混動,究竟是“迴光返照”還是“落日餘暉”?
撰文 | 趙哲峰
編輯 | 楊博丞
題圖 | IC Photo
突然間,佈局混動技術似乎成了一線自主品牌的“標籤”。
2021年,比亞迪憑藉旗下混動車型超4倍的“瘋漲”,一舉打破銷量紀錄,成為年度風頭最勁的自主車企。
與此同時,其他一線自主車企也紛紛入局,加速推出了自己的混動系統。僅在2021年釋出的自主品牌全新混動系統就包括:比亞迪DM-i混動、長城檸檬混動、長安藍鯨混動、吉利雷神動力、奇瑞鯤鵬混動等。
混動的大面積推出,對於行業有兩大利好。
從消費者層面看,自主品牌混動車型的推出增加了前者的選擇,不再受限於日系混動。相比燃油車,混動車帶來更好行駛品質的同時,也能解決上牌難的問題。
從企業層面看,混動車型的推出可以大大減輕其積分壓力。畢竟在“雙積分”政策日益嚴苛的環境下,積分在很大程度上決定著企業的財務健康狀況。
但凡事都有正反兩面。
首先,混動技術本身門檻高,沒有深厚的內燃機設計經驗和強大的供應鏈,想玩好混動是不可能的。而且混動系統的控制邏輯極複雜且精密,要想打造一套兼顧效能、油耗、行駛品質、穩定性、成本的混動系統,需要耗費巨大的研發費用。
所以我們看到,不僅“蔚小理”等新勢力品牌做不了混動,傳統車企中,能玩得轉這項技術的也是少數。
另外從行業趨勢看,純電動車取代燃油車將成為必然趨勢,而混動作為二者之間的過渡方案,貌似並不會有太持久的生命週期,直接一步到位all in純電貌似是更好的選擇,比如大眾就是這麼幹的。
同時,相關政策也在逐步削弱混動車型的“特權”。例如北京自從推出限購政策開始,就沒承認過混動車型的新能源身份。而隨著純電動的發展,其他城市也將紛紛效仿。其中,上海政府就給出了明確的時間點:2023 年 1 月 1 日起,購買包括增程式在內的PHEV(插電式混動)車型使用者,將無法獲得免費綠牌。
在這樣的情況下,車企還有必要投入巨大的資金和時間成本去打造混動技術嗎?對於擁有內燃機技術的車企來說,混動帶來的市場效應是“迴光返照”還是“落日餘暉”?
另外對於消費者來說,日系“兩田”壟斷混動市場接近二十年,其在技術成熟度和口碑方面的優勢巨大。對於消費者來說,自主混動是更好的選擇嗎?自主品牌中,又有誰“混”得最好?
自主品牌紛紛入局混動為哪般?
我國汽車行業的發展,政策是一個決定性因素。
除了上文提到的“雙積分”,2020年釋出的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》也是推動車企加速研發混動的重要原因。儘管路線圖並不是強制性政策,但可以將其看做是非常重要的指導意見,後續的政策將圍繞這些規劃展開和調整。
根據路線圖,我國計劃至2025年,混動車型佔據傳統能源乘用車(泛指不給上新能源車牌照的,包括HEV車型)銷量50%以上,2030年時這個佔比將達到75%以上,而2035年則是100%。屆時,新能源車型的滲透率將達到50%左右,也就是說HEV還有50%左右的市場份額。
所以說混動雖然是一種過渡方案,但其過渡期卻極為漫長。
最起碼在未來15年左右,混動車型將是與純電動車型並駕齊驅的主流汽車產品。如果放棄了混動,就相當於放棄了近乎一半的市場份額。
而且從實際情況來看,該路線圖的規劃也有其合理性。考慮到我國人口數量大且密度高,直接由燃油切換至純電動將對補能體系造成巨大的壓力,在基建尚未成熟之前,“全民純電”並不具備現實意義。
而對於有能力做混動的車企來說,這塊市場是絕不能放棄的。在“全民純電”時代到來之前,能否抓住混動的“黃金15年”(甚至有可能更長),將在很大程度上決定企業的市場地位和體量。有了厚實的家底,在迎接下一個市場階段時才會有足夠的底氣。
另外,對於現在的自主品牌來說,只要掌握了成熟的PHEV技術,轉型去做HEV並非難事,而且有些車企的混動架構本身就可以相容HEV和PHEV,例如長城和吉利。
而關於上文提到的上牌政策問題,隨著新能源車技術的發展,當下的新能源車銷量已經由政策驅動轉為市場驅動,越來越多的消費者願意主動去購買新能源車。
圖片來源:AX汽車研究
2019年和2020年,非限購城市的新能源汽車滲透率僅為4.2%和5.9%,2021年則達到了14.3%。
而在非限購城市的新能源車銷量排名中,可以看到比亞迪秦PLUS DM和宋PLUS DM等PHEV車型,這說明混動車型在非限購城市中也越來越被消費者所接受。
在過去,由於產業鏈不夠完善,例如PHEV車型所需的電機和動力電池成本偏高,再加上技術不夠成熟,無法在油耗方面滿足消費者預期,導致其市場競爭力不足,故只能用政策加以保護。
而現在,隨著一大批自主品牌全新混動技術的問世,其在對成本和油耗進行大幅優化後,已經完全具備了挑戰燃油車的市場競爭力,比亞迪DM-i在非限購城市的熱銷就是有力證明。所以上牌政策的變化,雖然會對混動車型的銷量造成短期影響,但無法改變大趨勢,跟新能源補貼退坡是一個道理。
能否打破日系混動壟斷?
在過去接近20年的時間裡,國內的混動市場基本被日系“兩田”所壟斷。儘管自主品牌曾經在這一領域進行過嘗試,但沒能激起太大的浪花。至今,豐田的THS系統問世已經25年,本田進入混動領域也已經有23年。
而第一個對混動技術進行探索的自主品牌是比亞迪,其早在2008年就推出了DM1.0,並且開創了業界雙電機(驅動電機+發電機)串並聯混動架構的先河,本田在2013年推出的i-mmd正是借鑑了此架構打造的,不過雙方都不是該技術的發明者,該混動架構來自於一家明教PAICE的小公司,雖然不造車,但通過為車企授權混動專利就已經獲得了鉅額利潤。
說回比亞迪,雖然比亞迪是第一個使用雙電機串並聯混動架構的車企,不過由於其當時剛剛進入汽車行業(2003年開始造車),內燃機技術尚未成熟,新能源車型也尚未形成規模化效應,三電系統的成本居高不下,導致其混動系統售價高昂。
首款搭載DM1.0系統的比亞迪F3 DM,起售價居然高達14.98萬元,比燃油版F3貴將近10萬元,這對於大部分消費者來說是無法接受的。要知道,即使是日系混動,其售價也僅比同款燃油動力車型貴2-3萬元。最終,比亞迪對混動技術的首次探索宣告失敗。
雖然在接下來的十幾年裡,為了降低開發難度和成本,比亞迪將此前的雙電機串並聯架構改為“簡單粗暴”的單電機並聯架構,簡單理解就是在燃油車基礎上增加一套小型的三電系統。
該架構雖然在一定程度上幫助比亞迪降低了成本,但這畢竟是一套比較落後的架構,最明顯的缺點就是饋電油耗高。
由於一臺電機無法同時兼顧驅動和發電(可以兼顧這兩種功能,但不能同時進行),所以單電機架構無法實現串聯模式(發動機帶動發電機發電,驅動電機驅動車輛。由於電機在中低速區間效率遠高於發動機,所以串聯模式為車輛饋電後在中低速工況下最高效的模式),那麼饋電後就只能切換到並聯(發動機和驅動電機一同驅動車輛)或直驅模式,而此時發動機既要負責驅動還要負責發電,所以會導致油耗飆升。例如早期的唐DM等車型,其饋電油耗甚至高於10L/100km,失去了作為混動車的意義。
▲某發動機熱效率map
▲某電動機效率map
相比之下,無論是豐田的混聯架構,還是本田的串並聯架構,均可在各種工況下以高效的模式工作。那麼彼時還在採用並聯架構的比亞迪,也就無法與日系混動車競爭了。
即便有政策保護(國內只有PHEV能上綠牌且享受補貼,而日系混動大多為HEV),比亞迪混動車型此前的銷量也並不出彩,2020年銷量僅4.8萬輛,月均4000輛左右。不僅無法對燃油車形成威脅,更無法撼動日系混動的地位。
除了比亞迪,包括長安、吉利、榮威等多個自主品牌也先後推出過PHEV車型,但市場表現還不如比亞迪,在市場中幾乎沒有聲量,只能在限購城市獲得少得可憐的市場份額。
然而隨著一套全新的混動系統——比亞迪DM-i的到來,日系混動感受到了所未有的壓力。
在A級車領域,以卡羅拉混動為代表的日系混動將直接面對秦PLUS DM-i。前者售價13.58-15.98萬元,後者售價10.58-14.58萬元。不僅售價更具優勢,秦PLUS DM-i還有比前者更強的動力、更長的純電續航里程、更大的車身尺寸,以及不相上下的油耗水平。即使不考慮上牌便利和補貼,秦PLUS DM-i也是除了品牌力之外全方位超越卡羅拉混動的產品。
而在A級SUV領域,以RAV4混動和CR-V混動為代表的車型,不僅要面對同級別宋PLUS DM-i的競爭,還要面對中型SUV唐DM-i的降維打擊。
比亞迪DM-i的出現是一個縮影,今後我們將見到更多具有強大市場競爭力的混動車型不斷出現。
在燃油車領域,自主品牌憑藉高性價比和錯位競爭策略,近年來不斷蠶食合資品牌的市場份額。而相同的戲碼,將在混動車成為主流後再次上演。
自主混動哪家強?
為什麼比亞迪DM-i能迅速佔領市場?
主要原因就是其迴歸了此前的雙電機串並聯架構,雖然此前比亞迪在該技術路線上的嘗試失敗了,但今時不同往日,如今的比亞迪在內燃機技術、三電技術、產業鏈佈局等方面均有了長足進步,完全有實力打造一套全新的、均衡的混動系統。
比亞迪DM-i系統由混動專用發動機、雙電機、EHS機電耦合機構、刀片電池組成。
由於在這套混動系統中,發動機不會在中低速等低效工況直驅車輛,所以其取消了進氣側VVT(可變氣門正時)、皮帶輪系等機構,有效降低發動機負載和製造成本。
三電方面,DM-i系統採用的扁線電機、刀片電池、碳化矽功率半導體晶片均為自研自產,在滿足效能標準的前提下將成本壓縮到了極致。
▲左側為DM1.0,右側為DM-i
另外從設計層面看,相比DM1.0,全新的DM-i採用了驅動電機和發動機異軸佈置的設計,可以放下更大體積的發動機,有利於唐DM-i等中高階車型的應用,而早期採用同軸佈置的DM1.0只能採用1.0L三缸發動機。
目前,混動系統架構大致分為三種。第一種是比亞迪DM-i、本田所採用的雙電機串並聯架構,第二種是豐田所採用的功率分流混聯架構,第三種是比亞迪DM2.0/3.0所採用的單電機並聯架構。
因為功率分流架構中的行星齒輪工藝複雜且製造門檻高,而單電機並聯架構則比較落後,所以雙電機串並聯架構是當今的主流。除了比亞迪以外,長城和奇瑞也採用了此種混動架構。
相比比亞迪和本田,長城和奇瑞的混動架構在效能和行駛品質方面更進了一步,核心因素就是加入了多擋變速機構。其中,長城加入了2擋變速箱,而奇瑞則是3擋。
▲長城檸檬混動
按照常規思路,在有驅動電機的情況下,車輛就無須多擋變速箱了,因為電動機本身的高效工況區間就比內燃機廣泛得多(看上文map圖就可知),所以只需設定一個適中的固定齒比就能夠滿足日常行駛了。這點在純電動車中也是一樣,絕大部分純電動車都是單擋直驅,只有保時捷Taycan這種追求極致效能的車輛會匹配2擋變速箱,以彌補電機高速乏力的弱點。
但是對於長城和奇瑞來講,它們在新能源領域沒有比亞迪那樣的全產業鏈佈局,拼成本和價效比顯然不明智,所以這兩家選擇了高品質路線,也就是在保證低油耗的同時提供更好的動力體驗,那麼加入多擋變速箱就是必然的事情了。
以同級別的比亞迪宋Pro DM-i和WEY瑪奇朵PHEV為例,前者的發動機功率和驅動電機功率分別為81kW和132kW/145kW,後者這兩項資料分別為71kW和115kW。從賬面資料來看,宋Pro DM-i的動力性應該是強於瑪奇朵PHEV的,但實際上,前者的百公里加速時間為8.5秒/7.9秒,後者卻做到了7.2秒。
造成這一差異的最主要原因,就是在於後者加入了多擋變速箱,賦予了系統更寬泛的並聯模式工況區間,在中低速區間急加速時便可以“火力全開”。而後者因為是固定齒比,所以只能設定一個相對居中的齒比來兼顧油耗和動力,從而無法實現並聯模式的全工況覆蓋。另外,二者的饋電油耗差不多,都在4.4L-4.5L/100km之間。
在油耗幾乎持平的前提下,提供了更強的動力性,那麼代價是什麼呢?當然就是成本了。
還是用剛才那兩款車舉例,宋Pro DM-i的售價區間是13.48-15.98萬元,瑪奇朵PHEV售價區間為16.68-17.78萬元。
當然了,也並非所有自主車企採用的都是雙電機串並聯架構,這跟其自身研發能力和技術積累有關。兩個例外,一個是吉利,另一個是長安。
先說吉利。2019年豐田混動技術專利到期時,吉利以1元價格獲得了該專利的授權。而其最新的雷神混動,正是基於豐田THS混聯架構打造的,特點是通過行星齒輪實現功率分流和無級變速。
▲R為驅動電機、C為發動機、S為發電機,+代表正轉,-代表反轉
從結構來看,由於行星齒輪無法實現各部件之間的解耦,所以該架構無法實現串聯或者發動機直驅。應該串聯時,發動機也會參與驅動(對應上圖b);應該發動機直驅時,驅動電機和發動機也會參與驅動(對應上圖c,發電機反轉代表參與驅動),這都會帶來一些能量損耗。
但也正是因為有行星齒輪,系統在不同工況下都能以最合理的方式分配各動力源的動力,將能量損耗降到最低。所以從效能和油耗來看,該架構與雙電機串並聯架構不相上下,例如豐田和本田的同級別混動車,大多數情況下都只能打個平手,分不出明顯的高下。
而且與長城和奇瑞一樣,為了提升動力性,吉利也在原有架構基礎上加入了多擋變速箱(吉利為3擋),所以最新的星越L混動版百公里加速時間達到了7.9秒,優於唐DM-i的8.5秒。
不過對於吉利來說,該架構最大的風險並不來自於效能、油耗或成本,而是來自於供應鏈。雖然其收購豐田混動專利幾乎沒花錢,但是豐田對於供應鏈有近乎偏執的的“控制慾”,包括愛信、電裝、雅馬哈等頭部零部件公司均在豐田旗下或被豐田持股。
作為全球規模最大的車企巨頭之一,豐田的野心遠不止於賣車,控制全球汽車行業的供應鏈才是其終極目標。而吉利採用與豐田相同的混動架構,難免會進入豐田的供應鏈體系中。
例如對製造精度要求極高的行星齒輪,吉利或許並沒有自主生產的能力。當初奇瑞最開始做混動,就對功率分流架構進行過嘗試,但由於行星齒輪的加工難度實在太高,便放棄了此路線。
另一個例外是長安。長安走了比亞迪幾年前的“老路”,採用已經過時的單電機並聯架構。由於其在電動化方面起步較晚,也沒有像吉利一樣收購了其他混動系統的專利,所以採用該架構可以降低研發門檻、縮短研發週期,以便在其混動市場中快速“卡位”。
但是前文已經說過,單電機並聯架構有先天的“硬傷”,也就是饋電油耗高。例如採用類似架構的唐DM四驅版,儘管其相比幾年前已經有了大幅優化,但饋電油耗依舊高達7.5L/100km。而長安UNI-K混動版的饋電油耗卻只有5.0L/100km,甚至低於唐DM-i的5.3L/100km,這是如何做到的?
▲長安UNI-K混動版底盤
在這款車的引數中,有兩項資料略顯“違和”:該車的電池包容量是30度,但純電續航卻只有130km,由此可知百公里電耗為23度。儘管該車定位於中型SUV,但這個電耗還是太高了。作為對比,同級別的唐DM-i、瑞虎8 PLUS混動版、摩卡PHEV的百公里電耗分別是19度、19度、20度。如果按照百公里電耗20度計算,那麼長安UNI-K混動版的純電續航應該在150km左右。
由此來看,很有可能是工程師為了保證饋電油耗,而故意“鎖定”了一部分電量,從而不讓車輛達到真正的饋電狀態,減輕發動機的負擔。也就是說,當你看到儀表中顯示已經饋電的時候,其實電池中還有比較充足的電量。
按照這款車的正常電耗來計算,一個25-26度左右的電池包基本就可以滿足130km的純電續航,由此可知其“隱藏”電量大概在4-5度左右。也就是說,消費者買了一款30度的電池包,但只能獲得25度左右電池包的效能,其餘電量被用來維持饋電油耗了。
按照市場價格,5度左右的電芯價格在幾千元左右。不過從長安UNI-K混動版的預售價來看,在配置大體相同的情況下,混動版車型額價格要比燃油版貴3萬元左右,這個價差與比亞迪唐是比較接近的,看起來並不會對消費者造成什麼損失。
但如果該車的工作原理真的如上所述,那麼即使其可以獲得較好的測試成績,在日常駕駛中也會“露餡”。因為只要經過多次饋電行駛,不給車輛充電,那麼儲備電量也會被耗幹,這時就可以知曉其真實饋電油耗了,這需要經過實測的驗證。
▲製表:Do News
結語
毫無疑問,在純電時代到來之前,混動將在汽車市場中扮演極為重要的角色。隨著一大批自主品牌混動車型的崛起,日系混動將無法再壟斷這一市場。前者不僅擁有更前的產品力,在售價方面也常常能對後者形成降維打擊。
隨著電動化技術的不斷融入,合資品牌曾經堅不可摧的技術壁壘將被一點點攻破,屆時我們將迎來一個全新的市場生態,所以混動的興起絕對是內燃機的“迴光返照”,它將在正式退出歷史舞臺之前散發出最耀眼的光芒。
目前來看,比亞迪、長城、吉利、奇瑞等車企在混動技術路線上跑在了前面。其中,比亞迪扮演著“領頭羊”的角色。
但這畢竟是一場長達至少15年的競爭,其他品牌有足夠的時間完成“逆襲”。另外,隨著新能源汽車的競爭進入下半場,智慧化技術將在更大程度上影響企業的發展,而這顯然不是比亞迪的強項所在,所以智慧化也將成為其他車企反超比亞迪的一大突破口。
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