輪增壓之后在混動上卻占了下方,美系混動被日系打得很慘,還掙扎在如何控制成本提升競爭力的泥潭之中。而能代表中國的,唯有拿DM3來對比。

  比亞迪“P0+P3+P4”架構(gòu)能帶來哪些優(yōu)勢?

  豐田汽車早在1993年開始研發(fā)混合動力系統(tǒng),然而旗下第一款插電式混合動力車型到了2012年才正式誕生。相比之下,比亞迪第一款插電式混合動力車型F3 DM早于2008年投放市場,此后DM技術(shù)已在長達(dá)10年的技術(shù)迭代中進(jìn)化至第三代,也就是我們說的DM3?;蛟S各位讀者也想知道,比亞迪第三代DM技術(shù)真的能戰(zhàn)勝傳奇的豐田THS-II技術(shù)嗎?

  我們拿出兩款代表性作品 —— 新一代比亞迪唐DM與新一代豐田普銳斯插混(Prius Prime),開始分析:

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  從插混系統(tǒng)的構(gòu)型上看,新一代唐DM采用了更為高階的“P0+P3+P4”構(gòu)型,而新一代豐田普銳斯插混則堅(jiān)持采用申請專利的“PS”單一構(gòu)型。

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  比亞迪“P0+P3+P4”構(gòu)型的原理與優(yōu)劣勢:

  1、分工非常細(xì)致,P0電機(jī)(BSG皮帶啟動/發(fā)電機(jī))負(fù)責(zé)自啟停、能量回收、扭矩輔助;P3電機(jī)和P4電機(jī)分別驅(qū)動前后輪,實(shí)現(xiàn)“全時(shí)電四驅(qū)”,兼顧動力與經(jīng)濟(jì)。

  2、因?yàn)椤癙0+P3+P4”同時(shí)存在,第三代DM技術(shù)的動力聯(lián)合方式比豐田的更豐富的模式,更強(qiáng)的動力,可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)驅(qū)動、純電行駛、動能回收、串聯(lián)驅(qū)動、油電并聯(lián)四驅(qū)等混聯(lián)模式,覆蓋到了日常駕車的種種工況。

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  豐田“PS”構(gòu)型的原理與優(yōu)劣勢:

  1、第四代豐田THS-II依然采用PS電機(jī)布局,將兩臺驅(qū)動電機(jī)MG1與MG2內(nèi)置于E-CVT之內(nèi)。這一回,MG1與MG2不再同軸,而是異軸布局,結(jié)構(gòu)可更緊湊。

  2、基于“PS”構(gòu)型打造的THS-II系統(tǒng),行星齒輪組和齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)巧妙,系統(tǒng)通過判斷油門深度、行駛狀態(tài)、電池狀態(tài)等條件,精密計(jì)算,讓各個部件盡可能運(yùn)行在能量利用效率最高的區(qū)間提升燃油經(jīng)濟(jì)性。

  作為插混車用戶,第三代DM技術(shù)能給我們什么好處呢?

  第三代DM技術(shù)的動力優(yōu)勢:

  由于“P0+P3+P4”構(gòu)型可以讓每一個電機(jī)都發(fā)揮最大效用,同時(shí)燃油發(fā)動沒有采用偏重經(jīng)濟(jì)性,但犧牲動力的阿特金森循環(huán)方式,保留了性能優(yōu)勢。因此搭載第三代DM技術(shù)的全新一代唐DM,其最大功率踏入441kW(600PS)大關(guān),最大扭矩達(dá)到驚人的950N·m,系統(tǒng)功率與扭矩相比第二代DM分別提升19%和16%。如果直觀對比的話,豐田只能算是羽量級的,除非是豐田系大排量混動系統(tǒng),但那跟DM3又拉開了成本和級別上的差距。

  對比一下便可知曉,“PS”構(gòu)型無法讓豐田THS-II的內(nèi)燃機(jī)/MG1/MG2直接疊加,因此普銳斯插混最終只輸出了90kW(122PS)的系統(tǒng)功率,相當(dāng)于全新唐DM的1/5。因此,全新唐DM能把破百時(shí)間控制在4.5秒(最快4.3秒)以內(nèi),而普銳斯插混破百則要等到11.1秒。

  第三代DM技術(shù)的純電續(xù)航優(yōu)勢:

  插電式混合動力系統(tǒng)的一個重要功能就是通過充電樁充電進(jìn)行純電續(xù)航補(bǔ)充。由于裝備了20kWh/24kWh大容量電池組,全新唐DM的純電續(xù)航里程遠(yuǎn)超普銳斯插混,后者電池組容量僅為8.8kWh。

  看一組數(shù)據(jù),全國平均上班通勤距離(單程)最長的三座城市為北京、深圳、東莞,一程約為17.5km,一天約為35km。如果只用純電驅(qū)動,普銳斯插混用戶只能老老實(shí)實(shí)“每天充電”,全新唐DM用戶可以輕松做到“兩天一充”,全新唐DM智聯(lián)創(chuàng)世版用戶甚至可以“三天一充”,多用電少燒油,節(jié)能環(huán)保。

  第三代DM技術(shù)的充電保電優(yōu)勢:

  促成超長純電續(xù)航與超低工況油耗的功臣當(dāng)然也不止全新唐DM電池組,P0位置的BSG電機(jī)也是重要緣由。往常的BSG電機(jī),功率到頂了也就15kW左右,比亞迪破天荒地使用了25kW大功率BSG電機(jī),能讓自啟停流程更加平穩(wěn),還能將汽油機(jī)拉升至任意轉(zhuǎn)速以避免動力系統(tǒng)反拖的沖擊與噪音。

  大功率BSG電機(jī)的另一個優(yōu)勢,在于最高可達(dá)94%的動能回收發(fā)電效率,它能讓全新唐DM真正實(shí)現(xiàn)快速充電,某些工況的充電速度甚至超過耗電速度(除非驅(qū)動電機(jī)長時(shí)間加速),最終實(shí)現(xiàn)1.6L/100km的超低綜合油耗。

  小結(jié):比亞迪“P0+P3+P4”構(gòu)型的分工更細(xì)致,動力更迅猛,可以實(shí)現(xiàn)更多樣的動力聯(lián)合方式,節(jié)油能量非常強(qiáng)大,還能實(shí)現(xiàn)四驅(qū)越野功能;豐田“PS”構(gòu)型的結(jié)構(gòu)小巧,動力性能與技術(shù)可延展性一般,節(jié)油能力強(qiáng)大。


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