混合动力技术通过电机和发动机的优势互补,旨在降低油耗和排放。然而,这一技术在实际应用中面临诸多挑战。首先,发动机的快速暖机和缓速降温是关键技术难点,需要对冷却系统进行优化。其次,混合动力方案及控制策略的复杂性也是一大难题,不同电机位置和数量的选择会影响整车性能和成本。此外,如何在保证实用性的同时平衡成本,也是混动技术发展中需要考虑的问题。尽管存在诸多难点,但随着技术的进步和市场的需求,混合动力技术仍具有广阔的发展前景。混合动力技术通过电机和发动机的互补,实现节能减排目标。然而,发动机的快速暖机和缓速降温、混合动力方案的复杂性以及成本的平衡等问题,都是该技术发展中需要解决的难点。尽管如此,随着技术的进步和市场需求的推动,混合动力技术仍具有巨大的发展潜力。
混合动力最初的目的是为了帮助传统内燃机节能(降低油耗)减排(降低排放),技术手段主要是利用电机和发动机的优势互补。
从图1中可看出电机在绝大部分常用工况下效率都很高,但在高速段扭矩和效率均有所下降,而发动机在低速下(常用工况中低负荷&低速段)表现不佳,油耗偏高。两者有天然的互补性。混动就是在综合双方优势的美好愿景下发展的。
根据混合程度分为如下五类:
根据电机位置,又分为P0-P4五种混动形式:
1、发动机的快速暖机和缓速降温
(1)快速暖机:对于完全混合动力的混动车,在启动和低速阶段,发动机不介入,没有燃烧产生热量,也就是发动机的冷却水水温没有升高,机油也处于常温。混动的策略就是需要你的时候(高速/充电等),你就要立马进入到最佳油耗区域。发动机一般需要在水温90℃左右,才能发挥出最好的油耗水平。而发动机冷,意味着排放和油耗都差,这就是悖论,所以混动专用发动机一般都需要解决快速暖机的问题。
(2)缓速降温:上述讲了,发动机需要在一定水温下才能保持较好的油耗,那当满电或是低速行驶时,不需要发动机工作时,发动机不能很快冷却下去,需要尽可能的保持60-90℃的水温区间,否则在低水温下频繁启停发动机,油耗和排放一定是一塌糊涂;
这个技术难点主要是针对发动机冷却系统。
2、混合动力方案及策略
文章第二部分已介绍了混动的分类,基于电机位置的不同以及多个不同电机,衍生出了很多的技术路线。比如奥迪的e-tron(P2)、比亚迪的DM-i混动系统(P1及P2处各一个电机)、长城的柠檬混动DHT、丰田的THS系统、本田的iMMD系统、上汽乘用车的绿芯动力(EDU1&EDU2)。
其实很大一部分也是丰田逼的,为了避开丰田混动专利,大家只能各种想办法规避。其中一部分规避方案结果就是成本上升、策略也更加复杂。
丰田的THS无疑是最早起家名声最大的:
上汽自主研发了绿芯动力,已有两代EDU产品:
上汽的第一代EDU,不仅有两个电机,一个ISG,一个TM,还有一个两级变速器AMT,控制策略更加的复杂,在不考虑两级变速下,个人自编了如下控制方案,想想都头大,如果加上两级变速,综合考虑油耗、动力性,动力分配将是更加复杂的技术活。所以混动动力的方案及其控制策略,也是混动的难点。
3、成本的平衡
首先,混动意味着要兼顾电力驱动系统和传统内燃机驱动系统,两套系统,意味为更高的价格,作为PHEV最早的国产玩家某迪和某汽,在十年前PHEV产品都在20万元朝上,当初电动系统一套下来比发动机变速箱都贵多了,即是现在成本降低了,但依然不比动力总成便宜。所以混动两套系统成本显著高于传统燃油车。
其次,混动使用几个电机,分别用多大功率以及什么种类的电机、多大容量的电池,都是很考量对产品的市场定位,以前的PHEV更多的是去卡补贴的线,现在补贴标准提高且补贴金额的退坡,倒逼车企去考虑真正的应用场景。所以最终的产品要综合考虑实用和成本。
再者,就是如上的难点1和难点2,只要肯花钱,都有解决方案,说到底,还是钱、钱、钱。
毕竟工业化产品,成本是第一位的。
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