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混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

撰文 | 趙哲峰

編輯 | 楊博丞

題圖 | IC Photo

突然間,布局混動技術似乎成了一線自主品牌的“标簽”。

2021年,比亞迪憑借旗下混動車型超4倍的“瘋漲”,一舉打破銷量紀錄,成為年度風頭最勁的自主車企。

與此同時,其他一線自主車企也紛紛入局,加速推出了自己的混動系統。僅在2021年釋出的自主品牌全新混動系統就包括:比亞迪DM-i混動、長城檸檬混動、長安藍鲸混動、吉利雷神動力、奇瑞鲲鵬混動等。

混動的大面積推出,對于行業有兩大利好。

從消費者層面看,自主品牌混動車型的推出增加了前者的選擇,不再受限于日系混動。相比燃油車,混動車帶來更好行駛品質的同時,也能解決上牌難的問題。

從企業層面看,混動車型的推出可以大大減輕其積分壓力。畢竟在“雙積分”政策日益嚴苛的環境下,積分在很大程度上決定着企業的财務健康狀況。

但凡事都有正反兩面。

首先,混動技術本身門檻高,沒有深厚的内燃機設計經驗和強大的供應鍊,想玩好混動是不可能的。而且混動系統的控制邏輯極複雜且精密,要想打造一套兼顧性能、油耗、行駛品質、穩定性、成本的混動系統,需要耗費巨大的研發費用。

是以我們看到,不僅“蔚小理”等新勢力品牌做不了混動,傳統車企中,能玩得轉這項技術的也是少數。

另外從行業趨勢看,純電動車取代燃油車将成為必然趨勢,而混動作為二者之間的過渡方案,貌似并不會有太持久的生命周期,直接一步到位all in純電貌似是更好的選擇,比如大衆就是這麼幹的。

同時,相關政策也在逐漸削弱混動車型的“特權”。例如北京自從推出限購政策開始,就沒承認過混動車型的新能源身份。而随着純電動的發展,其他城市也将紛紛效仿。其中,上海政府就給出了明确的時間點:2023 年 1 月 1 日起,購買包括增程式在内的PHEV(插電式混動)車型使用者,将無法獲得免費綠牌。

在這樣的情況下,車企還有必要投入巨大的資金和時間成本去打造混動技術嗎?對于擁有内燃機技術的車企來說,混動帶來的市場效應是“回光返照”還是“落日餘晖”?

另外對于消費者來說,日系“兩田”壟斷混動市場接近二十年,其在技術成熟度和口碑方面的優勢巨大。對于消費者來說,自主混動是更好的選擇嗎?自主品牌中,又有誰“混”得最好?

自主品牌紛紛入局混動為哪般?

大陸汽車行業的發展,政策是一個決定性因素。

除了上文提到的“雙積分”,2020年釋出的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》也是推動車企加速研發混動的重要原因。盡管路線圖并不是強制性政策,但可以将其看做是非常重要的指導意見,後續的政策将圍繞這些規劃展開和調整。

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

根據路線圖,大陸計劃至2025年,混動車型占據傳統能源乘用車(泛指不給上新能源車牌照的,包括HEV車型)銷量50%以上,2030年時這個占比将達到75%以上,而2035年則是100%。屆時,新能源車型的滲透率将達到50%左右,也就是說HEV還有50%左右的市場佔有率。

是以說混動雖然是一種過渡方案,但其過渡期卻極為漫長。

最起碼在未來15年左右,混動車型将是與純電動車型并駕齊驅的主流汽車産品。如果放棄了混動,就相當于放棄了近乎一半的市場佔有率。

而且從實際情況來看,該路線圖的規劃也有其合理性。考慮到大陸人口數量大且密度高,直接由燃油切換至純電動将對補能體系造成巨大的壓力,在基建尚未成熟之前,“全民純電”并不具備現實意義。

而對于有能力做混動的車企來說,這塊市場是絕不能放棄的。在“全民純電”時代到來之前,能否抓住混動的“黃金15年”(甚至有可能更長),将在很大程度上決定企業的市場地位和體量。有了厚實的家底,在迎接下一個市場階段時才會有足夠的底氣。

另外,對于現在的自主品牌來說,隻要掌握了成熟的PHEV技術,轉型去做HEV并非難事,而且有些車企的混動架構本身就可以相容HEV和PHEV,例如長城和吉利。

而關于上文提到的上牌政策問題,随着新能源車技術的發展,當下的新能源車銷量已經由政策驅動轉為市場驅動,越來越多的消費者願意主動去購買新能源車。

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

圖檔來源:AX汽車研究

2019年和2020年,非限購城市的新能源汽車滲透率僅為4.2%和5.9%,2021年則達到了14.3%。

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

而在非限購城市的新能源車銷量排名中,可以看到比亞迪秦PLUS DM和宋PLUS DM等PHEV車型,這說明混動車型在非限購城市中也越來越被消費者所接受。

在過去,由于産業鍊不夠完善,例如PHEV車型所需的電機和動力電池成本偏高,再加上技術不夠成熟,無法在油耗方面滿足消費者預期,導緻其市場競争力不足,故隻能用政策加以保護。

而現在,随着一大批自主品牌全新混動技術的問世,其在對成本和油耗進行大幅優化後,已經完全具備了挑戰燃油車的市場競争力,比亞迪DM-i在非限購城市的熱銷就是有力證明。是以上牌政策的變化,雖然會對混動車型的銷量造成短期影響,但無法改變大趨勢,跟新能源補貼退坡是一個道理。

能否打破日系混動壟斷?

在過去接近20年的時間裡,國内的混動市場基本被日系“兩田”所壟斷。盡管自主品牌曾經在這一領域進行過嘗試,但沒能激起太大的浪花。至今,豐田的THS系統問世已經25年,本田進入混動領域也已經有23年。

而第一個對混動技術進行探索的自主品牌是比亞迪,其早在2008年就推出了DM1.0,并且開創了業界雙電機(驅動電機+發電機)串并聯混動架構的先河,本田在2013年推出的i-mmd正是借鑒了此架構打造的,不過雙方都不是該技術的發明者,該混動架構來自于一家明教PAICE的小公司,雖然不造車,但通過為車企授權混動專利就已經獲得了巨額利潤。

說回比亞迪,雖然比亞迪是第一個使用雙電機串并聯混動架構的車企,不過由于其當時剛剛進入汽車行業(2003年開始造車),内燃機技術尚未成熟,新能源車型也尚未形成規模化效應,三電系統的成本居高不下,導緻其混動系統售價高昂。

首款搭載DM1.0系統的比亞迪F3 DM,起售價居然高達14.98萬元,比燃油版F3貴将近10萬元,這對于大部分消費者來說是無法接受的。要知道,即使是日系混動,其售價也僅比同款燃油動力車型貴2-3萬元。最終,比亞迪對混動技術的首次探索宣告失敗。

雖然在接下來的十幾年裡,為了降低開發難度和成本,比亞迪将此前的雙電機串并聯架構改為“簡單粗暴”的單電機并聯架構,簡單了解就是在燃油車基礎上增加一套小型的三電系統。

該架構雖然在一定程度上幫助比亞迪降低了成本,但這畢竟是一套比較落後的架構,最明顯的缺點就是饋電油耗高。

由于一台電機無法同時兼顧驅動和發電(可以兼顧這兩種功能,但不能同時進行),是以單電機架構無法實作串聯模式(發動機帶動發電機發電,驅動電機驅動車輛。由于電機在中低速區間效率遠高于發動機,是以串聯模式為車輛饋電後在中低速工況下最高效的模式),那麼饋電後就隻能切換到并聯(發動機和驅動電機一同驅動車輛)或直驅模式,而此時發動機既要負責驅動還要負責發電,是以會導緻油耗飙升。例如早期的唐DM等車型,其饋電油耗甚至高于10L/100km,失去了作為混動車的意義。

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

▲某發動機熱效率map

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

▲某電動機效率map

相比之下,無論是豐田的混聯架構,還是本田的串并聯架構,均可在各種工況下以高效的模式工作。那麼彼時還在采用并聯架構的比亞迪,也就無法與日系混動車競争了。

即便有政策保護(國内隻有PHEV能上綠牌且享受補貼,而日系混動大多為HEV),比亞迪混動車型此前的銷量也并不出彩,2020年銷量僅4.8萬輛,月均4000輛左右。不僅無法對燃油車形成威脅,更無法撼動日系混動的地位。

除了比亞迪,包括長安、吉利、榮威等多個自主品牌也先後推出過PHEV車型,但市場表現還不如比亞迪,在市場中幾乎沒有聲量,隻能在限購城市獲得少得可憐的市場佔有率。

然而随着一套全新的混動系統——比亞迪DM-i的到來,日系混動感受到了所未有的壓力。

在A級車領域,以卡羅拉混動為代表的日系混動将直接面對秦PLUS DM-i。前者售價13.58-15.98萬元,後者售價10.58-14.58萬元。不僅售價更具優勢,秦PLUS DM-i還有比前者更強的動力、更長的純電續航裡程、更大的車身尺寸,以及不相上下的油耗水準。即使不考慮上牌便利和補貼,秦PLUS DM-i也是除了品牌力之外全方位超越卡羅拉混動的産品。

而在A級SUV領域,以RAV4混動和CR-V混動為代表的車型,不僅要面對同級别宋PLUS DM-i的競争,還要面對中型SUV唐DM-i的降維打擊。

比亞迪DM-i的出現是一個縮影,今後我們将見到更多具有強大市場競争力的混動車型不斷出現。

在燃油車領域,自主品牌憑借高成本效益和錯位競争政策,近年來不斷蠶食合資品牌的市場佔有率。而相同的戲碼,将在混動車成為主流後再次上演。

自主混動哪家強?

為什麼比亞迪DM-i能迅速占領市場?

主要原因就是其回歸了此前的雙電機串并聯架構,雖然此前比亞迪在該技術路線上的嘗試失敗了,但今時不同往日,如今的比亞迪在内燃機技術、三電技術、産業鍊布局等方面均有了長足進步,完全有實力打造一套全新的、均衡的混動系統。

比亞迪DM-i系統由混動專用發動機、雙電機、EHS機電耦合機構、刀片電池組成。

由于在這套混動系統中,發動機不會在中低速等低效工況直驅車輛,是以其取消了進氣側VVT(可變氣門正時)、皮帶輪系等機構,有效降低發動機負載和制造成本。

三電方面,DM-i系統采用的扁線電機、刀片電池、碳化矽功率半導體晶片均為自研自産,在滿足性能标準的前提下将成本壓縮到了極緻。

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

▲左側為DM1.0,右側為DM-i

另外從設計層面看,相比DM1.0,全新的DM-i采用了驅動電機和發動機異軸布置的設計,可以放下更大體積的發動機,有利于唐DM-i等中高端車型的應用,而早期采用同軸布置的DM1.0隻能采用1.0L三缸發動機。

目前,混動系統架構大緻分為三種。第一種是比亞迪DM-i、本田所采用的雙電機串并聯架構,第二種是豐田所采用的功率分流混聯架構,第三種是比亞迪DM2.0/3.0所采用的單電機并聯架構。

因為功率分流架構中的行星齒輪工藝複雜且制造門檻高,而單電機并聯架構則比較落後,是以雙電機串并聯架構是當今的主流。除了比亞迪以外,長城和奇瑞也采用了此種混動架構。

相比比亞迪和本田,長城和奇瑞的混動架構在性能和行駛品質方面更進了一步,核心因素就是加入了多擋變速機構。其中,長城加入了2擋變速箱,而奇瑞則是3擋。

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

▲長城檸檬混動

按照正常思路,在有驅動電機的情況下,車輛就無須多擋變速箱了,因為電動機本身的高效工況區間就比内燃機廣泛得多(看上文map圖就可知),是以隻需設定一個适中的固定齒比就能夠滿足日常行駛了。這點在純電動車中也是一樣,絕大部分純電動車都是單擋直驅,隻有保時捷Taycan這種追求極緻性能的車輛會比對2擋變速箱,以彌補電機高速乏力的弱點。

但是對于長城和奇瑞來講,它們在新能源領域沒有比亞迪那樣的全産業鍊布局,拼成本和成本效益顯然不明智,是以這兩家選擇了高品質路線,也就是在保證低油耗的同時提供更好的動力體驗,那麼加入多擋變速箱就是必然的事情了。

以同級别的比亞迪宋Pro DM-i和WEY瑪奇朵PHEV為例,前者的發動機功率和驅動電機功率分别為81kW和132kW/145kW,後者這兩項資料分别為71kW和115kW。從賬面資料來看,宋Pro DM-i的動力性應該是強于瑪奇朵PHEV的,但實際上,前者的百公裡加速時間為8.5秒/7.9秒,後者卻做到了7.2秒。

造成這一差異的最主要原因,就是在于後者加入了多擋變速箱,賦予了系統更寬泛的并聯模式工況區間,在中低速區間急加速時便可以“火力全開”。而後者因為是固定齒比,是以隻能設定一個相對居中的齒比來兼顧油耗和動力,進而無法實作并聯模式的全工況覆寫。另外,二者的饋電油耗差不多,都在4.4L-4.5L/100km之間。

在油耗幾乎持平的前提下,提供了更強的動力性,那麼代價是什麼呢?當然就是成本了。

還是用剛才那兩款車舉例,宋Pro DM-i的售價區間是13.48-15.98萬元,瑪奇朵PHEV售價區間為16.68-17.78萬元。

當然了,也并非所有自主車企采用的都是雙電機串并聯架構,這跟其自身研發能力和技術積累有關。兩個例外,一個是吉利,另一個是長安。

先說吉利。2019年豐田混動技術專利到期時,吉利以1元價格獲得了該專利的授權。而其最新的雷神混動,正是基于豐田THS混聯架構打造的,特點是通過行星齒輪實作功率分流和無級變速。

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

▲R為驅動電機、C為發動機、S為發電機,+代表正轉,-代表反轉

從結構來看,由于行星齒輪無法實作各部件之間的解耦,是以該架構無法實作串聯或者發動機直驅。應該串聯時,發動機也會參與驅動(對應上圖b);應該發動機直驅時,驅動電機和發動機也會參與驅動(對應上圖c,發電機反轉代表參與驅動),這都會帶來一些能量損耗。

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但也正是因為有行星齒輪,系統在不同工況下都能以最合理的方式配置設定各動力源的動力,将能量損耗降到最低。是以從性能和油耗來看,該架構與雙電機串并聯架構不相上下,例如豐田和本田的同級别混動車,大多數情況下都隻能打個平手,分不出明顯的高下。

而且與長城和奇瑞一樣,為了提升動力性,吉利也在原有架構基礎上加入了多擋變速箱(吉利為3擋),是以最新的星越L混動版百公裡加速時間達到了7.9秒,優于唐DM-i的8.5秒。

不過對于吉利來說,該架構最大的風險并不來自于性能、油耗或成本,而是來自于供應鍊。雖然其收購豐田混動專利幾乎沒花錢,但是豐田對于供應鍊有近乎偏執的的“控制欲”,包括愛信、電裝、雅馬哈等頭部零部件公司均在豐田旗下或被豐田持股。

作為全球規模最大的車企巨頭之一,豐田的野心遠不止于賣車,控制全球汽車行業的供應鍊才是其終極目标。而吉利采用與豐田相同的混動架構,難免會進入豐田的供應鍊體系中。

例如對制造精度要求極高的行星齒輪,吉利或許并沒有自主生産的能力。當初奇瑞最開始做混動,就對功率分流架構進行過嘗試,但由于行星齒輪的加工難度實在太高,便放棄了此路線。

另一個例外是長安。長安走了比亞迪幾年前的“老路”,采用已經過時的單電機并聯架構。由于其在電動化方面起步較晚,也沒有像吉利一樣收購了其他混動系統的專利,是以采用該架構可以降低研發門檻、縮短研發周期,以便在其混動市場中快速“卡位”。

但是前文已經說過,單電機并聯架構有先天的“硬傷”,也就是饋電油耗高。例如采用類似架構的唐DM四驅版,盡管其相比幾年前已經有了大幅優化,但饋電油耗依舊高達7.5L/100km。而長安UNI-K混動版的饋電油耗卻隻有5.0L/100km,甚至低于唐DM-i的5.3L/100km,這是如何做到的?

混動,究竟是“回光返照”還是“落日餘晖”?

▲長安UNI-K混動版底盤

在這款車的參數中,有兩項資料略顯“違和”:該車的電池包容量是30度,但純電續航卻隻有130km,由此可知百公裡電耗為23度。盡管該車定位于中型SUV,但這個電耗還是太高了。作為對比,同級别的唐DM-i、瑞虎8 PLUS混動版、摩卡PHEV的百公裡電耗分别是19度、19度、20度。如果按照百公裡電耗20度計算,那麼長安UNI-K混動版的純電續航應該在150km左右。

由此來看,很有可能是工程師為了保證饋電油耗,而故意“鎖定”了一部分電量,進而不讓車輛達到真正的饋電狀态,減輕發動機的負擔。也就是說,當你看到儀表中顯示已經饋電的時候,其實電池中還有比較充足的電量。

按照這款車的正常電耗來計算,一個25-26度左右的電池包基本就可以滿足130km的純電續航,由此可知其“隐藏”電量大概在4-5度左右。也就是說,消費者買了一款30度的電池包,但隻能獲得25度左右電池包的性能,其餘電量被用來維持饋電油耗了。

按照市場價格,5度左右的電芯價格在幾千元左右。不過從長安UNI-K混動版的預售價來看,在配置大體相同的情況下,混動版車型額價格要比燃油版貴3萬元左右,這個價差與比亞迪唐是比較接近的,看起來并不會對消費者造成什麼損失。

但如果該車的工作原理真的如上所述,那麼即使其可以獲得較好的測試成績,在日常駕駛中也會“露餡”。因為隻要經過多次饋電行駛,不給車輛充電,那麼儲備電量也會被耗幹,這時就可以知曉其真實饋電油耗了,這需要經過實測的驗證。

▲制表:Do News

結語

毫無疑問,在純電時代到來之前,混動将在汽車市場中扮演極為重要的角色。随着一大批自主品牌混動車型的崛起,日系混動将無法再壟斷這一市場。前者不僅擁有更前的産品力,在售價方面也常常能對後者形成降維打擊。

随着電動化技術的不斷融入,合資品牌曾經堅不可摧的技術壁壘将被一點點攻破,屆時我們将迎來一個全新的市場生态,是以混動的興起絕對是内燃機的“回光返照”,它将在正式退出曆史舞台之前散發出最耀眼的光芒。

目前來看,比亞迪、長城、吉利、奇瑞等車企在混動技術路線上跑在了前面。其中,比亞迪扮演着“領頭羊”的角色。

但這畢竟是一場長達至少15年的競争,其他品牌有足夠的時間完成“逆襲”。另外,随着新能源汽車的競争進入下半場,智能化技術将在更大程度上影響企業的發展,而這顯然不是比亞迪的強項所在,是以智能化也将成為其他車企反超比亞迪的一大突破口。

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