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向“无限接近纯电动”迈进的混动技术 让曾经领头羊丰田out了

有车CLUB 862浏览 2021-05-13 IP属地: 未知

十年前,那时国内马路上别说纯电动车了,就连混合动力的汽车都很少见。我依稀记得当时在马路上看到一辆特别的六代凯美瑞,淡蓝色的车身颜色和透明色的后尾灯让我一下就记住了它。是的,它就是六代凯美瑞的混合动力版,它搭载当时丰田最新的THS-II油电混动系统,这一系统还搭载在同时期的丰田普锐斯和雷克萨斯GS450h上,可以说是当时全世界最先进的混动系统了。

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曾经丰田创下了全球混合动力市场80%的市场份额,而THS混动系统的广泛应用也让丰田在很多年的时间里处在混合动力市场“孤独求败”的地位。但是,随着近些年汽车行业开启了“新三化”的变革,大部分汽车企业都推出了独属于自己的混合动力技术,以往丰田“一家独大”的局面正在被打破,甚至被逐渐赶超。

“无限接近纯电动”成为混动技术新发展方向

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纵观混合动力发展史,以日系车企丰田、本田、日产为代表的混动“三剑客”,它们各自不同的技术路线很好展示了世界上绝大多数主流混合动力系统技术的发展和演变过程。其中,作为最早将混动技术量产的汽车企业之一,丰田汽车在混合动力技术上的优势不言而喻。但是从近些年其它车企尤其是自主品牌车企所发布的产品和技术来看,混合动力已不仅仅局限于省油这一唯一目的,而是作为纯电动车过渡产品向“无限接近纯电动”这一目标迈进。

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说到混动系统,丰田的THS混动系统绝对算得上是知名度最高的,自从上世纪九十年代搭载第一代THS混动系统的丰田普锐斯上市以来,历经二十多年的发展,目前已进化到了第四代THS混动系统。丰田THS混动系统由阿特金森循环发动机、E-CVT变速箱、PCU动力控制单元、和动力电池组成的动力系统,其中最核心的技术要点就是行星齿轮系统,系统通过对于动力电池、电量、车况等信息的反馈,可通过行星齿轮调节发动机与电动机、电池的配合,以随时保持发动机处在最佳工况。

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丰田在混动领域先行一步,将混动系统行星齿轮技术抢先注册了专利,直到近几年才开放专利。这就促成了与丰田THS混动技术不同结构的本田i-MMD混动系统。i-MMD混动系统没有采用行星齿轮结构,而是布置了两个电机来行使变速的功能,这两个电机既能负责调速,也能进行输出动力,可谓是一举两得。由此i-MMD混动系统实现了纯电模式、混动模式和直驱模式,这三种驱动模式可在不同工况下通过PCU调控进行智能切换,从而实现最大程度的省油。

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相比丰田和本田的“吃老本”,日产的e-POWER技术则更贴合“无限接近纯电动”这一未来混动技术发展方向,它虽然在驱动形式上与理想ONE等增程式混动车型相似,但是并不需要外部插电,能量损耗相对较少。日产的e-POWER技术由发动机、发电机、逆变器、蓄电池和驱动电机组成。并以串联的形式,发动机直接驱动发动机,并通过逆变器将电能输送给动力电池组或是直接驱动电动机,从而驱动车辆行驶。其中,逆变器在系统中起到了关键的作用,它负责协调各部分对于电能的需求和供给。

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值得一提的是,e-POWER系统中的发动机并不会受到车辆行驶工况的影响,无论是踩不踩加速踏板、车辆是高速行驶还是中低速行驶、车辆在上坡还是下坡,对于发动机都不会产生影响。电能只会在发电机、逆变器、驱动电机和电池之间之间进行转化。而发动机只需保持在最佳工况下运行,并将能量提供给发动机就可以了,从而实现极低的油耗水平。

目前来看,汽车完全电动化是一条清晰的发展路线,但是从目前行业中存在的技术壁垒来看,在未来十年内,纯电动汽车完全取代燃油车是不太可能的,这可以说是行业内的一个共识。在汽车行业从燃油车向纯电动车转变的过程中,混合动力汽车会承担起过渡产品的身份。

随着混动技术的发展,混动汽车也不仅仅满足于省油这一泛泛的目的,全工况电驱和内燃机不参与驱动,使得目前的混合动力汽车越来越接近纯电动车的驾驶体验,这正是技术的升级和需求的变化所导致的行业发展方向的变化。

自主品牌混动技术接连诞生

有望打破日系品牌头部地位

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在国内,新能源汽车被赋予了“弯道超车”的重要使命,在政府的不断扶持下,越来越多的自主汽车品牌都陆续推出了自家的混合动力技术。最近一年内,自主品牌纷纷向低油耗取向的混动技术发力。其中,以比亚迪为例,它的混动技术从性能取向的DM-p。开始向低油耗取向的DM-i进行转变,今年比亚迪旗下的混动车型开启了全面换装DM-i技术的步伐。除此之外,如长城柠檬混动DHT技术、奇瑞鲲鹏动力以及广汽传祺、吉利等自主品牌都开始布局混动领域。这些混动技术,均不同程度的融入了全新理念,所呈现出的水平也十分突出,甚至与行业领头羊日系混动技术相比也不逞多让。

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日系品牌作为混动领域的先行者,免不了要被自主品牌去借鉴,但是自主品牌并不是一味的抄袭,而是融入了更加先进的技术理念。其中,长城柠檬混动DHT技术就与丰田、本田较为类似,都采用了双电机。尤其在结构上与本田i-MMD有一些相似,但是长城柠檬混动DHT却做到了比本田更好。例如,在高速阶段,长城柠檬混动DHT与本田一样都可以由发动机直接驱动,但由于本田采用的上E-CVT单级减速器,只能覆盖到比较窄的速度区间,而长城柠檬混动DHT则保留的两挡定轴式变速箱,可以在更广泛速度区间内与电驱动并联。

由此可见,目前自主品牌的混动技术并不弱于日系品牌,更是拥有全速域的性能和效能优势,无论是日常城市行驶、高速行驶,还是大负荷爬坡等工况下,都比丰田功率分流、本田串并联、日产串联要更加省油,并且动力性更强。

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技术有了,那发展前景如何呢?2020年9月,我国指出要在2030年前“碳达峰”,并在2060年前实现“碳中和”。由此,未来我国排放法规一定会更加严格,尤其是以燃油汽车为主的各大传统车企将会面临来自节能减排的巨大压力。并且,在中国汽车工程学会发布的路线图中,到2035年传统能源电力乘用车将全部转化为混合动力,届时混动和纯电动车型的销量占比各为50%。这既是一种挑战,也为混合动力技术以及纯电动技术描绘了更加广阔的发展前景。但是,这也会促使混动市场的竞争更加激烈,只有掌握更好的混动技术,才有可能在未来的汽车市场中生存下去。

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从去年下半年到目前为止,各大主流自主汽车品牌都陆续发布了自有的混合动力技术,从这一趋势来看,距离混动时代的到来已经越来越近了。在过去很长一段时间内,混合动力技术一直都是自主品牌难以翻越的一座大山,但是随着越来越多的自主品牌加大投入研发混合动力技术,并取得了一定成果后,我们能够看出,自主品牌并不是在技术上存在短板,而是一个需不需要的问题。长城柠檬混动DHT、比亚迪DM-i等一系列全新的混动技术,无论是在耗油量还是动力性方面,整体实力与日系品牌混动技术不相上下,甚至还要更先进一些,我们可以想象,随着更多搭载自主混动技术的车型推向市场,目前国内日系车独大的混合动力汽车市场格局将很有可能被打破,而合资混动车型价格高昂的局面也有可能被改写。

抓住混动就抓住了汽车行业未来

促使混合动力市场发展,“研发、需求、政策”缺一不可,而这三点都具备的当下,正是发展混合动力的大好时机。而从市场层面来看,混动技术背后所潜藏的机会并不仅仅针对以各大车企为代表的整车制造企业。目前国内混合动力产业链中,已经有90%以上的产业链实现了国产化,在这之中蕴藏着大量投资机会静待发掘。尤其从混合动力架构上看,以发动机、电动机和电池为主的结构中,如何通过降低成本来打造出更具竞争力的产品是混合技术发展的关键之处,这也就为未来混合动力技术发展和投资方向指明了方向。

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从普通消费者的角度来看,他们对于宏观的节能环保理念可能并不是特别关注,购买混合动力车型的根本原因主要在于车牌指标与低使用成本。众所周知,购买相同系列车型的混合动力版本要比普通燃油版花费更多的购车成本,甚至比纯电车型还要高,如果在日常使用中不能靠低油耗补齐购车时的成本差,那么混合动力车型就背离了消费者购买的初衷。

如何降低购买成本和使用成本,将决定一款混合动力车型的核心竞争力,而在混合动力系统结构中,发动机的发展已十分接近天花板,但是电动机、电驱和电池技术还存在着很大的发展空间。尤其是电池技术,未来随着摩尔定律电池成本将不断降低,而性能将会不断提升。将混合动力结构中的电动机、电驱和电池技术进行提升,将能够进一步提升混动车型的竞争力。

写在最后

“无限接近纯电动”为混动技术发展带来了新方向,而更传统一些的丰田真的落伍了吗?我想丰田并不是落伍了,而是在面对相近日新月异变化的汽车行业时,转变的慢了一些。对于汽车行业未来电动化的发展,自主品牌显然有着更灵敏的嗅觉,这也使得自主品牌能够在混合动力领域新变革占得先机。

说到底,自主品牌想要在即将崛起的混合动力市场占得一席之地,能否推出比纯电动车和日系混动车更加优秀的产品,这才是决定因素。从比亚迪DM-i“超级混动”和长城柠檬混动DHT等自主品牌混动系统来看,它们确实是有这个能力的,那么它们最终的汽车产品能否取得市场的认可呢,这就需要我们拭目以待了,毕竟混合动力市场激烈竞争的大幕才刚刚拉开。

 
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