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PHEV也陷入瓶颈,大电池与多挡位不够用了,只能OTA?

2023年08月07日 06:37:14
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来源:路咖汽车

纯电动车的性能与能耗,燃油车的无焦虑与熟悉程度,甚至还有在新能源体系下相对亲民的价格体系。总之,PHEV这条技术线路,无论从纸面实力,还是市场欢迎程度上来说,目前都获得了相当多消费者的追捧。于是众多车企也开始加大力度跟进这一技术路线。比如长城汽车旗下的魏牌产品线,除了大力转型插混产品,还在涉及PHEV核心的动力系统部分积极进行OTA升级。根据最新的消息,预计在第三季度,魏牌蓝山还将迎来在动能回收,以及保电策略方面的提升。不过,想要凭借油与电的结合,实现“1+1>2”的效果,最终还是得落脚到技术本质上的匹配与升级。但问题就是,PHEV从技术升级的角度来说,似乎已经进入了一个瓶颈期,甚至是一个死循环。

PHEV的痛点

从前面对PHEV纸面上的实力介绍来看,这似乎是一条没有死角的技术路线。但技术落地到具体消费场景,往往会伴随左右为难的时刻。对PHEV技术而言,难处就在如何权衡强制保电,与“耗尽电量”之间的矛盾。

具体来说,所谓强制保电,就是更频繁启动内燃机为动力电池蓄电。优势在于对动力电池寿命更为友好,遭遇极端场景的风险更低。缺点则是对NVH控制与能耗控制的上限一般。

而“耗尽电量”则是一种较为夸张的说法,实质就是部分PHEV车型在动力电池的用量上设定较为激进,从而尽可能避免内燃机的频繁介入。优势在于,车辆可以在大多数场景下带来趋近于纯电动车的驾乘体验。缺点则在动力电池的健康程度控制,以及极端情况下性能输出的保障等等。

以上是结合具体场景来聊。而从技术角度入手,PHEV技术路线这枚硬币的正反面,可以概括为内燃机发电、动能回收,与能量输出三个方面的矛盾。其中内燃机发电与能量回收还可以归纳为“补能”项目。

如果内燃机强势,那么势必侵占更多发动机舱的空间。虽然它的补电效率更强,但前轴电机的输出功率以及动力回收效率都会受到影响。如果是P1+P3架构,这种影响尚且不至于太过明显。但前置双电机结构,本身就与更强势的内燃机设定,在空间需求上处于矛盾状态。所以,一般拥有强势内燃机的PHEV架构,往往采用的都是P2前轴单电机结构。一台电机既当爹又当妈(即发电又回收),别的不说,仅从功率角度来说,电机的天花板就很一般。在成本基本可控的情况下,现阶段市面上采用P2电机方案的PHEV车型,其前轴电机最大输出功率几乎都在100kW以内。账面数据之外,还得考虑集成变速箱情况下,P2电机在动能回收时的热管理压力等等。

PHEV现阶段的解决办法

如果用一句话概括现阶段主流的PHEV解决问题的办法,那恐怕是“头痛医头、脚痛医脚”。以电气化部分为例,最简单的办法便是加大电池容量。即便不考虑绿牌的因素,目前市面上的PHEV车型的纯电续航里程也是呈现明显增加的趋势。大电池能够极大缓解前面聊到的,PHEV技术路线在能量输出与回收方面的理论压力。相当于是为车辆修筑了一个更大的蓄水池。在“水”没有用尽之前,一切问题都不至于浮出水面。

那这有啥缺点呢?我们试着推演一下。首先,一味的增大电池容量,其带来的正向效应的价值就会逐渐降低,总之效率会下降。其次,动力电池是新能源车成本的重要组成部分。堆砌电池,就是在推高产品成本和价格。于是,为了平衡成本压力,内燃机往往就会成为被“牺牲”的那个,直至沦为托底的地位。是不是感觉似曾相识了?这个画风便是增程式车型,广义上同样属于插混技术路线。凭电气化技术优势大力出奇迹,也就难怪会被吐槽技术含量低。同时也是沾电气化的光,导致效率低的本质在实际应用中并不明显,除非是极端场景(比如高速工况)。

那么内燃机部分就没有升级的价值了吗?众多PHEV产品们也还是下了功夫的,具体表现在加挡位上。不过如果采用的是内燃机权重本身就比较高的P2插混路线的话,传统机械变速箱结构,基本都是得以保留的。比如奔驰的9AT,宝马的8AT,这些在旗下的插混车型中,都是继续保留。不同的是,P2电机会高集成度的融入其中,于是所有的动力源(包括电机),都会通过传统变速箱结构,从而实现动力输出维度的效率提升。至于P1+P3架构,也有办法,那就是给内燃机部分加挡位。以此提升燃油直驱的效率,科学覆盖更多用车场景。以上两种办法都不需要在动力电池方面一味地堆砌,同时场景覆盖效果较好。

那这些办法的缺点又是什么呢?在沿用传统变速箱的情况下,解决了动力输出的效率问题。但无法解决发电,特别是动能回收部分的效率。并且,高度集成化的设计,还会导致前轴电机热管理压力大,以及潜在极端场景的理论应对能力较差。而为混动模式专门设计的挡位,一方面没有燃油车的大体量来摊薄制造成本。另外,无论是电控式的耦合,还是机械液压式,又或者是行星齿轮结构。总之,这类专供混合动力使用的变速箱结构,其硬件部分的加工精度与调校的要求都极高。

PHEV有啥突破瓶颈的方法

其实从技术角度,我们也可以发现,如果继续以“过渡”身份来看到PHEV,那么现阶段的解决方案就已经“够用”。但是市场的认可,使得车企们不得不重新审视PHEV技术路线的重要程度。那么,如果打算更认真地做PHEV产品。在技术上还有哪些可以突破的地方呢?

首先从“存量”角度来说,我们在纯电动科技树上结出的果实,完全可以降维打击的用在PHEV产品身上。如果说800V架构这种占成本的脑洞,不太适合下放在普通家用PHEV级别的产品上来。那么诸如无模组电池,甚至底盘电池一体化技术等等,用来提升单位面积、重量下,动力电池的容量,应该有值得思考的价值。至于内燃机部分,则可以进一步抛弃低转速、高性能等关键词。朝着高热效率、高发电效率,以及小型化、电气化、集成化的方向发展。

更大的脑洞还是在“增量”角度。从前面分析的很多PHEV现阶段的局限性来看,“空间限制”其实在多个维度被提到。那么如何能够大尺度地释放各个部件的空间压力呢?“电改油”似乎是个值得尝试的思路。首先,在电气化的趋势下,PHEV与纯电动车绑定,能够在生产效率与边际效应上,收获更多潜力。其次,纯电平台的短前后悬设计优势,也有利于摆脱空间束缚。

听到这里似乎味道有点不对,纯电平台释放的空间主要是乘用部分,以及动力电池部分。短前悬设计留下的发动机舱位置,反而更小了。那如果把横置结构改为纵置呢?事实上这点在此前聊比亚迪DM-o技术方向的时候,已经有所涉及。总之结构释放了空间压力,从而进一步释放了性能。但对于家用定位的产品而言,可以适当缩减内燃机与电机的尺寸,以保障整车的尺寸和成本的可控。

总之,在风风火火的电气化浪潮下,PHEV在现阶段成为了各方都认可的优质折中方案。但看似完美的折中,也折出了新的、待解决的技术问题。如果说面对电气化的科技树,PHEV只需要大力出奇迹即可。那么在内燃机部分,车企们还远没有到马放南山的时候。

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