插混车“突然”特别省油,极限在哪儿?

汽车   2024-12-11 15:17   北京  
这几年,中国汽车品牌的插混技术有大进步,比起以丰田为代表的“传统混动”,能耗低而性能强。多年来,插混车一直是销量很少的边缘化角色,现在有了新技术加持,迅速成为炙手可热的主力车型。
2020年,插混车型在中国车市销量占比仅为1.1%,每卖出100辆新车,只有一辆是插混;2021年比亚迪DM-i车型上市后,带动插混车销量连续几年爆发式增长,现在市占率已突破22%,5辆新车中就有1辆是插混

从2021年开始,插混车型销量开始高速增长(据乘联会)

“电驱插混”压制“传统混动”

自丰田初代普锐斯1997年上市后,油电混动技术经过20多年的演进,尝试了多种技术路线。

▲丰田普锐斯是首款获得市场成功的量产混合动力汽车

到2021年比亚迪DM-i发布,混动技术突然迎来一次历史性爆发。

比亚迪DM-i的构型,简单来说就是:双电机串并联+大电池供能+大电机驱动,可以简称“电驱插混”。

“电驱插混”吃透了发动机、电机、电池三者之间的能量转换机理,在“油”与“电”之间找到了绝妙的平衡,车子主要由大功率电机驱动,发动机主司发电。

相比传统混动,新型“电驱插混”的主要优点有三个:

一是效率高。电驱插混车型比同级混动车要重一、二百公斤(动力电池大),但即便“亏电”状态下,节油能力也不亚于普通混动,甚至可以更出色。如果外充电,使用成本秒杀传统混动。

“电驱插混”本质上是电动汽车

二是动力强。电驱插混的动力主要由电机输出,响应快、力道足,加速能力比传统混动有显著提升。

三是更智能。电驱插混本质上是电动汽车,天生有个做智能化的好底子。

比亚迪DM-i获得的巨大成功,吸引了不少品牌跟进,奇瑞、吉利、长城、荣威等都推出类似的技术和插混车型。在“电驱插混”领域,正在掀起一场效率竞赛,有3个指标不时被各厂商高调推出:
发动机热效率、“亏电油耗”、综合续航

进入“电驱混动”时代以后,这三个指标不断被刷出新高度。带头大哥比亚迪第五代DM的发动机最高热效率已破46%,亏电油耗进入“2时代”,综合续航超2000公里。
上月初刚上市的荣威D7 DMH,采用了和比亚迪相似的插混技术,据称实测续航里程突破2208公里,亏电油耗也在百公里两升多,专用发动机最高热效率超过 43%,下一代发动机开发目标是热效率超过 47%。
吉利新发布的雷神EM-i超级电混,和比亚迪DM也是一个路数,热效率、亏电油耗、续航等数据也大差不差。

荣威D7 DMH的续航超2000公里

在燃油车时代,甚至在传统混动时代,这些数据都属于不可思议。

惊人的热效、油耗、续航

先看发动机的热效率。

这个指标,简单来说就是:汽油燃烧产生的热能,有多大比例转化成了机械能。

汽油车发动机的最高热效,目前主流水平是在36%到38%之间,极少数能到40%。

丰田、本田混动发动机的热效高一些,在41%左右。

“电驱插混”的这个指标陡然提升,比亚迪五代DM的专用发动机热效高达46.06%,吉利EM-i专用发动机更是达到46.5%。

发动机热效率从30%提升到40%,用了近30年时间,而且40%几乎是燃油车发动机的极限。

汽油在发动机中燃烧产生的能量有大量被浪费了

为什么“电驱插混”能突然来个大跃进?
主要原因是,发动机“转岗”了
油车发动机直接驱动汽车,电驱插混的发动机主要用来发电。

现在,热效率奇高的发动机,都是混动专用发动机

要想提升发动机热效率,最重要的手段之一是提高压缩比;而高压缩比面临的最大障碍是爆震。油车发动机要独自应对所有驱动工况,而低速高负载、高速高负载等工况下特别容易出现爆震,这就捆住了油车推高压缩比的手脚。

在电驱插混车上,发动机相当悠闲,工作主要是发电,转速和负载变化很小;就算介入直驱,也很少离开舒适区,必要时还有电机来帮忙。这就避开了容易出现爆震的苦逼工况,压缩比可以大幅拉高,热效率也就跟着放飞了。

油车发动机的压缩比多数在13比1以内(涡轮增压发动机更低),比亚迪DM-i的混动专用发动机直接飙到15.5比1,最新第五代DM又提高到16比1。

再看油耗

在油车时代,百公里油耗6升、7升算是特别省油的车;有了混动技术,百公里油耗降到了4升、5升;现在的电驱插混又有惊艳表现,对插混来说特别吃亏的“亏电油耗”,居然也能降到3升以内。

插混的油耗纷纷进入百公里3升以内

油耗大降,一是因为专用发动机热效率明显高;二是因为电驱插混系统中,发动机大量时间是熄火状态,工作时长大幅缩短;三是因为发动机主要是发电,工作轻松效率高。
最后看续航。

油车加满一箱油通常能跑五六百公里;普通混动车一箱油能跑八九百公里;现在有些新款电驱插混车续航直飙2000公里,翻了不止一倍。这一方面是因为插混车型多了一两百公里的纯电续航,更重要的还是效率非常高,“亏电”也很省油。

极限在哪儿?

2021年比亚迪DM-i技术发布,搭载这一技术的秦PLUS亏电油耗降到百公里4升以内(NEDC标准)。插混车自重大,油耗到这个水平已经很惊人了,没想到今年“2字头”的油耗数据一个接一个冒出来,这就带来一个很有意思的问题:
插混亏电油耗还能降多少?

比起上代DM-i,比亚迪五代DM主要提升了三点:

1、发动机最高热效从43.04%提升到46.06%;

2、EHS电驱系统效率从87.6%提升到92%;

3、热管理系统把前舱、电池、座舱做成三合一,在低、高温环境下可节能8%到10%。

两代DM技术,基本构型没变,降油耗主要靠细节上做优化。细节抠到五代DM这个程度,还有多少潜力可挖?

先看发动机。

奥托循环发动机的最高热效率理论上能到60%左右,但这是“理想状态”,目前来看,实用发动机有可能做到的目标是50%。但要想做到50%,发动机必须进一步专用化,放弃直驱工况,仅在小范围转速和负载的简单工况下“定点运转”。

现在混动专用发动机的热效已经很高,奇瑞、长安等厂商都做到了44%以上,比亚迪和吉利突破了46%。如果保持现在的“双电机串并联”构型不变,热效进一步提升非常艰难。

电机和电控的效率已经非常高(主流电机最高效率多在97%以上),而电驱插混大多用单档直驱,机械结构非常简单,从能量转换传输环节挖潜,余量也不多。

▲电驱系统的效率已经很高,挖潜空间不大

实际上,大概算个账也可以明白,“亏电油耗”离极限不远了

一升汽油中蕴含的热量大约相当于9.1度电;假如发动机最高热效率达到50%,平均工况效率45%,加上发电损耗,一升油能转化成约4度电;假如电驱效率很高而车子又不重(比如A级以下轿车),每百公里大概耗电10度。

一升油发4度电,百公里耗10度电,如此算下来,百公里2.5升左右是目前能看到的亏电油耗极限。

也就是说,电驱插混现在做到亏电油耗百公里3升以内已经很厉害了。接下来肯定会接着优化,比如进一步提升系统集成度,改进算法优化控制逻辑等等,但在节油方面,不大可能再有惊人之举。

话又说回来,和传统混动车比拼“亏电油耗”,对电驱插混车显然不公平。一方面是电驱插混自重大,更重要的是,这种车本质上是电车,充电使用是常态,哪儿会总“亏电”?

“亏电油耗”原本是插混的软肋,但技术的神奇之处在于,中国汽车品牌硬生生“软肋变铠甲”,就算“亏电”,油耗表现也很惊人。

这就是所谓“技术压制”。电驱插混车的能耗低、性能高、智能强,日常使用成本和电车差不多,现在的卖价又不比油车、普通混动高,不火爆才怪。
参考阅读
是不是固态电池来了,就是纯电的天下,没有插混和增程的事了?

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