[汽車之家 深評] 混合動(dòng)力技術(shù)作為一項(xiàng)重要的節(jié)能技術(shù),從當(dāng)前市場反應(yīng)來看已經(jīng)無法略過,在2020年新能源汽車補(bǔ)貼退出之后,混動(dòng)技術(shù)很可能迎來爆發(fā)式增長。但日系車企儲備頗深、大部分中國車企放棄多年,如何保證陣營不被攻破?增程式是否是個(gè)很好的解決方案?諸多問題,請看本期深度解析。
●《深評問道》是什么?
《深評問道》是汽車之家首個(gè)面向行業(yè)端用戶打造的節(jié)目,特約汽車行業(yè)資深從業(yè)者執(zhí)筆,獨(dú)家解析/揭秘行業(yè)大事件。除了熱鬧表象,我們更想向您呈現(xiàn)對事物本質(zhì)、因果以及未來可能性的探究和思考。
本期行業(yè)評論員——智電汽車專家團(tuán),由一群擁有汽車專業(yè)碩、博士學(xué)歷,十年以上汽車產(chǎn)業(yè)工作經(jīng)驗(yàn),分布在高校、汽車行業(yè)協(xié)會、零部件公司、主機(jī)廠、咨詢公司等不同產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)鏈條上的資深人士組建。在汽車產(chǎn)業(yè)向智能化、電動(dòng)化轉(zhuǎn)型升級之際,向更多的人分享汽車產(chǎn)業(yè)的新科技。
本文作者:胡玉峰,先后從事汽車電控開發(fā)、整車試驗(yàn)、節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)咨詢等工作,曾參與國家863重大項(xiàng)目、工信部“節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖”、中國工程院“汽車強(qiáng)國戰(zhàn)略”等10余項(xiàng)重大研究/行動(dòng),擅長汽車產(chǎn)業(yè)評論分析與政策解析。
本期精華導(dǎo)讀
★混合動(dòng)力技術(shù)節(jié)能、高效、成熟,是汽車技術(shù)發(fā)展不可逾越的一環(huán)。
★國家技術(shù)路線戰(zhàn)略衡量,新能源序列摒棄混動(dòng)導(dǎo)致中國車企的混動(dòng)技術(shù)發(fā)展幾近停滯。
★事實(shí)證明,混動(dòng)技術(shù)很可能在2020年補(bǔ)貼退坡之后大幅崛起。
★對于中國車企而言,混動(dòng)積淀不足是極大的風(fēng)險(xiǎn)所在。
★增程式具有門檻低、節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn),可作為對抗性策略提前布局,但需注意幾個(gè)關(guān)鍵要素。
一、混合動(dòng)力的前世今身
在能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力之下,汽車節(jié)能減排已經(jīng)成為主要國家的重頭任務(wù)。傳統(tǒng)汽車節(jié)能技術(shù)也在被反復(fù)比較,從輕量化到VVT,從8AT到降低Cd值。但坦白而言,目前節(jié)能效果最為出眾的,仍然非混合動(dòng)力技術(shù)莫屬。
混合動(dòng)力技術(shù)是一個(gè)廣義上的概念,完整的混動(dòng)包括電容式微混、48V輕混、中混、強(qiáng)混等,這里的混合度應(yīng)該以電系統(tǒng)功率占總功率的百分比進(jìn)行界定。但直觀講,采用里卡多的分類法,也有一定道理。
混合動(dòng)力技術(shù)分類 | ||||||
功能/分類 | 微混 | 輕混 | 中混 | 重混 | ||
啟停 | √ | √ | √ | √ | √ | √ |
制動(dòng)能量回收 | √ | √ | √ | √ | √ | |
智能能量管理 | √ | √ | √ | √ | ||
電能介入 | √ | √ | ||||
可部分零排放 | √ | |||||
數(shù)據(jù)來源:RICARDO 制表:汽車之家行業(yè)評論員 |
實(shí)際上,混合動(dòng)力技術(shù)并不是什么新穎的東西,早在1903年,保時(shí)捷創(chuàng)始人的自創(chuàng)品牌Lohner porsche就推出了全世界第一款混動(dòng)汽車,雖然很快夭折,但算得上是首次引入了油電混合的概念。
此后近百年時(shí)間,混合動(dòng)力技術(shù)都因?yàn)椴粚?shí)用而被打入了冷宮,直到電池能量密度、電機(jī)系統(tǒng)功率、電力電子控制等技術(shù)的發(fā)展,在1990年隨著日本柴油混動(dòng)巴士的出現(xiàn),才開始重新進(jìn)入世人的眼界。
1997年,劃時(shí)代的時(shí)刻到來,豐田推出了第一代普銳斯,創(chuàng)新性地采用了行星齒輪結(jié)構(gòu)的功率分流模式,動(dòng)力系統(tǒng)是一臺1.5L直列四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī),電機(jī)采用了一臺永磁交流電動(dòng)機(jī),動(dòng)力電池則是鎳氫電池組。其中電機(jī)峰值功率為30千瓦,在日本油耗法規(guī)下得到的結(jié)果是3.22L/100km(折算),震驚了全世界。
此后,豐田不斷在混動(dòng)技術(shù)上發(fā)力,系統(tǒng)架構(gòu)不斷優(yōu)化,油耗、排放、成本持續(xù)下降,可靠性逐步提升,也帶動(dòng)了日系混動(dòng)整體水平的協(xié)同發(fā)展。
直至今日,混動(dòng)技術(shù)已成為以豐田為代表的日系車企的經(jīng)典名片。
二、中國品牌混動(dòng)停滯之殤
與日系車企不同,中國品牌的混動(dòng)技術(shù)發(fā)展可以用大起大落來形容。
大起是在十五期間,國家科技部正式提出了電動(dòng)汽車“三縱三橫”研發(fā)布局,這個(gè)布局將混合動(dòng)力汽車旗幟鮮明的列為三縱之一,彼時(shí),插電式混動(dòng)還根本排不上號,普混才是吃香的主兒。
中國車企受到鼓舞,紛紛上馬各種混動(dòng)項(xiàng)目,也開發(fā)出了一些具體產(chǎn)品甚至推廣應(yīng)用,雖然水平還是趕不上豐田,但是也算實(shí)現(xiàn)了零的突破,解決了一窮二白的問題。
中國車企混合動(dòng)力技術(shù)布局及應(yīng)用情況 | ||
時(shí)間 | 車企 | 發(fā)展情況 |
2005年 | 吉利 | 由上海交通大學(xué)自主知識產(chǎn)權(quán)的混合動(dòng)力技術(shù)改造開發(fā)出一臺中度混合動(dòng)力轎車,采用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸ISG方案 |
2006年 | 奇瑞 | 完成ISG混合動(dòng)力轎車用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和B-ISG轎車關(guān)鍵技術(shù)與核心零部件研發(fā)項(xiàng)目 |
2008年 | 一汽 | 開發(fā)出40kw輸出電機(jī)+10kw的BSG電機(jī)雙電機(jī)的重混系統(tǒng),應(yīng)用于B70車型上,整車節(jié)油率據(jù)稱能達(dá)到40% |
2009年 | 長安 | 研發(fā)出國內(nèi)第一款自主ISG中混車-杰勛,獲得專利80余項(xiàng),其中發(fā)明專利18項(xiàng),還建成國內(nèi)第一條完全自主研發(fā)的混合動(dòng)力生產(chǎn)線 |
2011年 | 上汽 | 上汽榮威開發(fā)出750混合動(dòng)力版,采用BSG系統(tǒng),節(jié)油率為20%左右 |
2014年 | 長安 | 匹配CVT的逸動(dòng)ISG中混車型,節(jié)油率達(dá)到20% |
制表:汽車之家行業(yè)評論員 |
比如一汽,連續(xù)15年不間斷的投入,紅旗、奔騰都在開發(fā)出了定型產(chǎn)品,當(dāng)然也拿到了不少國家863計(jì)劃的扶持資金。
大起之后就是大落。在后面新能源汽車補(bǔ)貼政策施行之時(shí),決策層組織大討論,經(jīng)過慎重考慮,認(rèn)為當(dāng)時(shí)若對混合動(dòng)力給予新能源汽車身份,就必然導(dǎo)致補(bǔ)貼全部流向水平更高的日系車企,這將引發(fā)納稅人的激烈反對。為此,混合動(dòng)力從新能源汽車中黯然退出。
中國自主混合動(dòng)力技術(shù)也自2013年逐步停滯,大家都開始去追逐補(bǔ)貼,除了吉利和科力遠(yuǎn)還在苦苦支撐之外,混動(dòng)給人的感覺就是消失了,這種情況也從乘用車慢慢滲透到商用車(客車混動(dòng)單獨(dú)享受了一段時(shí)間補(bǔ)貼資格)。
三、混動(dòng)技術(shù)的卷土重來
前文說了,補(bǔ)貼導(dǎo)致了中國混動(dòng)技術(shù)發(fā)展中斷,但問題又來了,2020年后補(bǔ)貼即將從新能源汽車市場全面退出。混動(dòng)技術(shù)是否會迎來第二春?
這取決于兩點(diǎn),一是技術(shù)先進(jìn)性,二是政策傾斜性。
就技術(shù)先進(jìn)性而言,毫無疑問混動(dòng)是敢挺直腰板的,雖然100多年前就有了雛形,但到目前為止混動(dòng)技術(shù)的復(fù)雜度之高,不是所有車企都能輕松掌握的,典型的例子,北汽直接放棄了混動(dòng)技術(shù)的開發(fā)。
就政策傾斜性而言,雙積分政策在2020年后勢必要提高NEV積分比例,但缺乏了新能源汽車油耗核算優(yōu)惠(5倍、3倍、2倍和0油耗),再加入了電能折算方法,2020年后的NEV并不能完全解決油耗問題,因?yàn)楦鼑?yán)苛的五階段油耗法規(guī)就要來了,傳統(tǒng)汽車必須要大幅下降很多油耗,來還此前NEV優(yōu)惠欠下的帳。
部分車企2016年企業(yè)平均油耗核算數(shù)據(jù)(L/100km) | ||||||
車企名稱 | 2016年產(chǎn)量(輛) | 2016NEV產(chǎn)量(輛) | 2015年平均油耗 | 2016年平均油耗 | 降幅 | 2016年平均油耗(不含NEV) |
比亞迪工業(yè) | 150397 | 46458 | 7.97 | 2.3 | 5.67 | 7.44 |
比亞迪 | 272066 | 40186 | 6.1 | 3.59 | 2.51 | 6.70 |
北汽股份 | 345973 | 42260 | 6.51 | 3.92 | 2.59 | 6.65 |
安徽江淮 | 328523 | 18370 | 7.05 | 5.51 | 1.54 | 7.14 |
江南汽車 | 292358 | 35899 | 7.76 | 4.54 | 3.22 | 7.72 |
浙江吉利 | 365282 | 39379 | 6.2 | 4.1 | 2.1 | 6.58 |
制表:汽車之家行業(yè)評論員 |
而對于傳統(tǒng)汽車降油耗,幅度大的就是48V、混動(dòng)。對于48V而言,其優(yōu)勢是上裝快、成本低、占用空間小,缺點(diǎn)是節(jié)能效果很難超過20%,也就是說對于緊湊型以上轎車和緊湊型以上SUV,48V系統(tǒng)是很難滿足既定油耗下降額度,這類車型還是要通過混動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。換句話說,48V會占據(jù)大部分市場,但HEV也會占據(jù)一定的份額,這個(gè)一定的份額放在中國年銷2000多萬輛的龐大體量面前,就不小了。
可能有讀者質(zhì)疑積分交易會產(chǎn)生影響,對于這點(diǎn)我判斷,積分價(jià)格不會非常高,除非政策走極端(概率極小)。否則2020年如此高的積分比例之下,NEV積分會比較泛濫,供需失衡下,多則3000元,少則1000元。這點(diǎn)價(jià)格只能讓多數(shù)車企壓著NEV積分比例生產(chǎn),其余部分全部考慮替代方案。
四、兩手空空如何應(yīng)對卷土重來?
既然我們的觀點(diǎn)是2020年后純電動(dòng)會讓出市場,48V會逆襲,混動(dòng)會分一杯羹。那么,接下來就要考慮如何應(yīng)對卷土重來了。
再看看我們的中國車企,在混動(dòng)技術(shù)方面的儲備可謂是消失殆盡了!那些插電式混動(dòng)主義的同學(xué)請不要著急抬杠,叫囂什么插電式混動(dòng)很容易改成混動(dòng),實(shí)際上,兩者還真不是一回事!
本質(zhì)上的原因在于,普混節(jié)能出發(fā)點(diǎn)不同于插電式混動(dòng)。普混的節(jié)能是基于整個(gè)系統(tǒng)而言,通過發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化、機(jī)電耦合效率提升、控制策略優(yōu)化、功耗降低等手段協(xié)同來實(shí)現(xiàn),而插電式混動(dòng)則是追求加大用電頻率、替代燃油。比如,豐田的第四代普銳斯之所以節(jié)油,還是在發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率上動(dòng)了很大心思,包括進(jìn)氣道角度的改善和湍流的控制,但把目前的插電式混動(dòng)拉出來遛一遛,百公里以后綜合能耗低于5L/100km的有誰?
所以從插電式混動(dòng)轉(zhuǎn)向普混是一個(gè)偽命題,在豐田已經(jīng)將成本做的極低(依托1000萬輛的累計(jì)銷售規(guī)模)情況下,中國車企如果選擇這種方案就是不折不扣的自殺行為。因?yàn)橐党杀荆鸵獪p電池容量,減電池容量就會導(dǎo)致能耗飆升,最后又回到了依靠其它手段降能耗的老路,而這條路其實(shí)就是普混正向開發(fā)的路徑。
所以,除非選擇吉利/科力遠(yuǎn)那套系統(tǒng),否則就只有自己重新開發(fā),插電式混動(dòng)能幫點(diǎn)忙但不要寄望太大,還是打消這個(gè)念頭吧。
五、拱手交給日系不如來個(gè)增程?
那市場就這么交出去了?好歹也是上百萬輛的規(guī)模,恐怕中國車企不會答應(yīng)。雖然2017年日系混動(dòng)已經(jīng)吃掉95%的市場。
坐以待斃?其實(shí)不然,個(gè)人覺得可以用來替代的是增程式。很多人會說,增程式不是新能源嗎?跟傳統(tǒng)節(jié)能有什么關(guān)系?
實(shí)際上,所謂的傳統(tǒng)節(jié)能和新能源不過是人為的定義,并沒有真正的區(qū)格。從結(jié)構(gòu)上講,普混是中大排量發(fā)動(dòng)機(jī)+電機(jī)+小電池通過耦合協(xié)同來驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn),增程式是小排量發(fā)動(dòng)機(jī)+電機(jī)+小電池協(xié)同來驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。前者可以根據(jù)工況多種混合驅(qū)動(dòng),后者發(fā)動(dòng)機(jī)只負(fù)責(zé)提供發(fā)電、不直接驅(qū)動(dòng)車輛。
用增程式對抗普混的好處是,增程式難度比較低、節(jié)油效果也比較好。難度低的原因是不用做兩套動(dòng)力(油電)的耦合,把POWER SPLIT及控制這個(gè)最麻煩的事情給避開,只專心做一條能量傳遞路徑。節(jié)油效果比較好是因?yàn)樵龀淌皆诘退俟r下能通過電的形式解決發(fā)動(dòng)機(jī)效率偏低的頑疾,以及發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹做功的能量不能自我儲存的缺陷。把電量收集起來,用最高效的方式在行駛需要時(shí)精確到每毫安的能量輸出。
但增程式仍然需要解決兩個(gè)問題,一是高速能耗,二是成本的問題。
對于高速能耗問題,可以通過其它手段解決。比如,通過發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工作點(diǎn)的優(yōu)化,把高速工況下的能耗進(jìn)行一定控制,再加強(qiáng)車輛風(fēng)阻和制動(dòng)能量回收,把能耗損失減少一些,可以彌補(bǔ)不少(以1.2L發(fā)動(dòng)機(jī)對應(yīng)1.8L發(fā)動(dòng)機(jī)、自吸、高速狀態(tài))。
對于成本問題,也要考慮好電池和充電設(shè)計(jì)。其實(shí)成本的控制關(guān)鍵在于電池,沒有必要都做成別克Velite5那樣的18kWh,這個(gè)成本都接近2萬元了。完全可以把電池做小點(diǎn),再做好SOC策略,讓發(fā)動(dòng)機(jī)合理介入。另外,不要上充電口!不要上充電口!不要上充電口!重要的事情一定要說三遍。現(xiàn)在不少車企談及增程式就把插電式增程想起,已經(jīng)形成了固定思維,這就是一個(gè)笑話,說明補(bǔ)貼對其影響太根深蒂固了。個(gè)人建議把充電口大膽放棄,就做低成本、小排量、高能耗優(yōu)化的純增程。
因此增程式適用的領(lǐng)域是緊湊型、中型轎車、中型SUV這些車型里的混動(dòng),不是微型、小型,也不是緊湊型SUV,只有不到300萬輛的市場份額,這個(gè)市場只需要低成本的降油耗。所以,純增程在面對純電動(dòng)化的微型、小型車是沒有優(yōu)勢的,面對插電式混動(dòng)也是沒有優(yōu)勢的,它不需要優(yōu)勢,它需要的,只是把混動(dòng)的市場給奪過來。它是補(bǔ)充性,不是主力性,只要做好了上面的亮點(diǎn),正面抗擊2020年后日系混動(dòng)的進(jìn)攻,還是有把握的,這一點(diǎn),希望所有主機(jī)廠都要清醒。(文/汽車之家行業(yè)評論員 智電汽車)
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