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為何我們還需要摩卡DHT-PHEV這樣的動(dòng)力方案?

發(fā)布人:機(jī)器之心 時(shí)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(jià)等意外情況,但國(guó)內(nèi)新能源乘用車市場(chǎng)仍達(dá)到了 298.9 萬輛的累計(jì)銷量,同比增長(zhǎng) 169.1%,創(chuàng)造出有史以來的最高記錄。國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)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(jí)市場(chǎng)的趨勢(shì)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(gòu)嚴(yán)厲的大城市,但這些地方的純電車型購(gòu)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(fèi)者開始對(duì)這類車型更加青睞,而且非限購(gòu)的中小城市私人用車市場(chǎng),其銷量占比也在增長(zhǎng)。
事實(shí)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(zhǎng)達(dá) 104 頁(yè)的深度研究報(bào)告中指出:近三年來,純電動(dòng)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?cái)?shù)量,以及優(yōu)化電機(jī)和電控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

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報(bào)告還提到,從趨勢(shì)來看,純電動(dòng)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(shí)間短期內(nèi)的進(jìn)展,還難以滿足普通消費(fèi)者需求。同時(shí),其還表達(dá)了對(duì) DHT、增程式系統(tǒng)等無里程焦慮技術(shù)的看好,預(yù)計(jì)將在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)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(guó)內(nèi)車企也在純電動(dòng)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(shí)施路線上,造車新勢(shì)力相對(duì)更偏愛增程式系統(tǒng),而 DHT 普遍被有豐富造車經(jīng)驗(yàn)的車企選擇。

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盡管都可以實(shí)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)(增程器)僅用來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)供電。得益于該結(jié)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛行駛系統(tǒng)硬件解耦,也就可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)和調(diào)教優(yōu)化,使其恒定在熱效率最優(yōu)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。相比燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷波動(dòng)的運(yùn)行工況,燃油經(jīng)濟(jì)性有明顯提高。

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發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線與電動(dòng)機(jī)特性曲線對(duì)比示意圖
但是,這種結(jié)構(gòu)能讓發(fā)動(dòng)機(jī)恒定保持在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速的同時(shí),也意味著電動(dòng)機(jī)要獨(dú)自應(yīng)對(duì)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(jī)滿功率運(yùn)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(dòng)汽車行程規(guī)劃工具)統(tǒng)計(jì)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(shí)的電動(dòng)機(jī)效率最佳,超過該區(qū)間后效率明顯下降。在對(duì)電池相對(duì)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(dòng)機(jī)也能直接驅(qū)動(dòng)車輛,可以在電動(dòng)機(jī)效率較低、發(fā)動(dòng)機(jī)效率更高的工況下,讓發(fā)動(dòng)機(jī)直接參與驅(qū)動(dòng)。這不僅可以避開電動(dòng)機(jī)的低效區(qū)間,還能夠避免動(dòng)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(shì)也需要為其多模式驅(qū)動(dòng),找到各場(chǎng)景下都能有相對(duì)平衡表現(xiàn)的設(shè)計(jì)「甜點(diǎn)」。比如,DHT 發(fā)動(dòng)機(jī)難以針對(duì)單一工況優(yōu)化,恒定在最經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行,需要綜合其各個(gè)工作場(chǎng)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(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的集成和混連問題,并兼顧動(dòng)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(guó)家乘用車自動(dòng)變速器工程技術(shù)研究中心常務(wù)副主任徐向陽(yáng)曾表示:「DHT 專用變速箱開發(fā)工作要從三個(gè)方面著手,第一,構(gòu)型方案的原始創(chuàng)新;第二,變速器在動(dòng)力系統(tǒng)中的匹配;第三,能量流的有效管理?!?/span>

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簡(jiǎn)單的說,DHT 雖然保留了燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等部件,傳動(dòng)路徑也非常相似,但具體的設(shè)計(jì)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(jià)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(dòng)機(jī)和變速箱,而且基于發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)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(jì)的 DHT 專用變速箱,使其可以精確調(diào)控電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的參與程度和方式,而不是直接將兩者的動(dòng)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(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)串聯(lián)或并聯(lián)驅(qū)動(dòng),前者與增程類似只給電動(dòng)機(jī)供電,后者與電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛。
同時(shí),針對(duì)中低速場(chǎng)景主要由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)主要負(fù)責(zé)高速場(chǎng)景的情況,摩卡 DHT-PHEV 還在發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的速度區(qū)間內(nèi),設(shè)計(jì)了偏動(dòng)力性和偏經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)不同齒比的擋位。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)負(fù)責(zé)中低速驅(qū)動(dòng),傳統(tǒng)變速箱更加重視的低速擋也不再需要,可以實(shí)現(xiàn)更加緊湊簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),整箱傳動(dòng)效率最高可達(dá) 98%。
進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)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(shì)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(shì)力,長(zhǎng)期面對(duì)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(duì)單一的工作模式,大幅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度,而且對(duì)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(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)動(dòng)力的耦合問題,也就意味著兩者可以單獨(dú)的設(shè)計(jì)采購(gòu),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(shí)又能實(shí)現(xiàn)零里程焦慮效果的技術(shù),對(duì)于時(shí)間緊任務(wù)重的造車新勢(shì)力來說,確實(shí)是一個(gè)不錯(cuò)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(jì)制造經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(jí),而這也是一直以來的汽車設(shè)計(jì)難點(diǎn)。
清華大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)戰(zhàn)略研究院院長(zhǎng)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(kù)。每一個(gè)問題都要解決,解決完單個(gè)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(dòng)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(dòng)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?yàn)槠煜掠兄詈癜l(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的蜂巢易創(chuàng),才實(shí)現(xiàn)基于 DHT 工作特性的完整正向開發(fā)。

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同時(shí)值得關(guān)注的是,摩卡 DHT-PHEV 還配備了一個(gè) 39.67kWh 電池包,使其兩驅(qū)長(zhǎng)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(yàn)與經(jīng)濟(jì)性。而在長(zhǎng)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(cè)試規(guī)范中,能夠最真實(shí)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(zhǎng)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(shí)代不同,汽車向電動(dòng)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(duì)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(shí)可以被稱作是在務(wù)實(shí)做技術(shù)的企業(yè),能在當(dāng)前純電市場(chǎng)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(shí)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(guó)第二款全棧自研的量產(chǎn)自動(dòng)駕駛系統(tǒng),可提供基于用戶設(shè)定導(dǎo)航路線的點(diǎn)到點(diǎn)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(jí)別也不多見的豪華配置,購(gòu)車前難以有完整感受的靜謐性方面也下了很多功夫,同時(shí)在車身、造型、氣密性、聲學(xué)包、底盤、動(dòng)力、主動(dòng)降噪 7 個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。
事實(shí)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(hào)的一種體現(xiàn)。在這個(gè)充滿機(jī)遇與未知的轉(zhuǎn)折點(diǎn),有車企利用信息差把講故事、打情懷牌當(dāng)成營(yíng)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(shí)處的魏牌,顯然有更多走下去的機(jī)會(huì)。


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