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混动也卷不动了,同行却猜不透比亚迪DM技术的天花板
傅雪峰
作者:傅雪峰评论评论:点击率点击率:

发表时间: 2024-07-16 14:24:28

作者介绍

汽车博主,特约汽车评论员。用平静而幽默的笔触解读汽车变革。

  比亚迪汽车上半年销量一骑绝尘,“断层式”领先。据乘联会数据,比亚迪1到6月销售汽车超160万辆,同比增长20%以上,比排名第二的奇瑞多出55万辆,其他车企销量均未超过100万辆。

▲2024年上半年车企销量前十(单位:万辆)


  摩根大通等多家机构近日大幅上调比亚迪的全年销量预测,主要依据一是比亚迪海外销量高速增长,二是市场对插混车型需求旺盛。

  比亚迪DM-i插混车型自2021年上市以来,以电驱性能、超低亏电油耗和亲民价格横扫燃油车市场;一个多月前,比亚迪发布第五代DM技术及秦L DM-i和海豹06 DM-i两款新车,百公里2.9升的亏电油耗、超2100公里的长续航加上实惠的定价,再度引爆市场,震动行业。

  比亚迪的DM技术是“电驱混动”的代表,3年前上市的DM-i效率已是业内顶尖,第五代DM再度展示了这一技术的惊人潜力;而丰田近期也高调宣传第五代THS混动,这种已经纵横江湖20多年的“机械混动”是否宝刀未老?

“大电机+小发动机”是精髓

  对比亚迪DM这种“电驱混动”技术感兴趣的人,会注意到一个有趣的细节:电机功率>发动机功率。

  比如比亚迪秦L DM-i这款车,1.5L发动机最大功率74kW,而配备的两款电机一个为120kW(80公里纯电续航版),一个为160kW(120公里纯电续航版),功率差明显。

▲“电驱插混”的发动机功率明显小于电机


  由此也带来一个常见的疑问:小功率发动机发电,能支撑起大功率电机吗?

  殊不知,“大功率电机+小功率发动机”正是“电驱混动”的精髓所在。

  先来看一个常识:汽车行驶需要的平均功率和最大功率。

  汽车跑起来时,各种工况下功率需求差别极大,急加速时需要的功率,会达到稳速行驶的10倍以上。

  整体算起来,汽车行驶中需要的平均功率远远低于最大功率。

  比亚迪DM技术总设计师杨冬生曾披露过一个数字:一辆1.8吨的车,在城市中行驶时,平均功率需求只有7.3kW。

  第五代DM用的1.5L发动机,为了追求46.06%的高热效率,最大功率限定在74kW。放在燃油车上,这个功率水平算是弱的,但也已经是城市工况平均功率需求的10倍。而这台发动机,最高效率区间也能输出36.5kW的功率。

  一道简单的算术题就能让你看破DM省油的真相:

  以车子在市区行驶一小时计算:7.3kW×1h=36.5kW×0.2h。也就是说,发动机在高效区工作0.2小时(12分钟)发的电,就能驱动车子在城市里行驶一小时。

  在“电驱插混”中,靠大功率电机去应对最大功率,用高热效发动机去应对平均功率,所以就出现“小发动+大电机”的动力组合。

  说到此处,插混的大电池该出场了。

  很多工况下,汽车的功率需求并不大,发动机发的电,除驱动电机外还有不少富余,就存到这块电池中;电池中存够一定的电量,发动机停机休息,车子靠电池供电纯电行驶。急加速需要大功率时,电池放电,发动机也启动发电,两股电力合兵一处,给电机提供强劲支援。

  在电驱插混中,大电池扮演着极其重要的角色。这块电池是插混系统的能量中枢,电能在其中收放流转,它是发动机的休闲驿站,也是电机迅猛发力的后援团。

  “电驱混动”有三宝:高燃效发动机、高效电机和功率型电池。这三宝中,电池的价值和技术含量往往被低估。它的容量要够大,以便电能调度自如;它的输出功率要够强,以为电机提供强力支援;它的充放电速度要够快,以减少能量流转损耗。

油电角色大转换

  和上代相比,第五代DM在构型上没太大区别,改进的重点是优化,在动力、热管理、电子电气三大构架上挖潜。比如动力架构,大张旗鼓地突出:

  大功率电机驱动+大容量动力电池供能为主,发动机为辅。

  如上所言,“大电机+小发动机”正是DM技术的精髓,也是“电驱混动”和“机械混动”的本质区别。

  传统的混动技术,是以发动机驱动为主,电机提供助力为发动机减负,从而达到节油目的。

  而在比亚迪的DM架构中,发动机和电机的角色彻底转换。

  混动技术市场化已有20多年,这一期间,正值汽车逐步向电动化转型。电机、电池、电控“三电”技术高速发展,性能不断释放;对于发动机、电机、电池之间的能量转换机理,工程师们不断获得新的领悟,对电机和发动机的功率、效率特性也有了更深理解。

  于是,混动技术出现“电升油降”趋势,“电驱”成为后起之秀,尤其是近几年,“电驱混动”一路高歌,锋芒毕露。

  为什么不再让发动机当驱动主力?

  因为发动机属于“工况敏感”体质,不同工况下,效率忽高忽低,在大范围内上下波动。

  而电机完全是另一种体质,大多数工况下效率差别不大,整体能轻松维持在90%以上。

  汽车走走停停、加速减速、忽快忽慢,工况不停在变,让“工况不敏感”的电机去应付显然浪费能量更少,效率更高。

  电机还有个天生特性,低转速就能输出最大扭矩,所以“电驱混动”起步加速迅捷有力,动力性先天占优。

▲DM插混车型主要靠电机驱动


  发动机退居二线,主要工作是发发电,只在工况特别合适的时候才出山“直驱”一下。如此一来,发动机大部分时间都能安安静静地待在舒适区,不再有“工况敏感”的困扰,自然效率高而油耗低。

成于机械,困于机械

  有一种说法流传甚广:世界上只有两种混动,一种是丰田THS,一种是其他。

  自丰田1997年推出普锐斯以来,这种说法在相当长时间内是成立的。THS是“机械混动”的经典之作,也是巅峰之作。所谓“机械混动”,是说动力主要是在机械层面上混合(“电驱混动”的动力很大程度上是在电气层面上混合),THS用一套行星齿轮结构,把发动机、电机、发电机巧妙地融合在一起,发动机输出的功率,一部分直接参与驱动,一部分分流给发电机发电,再带动电机辅助驱动。

  从机械结构上看,THS已经趋于完美,行星齿轮组能量传递路线短,快捷高效,而且没有档位和换挡执行机构消耗动力。

▲丰田THS的机械结构极为精巧


  但经过几代优化,THS的潜力已经被压榨到极致。能耗表现和动力性能难有明显提升,导致丰田在宣传第五代THS时只能一再强调“极致均衡”。

  “机械混动”诞生于燃油车时代,开发的初衷是用电机辅助发动机去降油耗,实际上是“重油轻电”。虽然几经优化,尽量提升“电”在系统中的地位,但囿于机械结构限制,也只能止步于“均衡”。

  “均衡”的结果,一是油耗下降空间受限。

  THS主要依靠发动机驱动,而且发动机输出的功率必须通过行星齿轮组分流,一部分用以驱动,一部分用以发电。这就导致发动机“困于齿轮组”,永远无法抽身。
 
  发动机要担当驱动主力,这就需要“大发动机”(丰田THS混动发动机起步排量1.8L);而且由于要应对各种工况,发动机的热效率难以推高(最高热效率止步于41%左右);热效率上不去,油耗水平就难以降下来。

  另一个尴尬之处是,机械结构决定了发动机必须把大部分功率放到驱动上,无法专注去发电;发电功率小,就支撑不了大功率电机;没有大功率电机,整车动力水平就难有显著提升。

  和诞生于电动化时代的“电驱混动”相比,“机械混动”似乎已经逼近技术天花板。

“电驱混动”还有多少潜力?

  第五代DM油耗更低、续航更长、价格更友好,一发布就引爆市场,也再度刷新业内对混动技术的认知。

  亏电油耗逼向百公里3升以后,电驱插混还有多少潜力可挖?

  先看比亚迪第五代DM改进了什么。

  第五代DM在动力、热管理、电子电气三大架构上均有优化。动力部分的提升最明显,发动机最高热效率从43.04%提到46.06%。

  第五代DM热管理架构的动作也比较大,把前舱、动力电池、座舱三部分的热管理打通,融合成一体,节能效果明显。

▲五代DM对热管理架构做了大幅改进


  其余的都属于抠细节:电驱效率从87.6%提升到92%,电控功率芯片最高效率达到98.9%……

  顺着这个思路,可以推导一下DM接下来的技术演进路线。

  发动机热效率预计会接着推高,这是进一步节油的根本。(“电驱混动”的一大优势就是发动机不用应对复杂工况,给推高热效率留下了宽裕空间。)

  “三电”技术仍在不断进化中,尤其是电池进化空间比较大,以电驱为主的DM技术也会同步受益。电机缩体积提效率、电池增能量密度提充放电倍率、电控升级芯片提升集成度,都是题中应有之义。

  生成式人工智能近两年获得重大突破,大模型引入混动系统的开发之中后,能进一步优化电机、电池、发动机之间的能量流转,更优的算法,可在功率和效率之间找到更好的平衡。

  当然,这只是顺藤摸瓜式的猜测,DM的油耗还能下探多少?比亚迪是否会探索出新的可能性?下一代DM技术会放出什么大招?拭目以待吧。


  转载自傅雪峰微信公众号

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