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混動和增程,,誰才是終極解決方案?

 hank_wang_lib 2023-11-30 發(fā)布于浙江

理想已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了周銷量過萬,,距離月銷四萬臺,,僅一步之遙。

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誰能想到,,幾年之前被定義為落后技術(shù)的增程式電動車,,居然也有繁花似錦烈火烹油的今天。
增程是混動的一種,,“串聯(lián)式混合動力”,,之所以被看做落后的技術(shù),原因是串聯(lián)混動技術(shù)路線看起來有些簡單,,甚至略顯粗糙,。
通俗來講,增程式相當(dāng)于給純電動車背了一個“燃油充電寶”,,在所有的混動路線中,,增程最接近純電。
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沒錯,,說的正是在下

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但是把理想的增程式變速箱拆開,,確實(shí)非常簡單,可以理解為一個驅(qū)動電機(jī)+單擋減速箱和一個發(fā)動機(jī)+發(fā)電機(jī)的集成
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為了匹配發(fā)電機(jī)較高效率的轉(zhuǎn)速區(qū)間,,在發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)之間設(shè)置了一對增速齒輪,。

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理想的機(jī)電一體動力總成,水冷電機(jī)+自潤滑減速箱,,結(jié)構(gòu)簡單,,成本低廉,其驅(qū)動/發(fā)電電機(jī)和長城檸檬的電機(jī)一樣由蜂巢供貨,。
增程相比純電車的優(yōu)勢:如果純電車配100度的電池,,增程車可以50度電池+増程器搞定。少了50度電池5萬元,,增加一套增程系統(tǒng)最多1.5萬元,,成本降低3.5萬元,,且沒有里程焦慮,駕乘體驗和純電車一樣,。
増程還有一個好處是布局靈活,,因為發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)解耦、和車輪沒有機(jī)械連接,,發(fā)動機(jī)可以縱置,,給前懸掛的選型和布置讓出更多空間,驅(qū)動電機(jī)也可以后置,。
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雖然相比于兩擋和三擋的DHT,比亞迪DMi已經(jīng)是最簡單的了,,但還是比理想的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多了:油冷扁線電機(jī)+減速箱主動強(qiáng)制潤滑+濕式離合器(負(fù)責(zé)機(jī)電動力耦合),。

比亞迪DMi系統(tǒng)采用P13雙電機(jī)結(jié)構(gòu),采用電驅(qū)為主,、發(fā)動機(jī)為輔的運(yùn)行邏輯,。P1電機(jī)與發(fā)動機(jī)為機(jī)械連接,充當(dāng)發(fā)電機(jī),,P3電機(jī)與車輪減速器連接,,充當(dāng)驅(qū)動電機(jī)。P1和P3電機(jī)采用電連接,,實(shí)現(xiàn)串聯(lián)模式,;發(fā)動機(jī)通過離合器與車輪耦合實(shí)現(xiàn)高速直驅(qū)。加上大電池的輔助,,車輛能夠?qū)崿F(xiàn)純電,、串/并聯(lián)、發(fā)動機(jī)直驅(qū)等模式,。

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比亞迪DMi驅(qū)電機(jī)和發(fā)電機(jī)
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▲比亞迪DMi混動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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比亞迪DMi混動系統(tǒng)傳動原理圖

其實(shí),,“插混”在90%的工況下都是“增程”。

比亞迪的DMi只有70km/h以上且勻速的情況下才能使用發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動車輪,,注意,,70km/h以上和勻速兩個條件缺一不可,任何一個不滿足都會切換為串聯(lián)模式,,也就是所謂的“增程”,。目前市面上大部分的插混都是比亞迪這種串聯(lián)為主的模式,實(shí)際使用過程中和增程的差別很小,。

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而觀察理想的減速箱也會發(fā)現(xiàn)一個有意思的事兒:上圖中那一塊圈紅空閑區(qū)域,,應(yīng)該是給發(fā)動機(jī)直驅(qū)預(yù)留的空間。更準(zhǔn)確地說,,是理想借用了別人現(xiàn)成的箱子,,把多余的那部分零件拿掉了。
那么現(xiàn)在就有一個問題:混動結(jié)構(gòu)比增程復(fù)雜,是不是比亞迪DMi就比理想增程式成本高,?
不是,,恰恰相反,DMi的總體成本更低,。
一般市區(qū)行駛,,60kW的電機(jī)峰值功率已經(jīng)夠用,所以DMi的145kW的驅(qū)動電機(jī)足夠,,而高速工況又有發(fā)動機(jī)直驅(qū)的動力加持,,故而秦Plus DMi的最低純電續(xù)航版本僅有55km;而理想車型多定位中大型SUV,,車身偏重,,又追求電車的駕乘體驗,除了前軸的驅(qū)動電機(jī),,還要配置P4后軸的第二個電機(jī)作為動力補(bǔ)充,,而且電池續(xù)航時間更長、電池容量也更大,,綜合算下來理想的增程式成本更高,。當(dāng)然成本高這個鍋不能全由增程式來背,這跟理想的車型定位和使用場景需求直接相關(guān),。
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奇瑞鯤鵬混動系統(tǒng)

既然插混技術(shù)有這么明顯的低成本優(yōu)勢,,為何市場上除了比亞迪,其他插混車型并不多,?原因也并不復(fù)雜:插混還是有一定技術(shù)門檻的,。

前段時間有車主在網(wǎng)上吐槽,某三擋混動車油耗超級高,,比2.0T車型油耗還要高,。最高油耗12.5個油,3擋發(fā)動機(jī)頓挫很大,,來回全程高速,,平均油耗9-10個油。經(jīng)過幾個月的市場考驗,,這款車的市場反饋并不是很好,,尤其是在油耗方面,虧電油耗幾乎和燃油車相差不大,。不僅饋電油耗打折嚴(yán)重,,就連純電續(xù)航也大幅縮水,100公里的標(biāo)稱續(xù)航只跑了55公里發(fā)動機(jī)便介入了,。
從結(jié)構(gòu)上講,,某廠的這套三擋DHT混動機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于比亞迪的DMi,。油耗按常理來講應(yīng)該會比比亞迪更低才對,為何其饋電油耗會更高呢,?這是因為這款車在饋電狀態(tài)下電機(jī)在驅(qū)動車輛的同時,,發(fā)動機(jī)在很多情況下也要參與車輛的驅(qū)動,尤其是在中高速的工況下,。
比亞迪的車在車速低于75km/h時,,很多情況下發(fā)動機(jī)是不參與驅(qū)動的,比亞迪DMi是以電為主的混動,,所以油耗才會很低,,但如果饋電跑高速時,油耗也是不可能低的,。
兩檔或三擋的DHT結(jié)構(gòu)能讓車子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)或者在低速加速狀態(tài)下,,發(fā)動機(jī)能夠更好的介入,但油耗卻不會增加很多,。燃油車擋位越多換擋越平順,另外在高速狀態(tài)下的時候也就越省油,。很多人在面對混動車型的時候,,都在考慮兩的混動車型是不是會更好一些?其實(shí)還真不一定,。
混動車型省油的關(guān)鍵在于中低速行駛狀態(tài)下,,通過純電行駛來避免發(fā)動機(jī)的啟動來降低油耗。而在低速的饋電狀態(tài)下,,發(fā)動機(jī)將動能轉(zhuǎn)換成電能驅(qū)動車輛也是要比發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動要省油,。所以混動系統(tǒng)省油的關(guān)鍵在于用電驅(qū)動,這也是理想賣得好的原因之一,,它的內(nèi)燃機(jī)要么不啟動,,只要啟動就是最高燃油效率工況。

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奇瑞鯤鵬混動底盤

插電式混動(PHEV,,Plug-in Hybrid Electric Vehicle有兩套動力系統(tǒng),,幾乎是完整的電動車驅(qū)動系統(tǒng)和燃油車動力系統(tǒng),技術(shù)門檻和復(fù)雜度都會更高,。

插混的技術(shù)難點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動與電機(jī)驅(qū)動的協(xié)調(diào)控制技術(shù),,要解決電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、電機(jī)和內(nèi)燃共同驅(qū)動等模式的控制問題,。從比亞迪2003年立項組建團(tuán)隊開發(fā)混動算起來到今天,,20年了;如果從比亞迪第一款混動車F3DM在2008年上市算起來,,也有15年了,。
而想做好兩檔或者三擋的DHT,,難度就更大了。某二檔DHT,,時速0~20km純電驅(qū)動,,20~70km/h發(fā)動機(jī)接入一檔與電機(jī)共同驅(qū)動,70km/h以上發(fā)動機(jī)接入二檔驅(qū)動,。而發(fā)動機(jī)在純電起步后到20km/h時就介入,,未能運(yùn)行在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)間,電量不足時既要驅(qū)動又要發(fā)電,,能效稍低,,且在時速20公里左右時頻繁接入檔位容易產(chǎn)生頓挫。
某三檔DHT時速0~20km純電驅(qū)動,,20~70km/h發(fā)動機(jī)接入一檔,,70~90km/h發(fā)動機(jī)接入二檔,90km/h以上發(fā)動機(jī)接入三檔,。發(fā)動機(jī)接入三檔在高速巡航時會稍微優(yōu)于單擋與兩擋DHT,,當(dāng)然代價是系統(tǒng)更加復(fù)雜,動力系統(tǒng)控制策略的精準(zhǔn)優(yōu)化也更加困難,。

兩擋的混動結(jié)構(gòu)比單檔的復(fù)雜,,三擋的就更加復(fù)雜,零件也就更多,,分?jǐn)偟匠杀旧弦簿透F一些,。即便是兩或者三的混動車型價格不是太高,也只能證明,,成本在其他的地方節(jié)省了,。

多檔DHT相比增程,更易頓挫,、噪音大,,對發(fā)動機(jī)技術(shù)要求高,成本高,,而且很大可能綜合下來并不省油,,動力優(yōu)勢也并不明顯。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越簡單可靠性就會越高,,就像日系車為何到現(xiàn)在還在沿用自吸發(fā)動機(jī)一樣,,少一個渦輪故障率就會低一點(diǎn)。比亞迪的單變速結(jié)構(gòu)在技術(shù)上非常的簡單,,發(fā)動機(jī)介入驅(qū)動只有一個位,,基本上除了跑高速以外,發(fā)動機(jī)是不會驅(qū)動車輛的,,進(jìn)而在中低速狀態(tài)下油耗也就進(jìn)一步的降低了,,各個部件的故障率也會降低,。

家用汽車的研發(fā)準(zhǔn)則是能用1個零件解決的問題,絕不用2個,,畢竟誰也不愿意供應(yīng)鏈管理難度,、采購研發(fā)成本、維修風(fēng)險和保養(yǎng)價格的劇增,。三擋相比單擋,,難度和成本都是幾何級數(shù)增加的。
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▲吉利雷神混動系統(tǒng)

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▲吉利雷神混動系統(tǒng)用了兩套行星排

所以做好插混并不是一件容易的事,,長時間深厚的技術(shù)沉淀,,疊加比亞迪全產(chǎn)業(yè)鏈的成本優(yōu)勢,才誕生了秦Plus DMi這款如今最低已經(jīng)到下探了8.98W價位的車型,,至今秦Plus DMi仍舊是10W以下唯一一款走量的A+級插混車,,甚至可以夸張一點(diǎn)說,比亞迪堵死了10W以下插混車型的產(chǎn)品進(jìn)階之路,。

插電混動相比增程式的優(yōu)勢主要是可用比較小的電池,,在電池比較貴的時候增程式綜合成本很難降下來,高速用燃油的情況下少一道能量轉(zhuǎn)換工序,,理論上更容易做到低能耗,。

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可以看到比亞迪的小型車海鷗和海豚月銷共計6萬,而在理想的逼近40萬均價的區(qū)間,,比亞迪的產(chǎn)品卻是空白。

是比亞迪做不出增程式嗎,?當(dāng)然不是,。比亞迪雖然是做電池起家,并且現(xiàn)在全部轉(zhuǎn)型新能源,,但從其收購秦川進(jìn)入汽車行業(yè)的歷史來看,,仍舊是傳統(tǒng)車企底色,仍然是從低端車入門的產(chǎn)品路線,,所以會誕生DMi這種純電為主適合城市路況和通勤需求的動力系統(tǒng),。從市場表現(xiàn)來看,比亞迪也的確是20W以下價位插混車型的霸主,,無人與之爭鋒,。

而理想的出發(fā)點(diǎn)并不是解決傳統(tǒng)燃油動力系統(tǒng)的問題,而是更接近于馬斯克的第一性原理,,直接從家庭出行需求出發(fā),,先定義整車產(chǎn)品,再匹配合適的動力系統(tǒng),。

而比亞迪過百萬的仰望只是樹立一個豪車的flag,,不可能走量,,也帶不來可觀的利潤;40W的方程豹定位硬派越野車,,受眾群體也小,,可以說比亞迪在30-40W價位區(qū)間的產(chǎn)品還是空白,但這種價位產(chǎn)品的缺失不是增程式的技術(shù)問題導(dǎo)致的,,而是整車產(chǎn)品定義的問題,,或者說是企業(yè)決策者的認(rèn)知和戰(zhàn)略問題,我想這應(yīng)該是比亞迪領(lǐng)導(dǎo)者現(xiàn)在思考的主要問題,。要提升產(chǎn)品單價,、增加企業(yè)利潤,就必須補(bǔ)足這塊短板,。

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▲零跑C11增程式底盤

所以最近一窩蜂上馬增程式的車企,,如果是主打增程路線,那顯然是舍本逐末了,,畢竟理想的成功并不是增程式的成功,,而是產(chǎn)品定位的成功;畢竟汽車之家的創(chuàng)始人是真的能夠深刻洞察用戶需求,。

在混動和增程激戰(zhàn)正酣的時候,,動力電池的價格已經(jīng)逼近500元/度,所以新能源汽車技術(shù)路線在未來一段時間仍然會是三分天下的混戰(zhàn)局面,。

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▲問界M7增程底盤

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▲問界M7增程底盤

比亞迪早期的秦PHEV,,純電續(xù)航是50公里,后來推出長續(xù)航70公里,,再后來唐的續(xù)航達(dá)到80和100公里,,到現(xiàn)在DMi的長續(xù)航為120公里,長安推出對標(biāo)秦DMi的啟源A05,,純電續(xù)航已經(jīng)到了145km,,可見,隨著電池能量密度的提高和成本的降低,,插混車型匹配越來越大的電池正在成為一種趨勢,,而直驅(qū)的應(yīng)用工況相應(yīng)就越來越少了,汽油機(jī)越來越像增程器,。

在比亞迪研發(fā)DM混動的十多年前,,電池技術(shù)還不成熟,充電慢,、不方便且成本高,,所以本質(zhì)上DM混動技術(shù)是以省油為目的,“油改電”的產(chǎn)物,若想真正提高駕乘體驗,,就要取消發(fā)動機(jī)和車輪的硬連接,,讓發(fā)動機(jī)和動力系統(tǒng)解耦,純電驅(qū)動才能更絲滑,。另外,,隨著智能化發(fā)展,整車也要求全電驅(qū)動,,設(shè)置中央電力管理系統(tǒng)并整合各級域控,。比亞迪仰望就是取消了發(fā)動機(jī)直驅(qū)工況,采用增程架構(gòu)才實(shí)現(xiàn)四輪獨(dú)立驅(qū)動和控制,,汽油發(fā)動機(jī)只作為一個燃油充電寶而存在,。

那么另外一個問題來了:既然已經(jīng)是大電池了,為啥不讓更平順,、更靈活,、更安靜的電機(jī)去承擔(dān)更多任務(wù),反而要通過多擋讓發(fā)動機(jī)盡可能多出力,?別再折騰發(fā)動機(jī)去優(yōu)化各個工況點(diǎn)的效率了,,把多擋變速箱省下的錢懟在電池上、電機(jī)上不香嗎,?所以從這個角度來說,,“多擋DHT→單擋插混→增程純電”似乎是一條正確的進(jìn)化之路。

而電池成本的降低,、充電速度的提高和充電樁的普及,,也讓換電模式面臨著極大的考驗,大概唯一可以確定的是,,燃料電池汽車已經(jīng)沒有未來了,。

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▲奇瑞鯤鵬混動底盤

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