01、引 入
现如今各大主机厂推出了琳琅满目、各具特色的新能源混动方案。从传统的混合动力汽车(HEV)到插电式混合动力汽车(PHEV),再到增程式电动车(REEV)、比亚迪的超级混动系统(DMI)以及日产的智能动力总成技术(e-POWER)等,这一系列创新技术的涌现,不仅极大地丰富了消费者的选择空间,也标志着汽车行业在节能减排与高效动力方面的不断探索与进步。
本文将剖析并对比这些混动方案的核心特点,了解它们之间的差异与优劣。
02、PHEV
PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,插电式混合动力),PHEV 是一种结合了燃油发动机和电动机的混合动力系统,支持外接充电,电池容量较大,能够在纯电模式下行驶较长距离。
技术方案细节
(1) 动力系统组成
PHEV 的动力系统通常包括以下核心组件:
内燃机(ICE):传统燃油发动机,用于提供动力或发电。
电动机(Electric Motor):驱动车辆的主要动力源之一,支持纯电模式。
动力电池(Battery Pack):容量较大,支持外接充电,提供纯电续航。
电控系统(Power Control Unit, PCU):管理发动机、电动机和电池之间的能量流动。
变速箱(Transmission):部分 PHEV 采用专用混合动力变速箱(如 E-CVT)。
PHEV动力/能量传递简易示意图
(2) 工作模式
PHEV 具有多种工作模式,根据驾驶需求和电池电量自动切换:
纯电模式(EV Mode):电池供电,电动机驱动车辆,适合短途行驶(通常50-100 公里)。
混动模式(Hybrid Mode):电池电量不足时,发动机和电动机共同驱动车辆,优化油耗和动力输出。
发动机模式(Engine Mode):电池电量耗尽后,仅依靠发动机驱动车辆。
能量回收模式(Regenerative Braking):车辆减速时,电动机将动能转化为电能存储到电池中。
根据电机驱动功率在整车总功率中所占的比例,这一指标通常也被称为混合度,PHEV可以被进一步细分为不同的类型,主要包括轻度混合和中度、重度混合等。
轻度混合的PHEV,其电机驱动功率占比较小,这意味着在大多数情况下,车辆主要依赖传统的内燃机提供动力。然而,在特定的驾驶条件下,如起步、加速或低速行驶时,电机可以辅助内燃机工作,从而在一定程度上提高能效并减少排放。这种混合方式主要旨在通过电机的辅助来改善内燃机的运行效率,而非完全依赖电力驱动。
相比之下,中度、重度混合的PHEV则拥有更大的电机驱动功率占比。这类车辆在更多情况下能够依靠电力单独驱动,从而实现更长的纯电行驶里程和更高的能效。当中度、重度混合PHEV的电池容量耗尽时,内燃机会启动并为车辆提供动力,同时也可以在必要时为电池充电。这种混合方式旨在平衡电力驱动和传统内燃机驱动的优势,以满足不同驾驶条件下的需求。
(3) 充电方式
外接充电:通过家用充电桩或公共充电桩为电池充电。
发动机充电:在行驶过程中,发动机可为电池充电。
技术特点
(1) 优点
长纯电续航:PHEV的电池容量较大,纯电续航里程通常在 50-100 公里之间,适合日常通勤。
低油耗:在电池电量充足时,PHEV 可以完全依靠电动机驱动,显著降低油耗。
无续航焦虑:电池电量耗尽后,发动机可继续驱动车辆,适合长途驾驶。
驾驶体验:电动机驱动时,车辆安静平顺,动力响应迅速。
(2) 缺点
成本较高:由于电池容量较大,PHEV 的制造成本和售价通常高于传统燃油车和 HEV。
充电依赖:需要外接充电设施支持,充电设施不完善的地区使用不便。
亏电油耗较高:电池电量耗尽后,车辆重量增加,油耗可能高于传统燃油车。
代表车型
国内品牌以吉利银河L7为例,他是基于 e-CMA 架构打造,支持纯电、混动和增程模式,纯电续航:115 公里,动力系统:1.5T 发动机 + 电动机 + 3 挡 DHT 变速箱。
国外品牌以丰田普锐斯Prime为例,全球最畅销的 PHEV 车型之一,油耗低,纯电续航约 50公里,动力系统:1.8L发动机 + 电动机 + E-CVT变速箱。
技术发展趋势
电池容量提升:未来PHEV 的电池容量将进一步增加,纯电续航里程有望突破 150 公里。
成本降低:随着技术进步和规模效应,PHEV的成本将逐步降低,售价更加亲民。
充电设施完善:充电桩的普及将进一步提升PHEV的使用便利性。
03、REEV
REEV(Range-Extended Electric Vehicle,增程式电动汽车)是一种结合了传统燃油汽车和纯电动汽车优势的新能源汽车技术路线。其核心特点是通过内燃机发电为电动机提供电能,从而延长续航里程,同时保留纯电动汽车的环保和高效特性。
REEV技术方案
(1)动力系统组成
电池组:作为主要能量来源,电池组为电动机提供电能,驱动车辆行驶。
电动机:负责将电能转化为机械能,驱动车辆行驶。
增程器(内燃机+发电机):内燃机不直接驱动车辆,而是作为发电机为电池组充电,延长续航里程。
能量管理系统:协调电池组、电动机和增程器的工作,优化能量分配和效率。
REEV动力/能量传递简易示意图
REEV有一点需要注意下,若因没有及时补充油量导致增程器无法启动自动维护,车主需要及时补充燃油,并观察系统提示进行增程器维护运行。维护模式对日常行车影响甚微,但对延长增程器寿命却有重要作用。
(2)工作原理
纯电模式:当电池电量充足时,车辆完全由电动机驱动,实现零排放和低噪音。
增程模式:当电池电量不足时,内燃机启动发电,为电池组充电,同时电动机继续驱动车辆。内燃机始终运行在最佳工况,提高燃油效率。
外接充电:REEV支持通过外部充电桩为电池组充电,进一步减少对燃油的依赖。
(3)关键技术
一体化热管理系统:用于优化电池、电动机和增程器的热管理,提高能效和可靠性。
能量回收系统:在制动或下坡时回收能量,为电池组充电。
智能能量分配:根据驾驶条件和电池状态,动态调整内燃机和电动机的工作模式。
REEV技术特点
(1)优点
续航里程长:通过增程器发电,REEV的续航里程显著优于纯电动汽车,消除了续航焦虑。
环保高效:内燃机始终运行在最佳工况,燃油效率高,排放低。
充电灵活:支持外接充电和增程器发电,适应多种使用场景。
技术成熟:相比纯电动汽车,REEV的技术难度较低,易于量产。
(2)缺点
高速能耗高:在高速行驶时,增程器的能耗较高,经济性下降。
重量增加:增程器和电池组的组合增加了整车重量,可能影响操控性。
成本较高:相比传统燃油车,REEV的制造成本较高。
噪音偏大:增程器工作时,噪音要明显高于纯电工作状态。
代表车型
国内REEV车型以理想、零跑、岚图为代表,理想L6搭载的是1.5T四缸混动专用增程器,综合续航里程长达1390公里;岚图FREE增程版采用1.5T增程器和双电机四驱系统,综合续航里程超过800公里。
REEV技术发展趋势
电池技术提升:随着电池能量密度和充电速度的提高,REEV的纯电续航里程将进一步延长。
多样化应用:REEV技术将逐步应用于SUV、皮卡、商用车等多种车型,满足不同市场需求。
3、 HEV
HEV(Hybrid Electric Vehicle,混合动力汽车)是一种结合了传统燃油发动机和电动机的动力系统,旨在提高燃油经济性、降低排放,同时保留传统汽车的便利性。REEV、PHEV其实不严格的也可以划分到此类里面。
HEV技术方案
1. 动力系统组成
燃油发动机:通常为高效的内燃机(如阿特金森循环发动机),负责提供主要动力。
电动机:辅助燃油发动机提供动力,或在低速时单独驱动车辆。
电池组:一般为小容量电池,用于存储电动机所需的电能。
能量管理系统:协调燃油发动机和电动机的工作,优化能量分配。
能量回收系统:在制动或滑行时回收能量,为电池组充电。
HEV动力/能量传递简易示意图
2. 工作模式
纯电模式:在低速或起步时,车辆完全由电动机驱动,实现零排放和低噪音。
混合模式:在加速或爬坡时,燃油发动机和电动机共同工作,提供更强的动力。
燃油模式:在高速巡航时,燃油发动机单独工作,电动机处于待机状态。
能量回收模式:在制动或下坡时,电动机转换为发电机,回收能量为电池充电。
3. 关键技术
动力分流技术:通过行星齿轮组(如丰田的THS系统)或离合器(如本田的i-MMD系统)实现燃油发动机和电动机的动力分配。
高效能量管理:根据驾驶条件动态调整燃油发动机和电动机的工作状态,以优化燃油经济性。
HEV技术特点
1. 优点
燃油经济性高:通过电动机辅助,HEV的油耗显著低于传统燃油车。
低排放:在纯电模式下实现零排放,混合模式下排放也大幅降低。
无需外接充电:HEV通过能量回收和燃油发动机发电为电池充电,使用方便。
技术成熟:HEV技术经过多年发展,可靠性高,维护成本低。
2. 缺点
纯电续航短:由于电池容量较小,HEV的纯电续航里程有限。
高速性能受限:在高速行驶时,燃油发动机的效率优势不明显,油耗可能增加。
成本较高:相比传统燃油车,HEV的制造成本较高,售价也相对较高。
代表车型
HEV最具代表的就是丰田卡罗拉双擎,搭载1.8L自然吸气发动机和电动机,综合油耗低至4.2L/100km。
04 DMI
比亚迪DM-i(Dual Mode Intelligent)技术是比亚迪在混合动力领域的核心创新之一,旨在通过高效的能量管理和智能化的动力分配,实现低油耗、高续航和平顺的驾驶体验。
本质上也是PHEV系统:
DM-i技术采用双电机混合动力架构,主要由以下组件构成:
1.5L高效发动机:采用阿特金森循环技术,热效率高达43.04%,是全球热效率最高的发动机之一。
双电机系统:包括一个驱动电机和一个发电机,驱动电机负责车辆的主要动力输出,发电机则用于能量回收和辅助驱动。
EHS电混系统:集成电机、电控和变速箱,实现高效的能量转换和动力分配。
代表车型有比亚迪秦PLUS DM-i、宋PLUS DM-i、唐DM-i等。
05e-POWER
日产的一种混动方案叫做e-POWER,采用串联式混合动力方案,核心由燃油发动机(仅用于发电)、发电机、驱动电机、逆变器和小型锂电池组(1.5-2kWh)组成。属于HVE范畴内,也可以理解为不需要充电的REEV。
工作模式
纯电驱动:车辆始终由电动机驱动,发动机不参与车轮驱动。
e-POWER动力/能量传递简易示意图
能量分配:
起步/缓加速:电池单独供电驱动电机;
急加速/高速巡航:发动机启动发电,与电池共同供电;
低电量时:发动机发电,优先驱动电机,剩余电能存入电池。
电池技术:
采用功率型三元锂电池,支持闪充闪放(充放电倍率高),电池寿命优化。无论电池电量高低,车辆均由电动机驱动,提供与纯电车一致的平顺加速、低噪音特性。发动机发电效率达90%,系统综合能效远超传统燃油车。
e-POWER技术特点:
(1)优点:
油耗极低,适合城市通勤;
驾驶平顺性接近纯电动车;
无需外接充电,使用便利性高。
(2)缺点:
电池容量小,无法纯电长距离行驶;
无法上绿牌,政策优势弱于插混车型;
代表车型
轩逸e-POWERWLTC油耗3.73L/100km;奇骏e-POWER超混版支持1/100秒四驱响应,综合油耗降至6L/100km。
06总 结
在新能源汽车领域,每一种混动方案都展现了其在特定使用场景和需求人群中的独特优势。
HEV以其燃油经济性和较低的购车成本,成为了那些希望在日常驾驶中节省燃油费用,但又不完全依赖纯电行驶消费者的理想选择。PHEV、DMI则更适合那些需要兼顾长途旅行与日常通勤,且能够定期为车辆充电的用户。
REEV和e-POWER则更加注重纯电行驶的舒适性和静谧性,同时解决了用户对续航里程的焦虑。REEV通过搭载发动机为电池组充电,延长了纯电行驶的里程,适合长途旅行中追求纯电驾驶体验的用户。e-POWER则以全电力驱动为核心,发动机仅作为发电机使用,为用户提供了接近纯电车的驾驶体验,非常适合那些追求驾驶舒适性和静谧性,但又不想受到充电设施限制的用户。
消费者在选择时应根据自己的使用场景和需求来做出合理的决策;对于从业人员,应该在各自的方案上进行优化,弥补不足,发挥优势。
来源:汽车电子与软件