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主角新能源 究竟谁是混合动力领跑者?

日期:2011-04-01    来源:腾讯汽车  作者:腾讯汽车

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2011
04/01
09:07
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关键词: 新能源车 混合动力

    在上海车展上,我们将看到更多的成熟的混合动力车型,相比几年前混合动力车型大多以概念车展示不同,现在很多车型都已经正式量产,而混合动力技术也不再是丰田和本田的天下了,其他厂商都有了相应的技术,甚至部分品牌还推出了效率更高的技术。

    这对于普通消费者来说,激烈的竞争催生出来的新技术大多代表了更高的效率,同时成本更低、应用更广泛的混合动力车型也开始崭露头角。

    对于自主品牌来说,几乎所有品牌都有相应混合动力车型推出,而这也迎合了国家汽车工业的十二五计划中对于新能源车型的鼓励和扶持政策。相信,今年将是中国国内市场混合动力车型爆发的一年。

    那么我们通过车展究竟可以看到新的观点和内容呢?接接下我们就一起来盘点一番。

    混合动力的基本优势

    混合动力汽车是现阶段理想的节能减排汽车技术,它有着众多的优点:首先就是大幅度提升燃油经济性,混合动力汽车在起步、加速等最耗燃油的时候有电动马达辅助,从而更好的降低油耗;

    其次,混合动力汽车还可以提供更好的加速性,由于电动机的扭矩表现出色,在协同发动机工作的时候可以瞬间提升整车的扭矩输出范围,从而有更好的加速性;

    第三,构建成本较低,安全性高。混合动力汽车的构建成本相对于纯电动汽车以及其他新能源汽车的成本更低,由于不需要使用大容量的储电电池,稳定性和可靠性也更高;

    第四,更长的续航里程。同其他新能源汽车相比,混合动力汽车可以实现更长的续航里程,并且由于本身还是会使用传统的燃油发动机,因此燃料容易获得。

    第五,混合动力可以让车型成为一种独特的混合式四驱系统(特指发动机和电机驱动不同前后车轴的车型),可以实现车型的稳定性,同时也可以提升操控性。

    混合动力发展历史:

    混合动力汽车已经正式量产超过10年了,1997年丰田的普锐斯成为全球第一款量产混合动力车型;1999年,本田混合动力车型Insight也正式上市,从而拉开了混合动力车型的时代。

    到2007年5月,丰田混合动力车型率先完成了100万台的销售目标,这也意味着新能源汽车中,混合动力车型是最容易被用户所接纳的产品。目前,几乎所有品牌都有混合动力车型的相关技术开发以及产品亮相,量产的混合动力车型已经超过100款,并且对于国内市场来看,目前已经销售的混合动力车型也已经超过了10款。

    此外,混合动力汽车目前的技术已经相当完备,充放电技术已经非常成熟,安全性和技术稳定性较高;特别是在安全性方面在经过多年的验证之后充分证明了这种新能源技术的合理性。

    混合动力车型分类:

    混合动力的分类方法有很多,最常见的还是看电机输出功率在整个系统输出功率中所占的比重,也就是常说的混合程度。微型混合动力汽车一般指在传统发动机上的启动电机加装了皮带启动电机(也就是BSG系统),该电机为发动机启/停一体式电动机,用来控制发动机的启动和停止,从而可以取消发动机的怠速过程,降低油耗和排放,从严格意义上来说BSG系统的车型并不算真正的混合动力车型,因为电机不参与工作。目前具备发动机启/停装置的车型都可以归于这类产品,此前东风推出的S30 BSG,就是属于微型混合动力汽车。

    轻度混合动力系统则主要是采用了集成启动电机(俗称的ISG系统),相比微型混动力系统,轻度混合动力系统除了支持发动机启/停控制以外还可以在减速和制动的情况下对动能进行回收;而在行驶过程中发动机可以实现等速运转,发动机产生的能量可以在驱动车辆以及驱动发动机为电池充电之间进行平衡调节。一般来说,这种模式下电机所提供的功率占车辆总功率的20%以下。目前国产的混合动力车型有一些就采用了这种技术,譬如说奇瑞的A3 ISG混合动力等等,此外跨国企业生产的一些车型也归属于此类。

    中度混合动力车型则同轻度混合动力技术类似,不过电机所总体输出功率的比重达到30%左右,并且电机在车辆全速加速的时候会参与辅助驱动车辆运行,目前绝大多数的混合动力车型都基于此类技术,譬如或本田的Insight、本田的混合动力思域、通用的混合动力新君越等等。

    重度混合动力系统的代表产品就是丰田的普锐斯,其采用了超高压的启动电机,其电机占据整个车型功率输出的比重甚至可以达到50%以上,由于很多时候电动机都会参与到正常的车型驱动过程中,因此节能效率更高。

    混合动力不再是丰田一家独大

    丰田的普锐斯确实是过去10年中最成功的混合动力车型,但是其长期坚持的强混方式已经被证明不再是最优化的解决方案;目前已经有越来越多的混合动力技术对其发起了挑战;譬如说柴电混合动力系统、插电式混合动力系统、分离式混合动力布局等等。

    丰田的固步自封也让其车型变得越来越没有吸引力,十多年来,仅是一款普锐斯在市场上销售,甚至到了今年才推出了7座版本,插电式混合动力车型甚至还没有量产;而且高性能的锂电池也一直是丰田所排斥的技术,或许说未来的十年,丰田已经失去了作为领导者应有的优势。

    目前,大众、奔驰、宝马、福特、沃尔沃等豪门纷纷把混合动力车型作为主要的新能源开发方向,而推出的产品也在很多方面拥有更多的看点;不过,激烈的竞争以及新技术的不断涌现对于普通消费者来说自然是最好的事情了,毕竟竞争才会带来更廉价、更出色技术的涌现。

    柴油混合动力崭露头角

    目前我们市场上看到的车型大部分是基于汽油发动机的混合动力车型,但是柴油混合动力技术却同样表现出了很好的前景。柴油发动机本身就具有多种优点,燃烧效率高,更加节能环保,在解决了噪音和震动的问题之后逐步成为欧洲市场的主流发动机。因此,柴油混合动力技术也被一些厂商所看重。

    柴电混合动力系统相比汽油混合动力系统有着更大的看点,首先就是柴油发动机的排量可以进一步降低,同时尺寸也可以更小;而电机部分也可以使用更加小型化的设计,甚至在一些小型车中同样可以应用这种系统,从目前的发展来看车型效率相当高,油耗比汽油混合动力更低。

    在这方面,PSA集团走在了最前端,标致3008 Hybrid 4是全球首款量产的柴油混合动力车型,并且标致508混合动力版也会引入这套系统。在这套系统中,PSA集团使用一台2.0升HDi涡轮增压柴油引擎以及一台27马力的电动机构成。发动机部分最大功率为163马力,扭矩300牛米;由于发动机引入了可变几何涡轮、高压共轨缸内直喷、ECCS、发动机启/停技术之后,发动机有着极低的油耗表现。电动机则位于后轴,拥有27马力的功率输出表现,而扭矩最高则可以达到100牛米;(Boost模式下,最大功率达到37马力,最大扭矩达到200牛米),这样一来3008 HYBRID4最大功率输出可达200马力,峰值扭矩则为400牛米。从官方数据来看,标致3008 HYBRID4的平均油耗为百公里3.8L,而其二氧化碳排放量只有每公里99克。

    除了PSA集团以外,宝马集团对这种柴油混合动力车型也相当有兴趣,将在2013年量产的i8车型就会配置这样的系统(宝马在上海车展上会展示Vision ConnectedDrive概念车,这种概念车用的就是这套动力系统),系统由最大功率达到165-180马力的1.5升三缸增压柴油发动机和两台100马力的大功率电机共同构成,在加速性能方面表现优异,0-100公里/小时加速仅需4.5秒左右,而百公里油耗更是只有3.76升,每公里二氧化碳排放也不到100克。

    此外,路虎Land Rover Range_e概念车也采用了柴电混合动力系统,一次加油后的续航能力达到1080公里,而每公里二氧化碳排放更是只有89克。

    不过,真正令人吃惊的还是大众的XL1概念车,这是一款被誉为全球最省油的混合动力车型,百公里油耗仅0.9升,每公里二氧化碳排放仅24克。XL1有着独特的外观设计,整车风阻细数仅0.186、大量使用碳纤维合成塑料(CFRP)的车身以及碳钛合金的底盘结构让整车的重量只有795公斤。XL1概念车搭载一台最大功率为47马力的0.8升双缸TDI发动机,以及一台最大功率为27马力的电动机组合,配7速双离合器变速箱。百公里加速却只需要11.9秒,最高速也能驶到160公里/小时。在纯电动模式下可行驶35公里,而油箱虽然只有10升容积,但因为省油,加满一次可行驶544公里。而XL1的出现也代表着未来混合动力车型依旧有着广阔的发展前景。

    插电式混合动力渐成主流

    目前越来越多的车型开始采用插电式混合动力布局形式,这种车型的优势相比传统混合动力车型有着更多的亮点,这类车型往往拥有更大容量的电池,可以通过普通家庭插座为电池充电,这样就可以让车辆在一定的距离之内以纯电池模式运行,这样一来将实现完全的零排放,同时可以更进一步提升经济性。

    以上海车展为例,沃尔沃的V60插电式混合动力车型就相当有看点,它同样采用了柴电混合动力系统,拥有最低百公里1.9升的油耗,每公里二氧化碳排放只有49克。沃尔沃插电式V60混合动力车型由沃尔沃和瑞典Vattenfall协同开发,车型由215马力的柴油发动机和70马力的直流电机构成(前轴由发动机驱动,后轴由电机驱动,两者协同工作还可以实现四轮驱动模式),最高可以提供440牛米+200牛米的扭矩输出,在发动机和电动机全速运转的时候车型的0-100公里/小时加速仅需6.9秒。大容量的电池组可以储备足够的电能供车型以纯电动模式行驶50公里,这已经完全满足了城市通勤的需求。由于是插电式的设计,因此V60混合动力车型可以在充电站或者普通家里为电池组充电,充电时间被控制在5小时左右。而对于长距离的行驶来说,插电式V60混合动力也是游刃有余,在不额外充电的情况下加满油箱后其续航里程超过1200公里,这无疑是相当吸引人的地方。

    而宝马在上海车展上也将推出基于5系的全新长轴距版插电式混合动力车型,将主要针对中国市场发售,拥有优秀的动力表现以及燃油经济性。而丰田也会带来插电式混合动力版普锐斯概念车。

    而自主品牌中,吉利帝豪的EC8插电式混合动力车型也很有可能会在今年最终量产,可以说插电式混合动力系统远比传统混合动力更具有诱人的一面。

    豪华大排量车型通过混合动力实现节能目标

    对于大排量和高性能车型来说,即将于2015年执行的欧洲VI排放标准中对于二氧化碳排放的规定极端苛刻,采用传统的发动机技术将很难达到目标;因此,厂商除了通过使用小一级排量的增压发动机,更轻量化的车身设计以外,通过混合动力车型来达到目标也是一个理想的措施。

    大众旗下的保时捷早就意识到了这个问题,去年就宣称旗下所有的车型都将推出混合动力版本,因此我们看到了诸如混合动力卡宴以及上海车展上首发的Panamera S Hybrid。Panamera S Hybrid 0-100公里/小时加速仅需6秒,而最高时速依旧可以达到270公里/小时。此外,百公里7.1升的油耗以及每公里167克的二氧化碳排放是目前拥有同样功率车型中最低的。

    在动力组合方面来看其由一台最大功率333马力的3升V6机械增压燃油直喷发动机(并非保时捷自行开发的水平対置发动机,而是由奥迪提供的发动机)以及一台最大功率47马力的直流电机共同构成;发动机具备自动启/停装置,直流电机位于前轴后方,可以直接驱动前轴运转,也就是说Panamera S Hybrid实现了电机以及发动机分离式的驱动模式,两者可以叠加共同驱动车辆,也可以单独由电机或者发动机来驱动。

    在纯电机驱动的时候车型可以行驶2公里,而最高时速甚至可以达到85公里,这样就使得Panamera S Hybrid的整体混合动力驱动模式更加灵活,在可能的情况下尽量使用电机来驱动车辆行驶,这对于城市拥堵路段来说可以大大增加燃油经济性。而在高速巡航的时候,当时速低于166公里/小时的情况下,车型都可以根据需要随时关闭发动机来进一步降低油耗(只有当加速或者电池耗尽之后才会再次启动发动机),因此Panamera S Hybrid无论是高速还是城市拥堵道路都有优异的燃油经济性表现。

    为了降低成本,Panamera S Hybrid依旧没有使用锂电池作为储电设备,而是选择了镍氢电池组,电池组位于行李箱下方,并不会占用内部空间。其他方面的看点大多围绕降低油耗来设计,譬如说车型单独配置了一个驱动电机来驱动发电机以及发动机起动(由镍氢电池组提供);分离式的8速Triptronic S变速箱可以带来更好的换挡平顺性,并且也可以降低变速箱的重量;制动回收系统、低滚动阻力的米其林特制轮胎进一步降低了油耗。

    当然了,上海车展上我们还可以看到奥迪A8混合动力、宝马5系混合动力等全新车型,这类产品都有着更高的燃油经济性,也是厂商为了实现更低排放而做出的不懈努力。

    超跑依托混合动力进一步提升性能

    混合动力除了可以提升燃油经济性,降低二氧化碳排放以外,其对应的电动机超高的扭矩成为了一些超跑进一步提升性能的法宝。在上海车展上我们就可以看到保时捷新一代的GT超跑--918 Spyder量产版,这款售价超过千万人民币的车型就是通过混合动力来提升性能,降低二氧化碳排放,同时超高的燃油经济性也让其他对手望尘莫及。

    保时捷918 Spyder将成为Carrera GT之后保时捷的第一部GT超跑,其动力系统由500马力的4升中置V8发动机和两台总功率218马力的电机构成,其中中置发动机直接驱动后轴运转,而直流电机则用来驱动前轮,其由一个分离式的7速PDK双离合变速箱来结合,因此可以实现机械+电动的四轮驱动。

    保时捷918 Spyder的0-100km/h加速仅需3.2秒,而最高车速也轻松突破了320km/h。值得注意的是918 Spyder概念车采用了液冷式锂离子电池组和制动力回收系统,从而进一步增强了储电能力。918 Spyder共有四种驾驶模式,其中E-Drive模式可以单独以电池模式驱动电机(最高时速可达150公里/小时);Hybrid模式中电机和V8发动机将协同工作,以经济的方式运转;Sport Hybrid模式下电机与发动机同时运作,更偏向性能表现;Race Hybrid模式下两种动力都将全力以赴,带来终极性能表现。

    918 Spyder的这套油电混合系统最大的亮点就是百公里油耗仅为3升,而每公里二氧化碳排放只有70克,这简直让人无法相信这是一台超跑所带来的实际表现。

    大型SUV车型开始引入混合动力

    谁都不会认为混合动力会同大尺寸的SUV车型挂钩,毕竟对于这类车型来说,传统的混合动力系统很难发挥其优势,不过现在陆虎在这方面却做的很不错。路虎Land Rover Range_e是一款集驾驶舒适性、越野性以及超低油耗为一身的车型,一次加油后的续航能力达到1080公里,而每公里二氧化碳排放更是只有89克,这让人觉得完全不可思议,毕竟传统中大型SUV车型大多以高油耗著称。

    具体来看,车型采用了一台3.0升的TDV6柴油发动机(最大功率200马力,最大扭矩440牛米)以及小功率电机(预计最大功率在50马力左右)和电池组构成,而在变速箱方面则继续对应8速的ZF自动变速箱。车型对应了一个大容量的电池组,一次充满电之后可以驱动车型行驶32公里,这对于一些城市通勤来说已经足够,而这时候其二氧化碳排放为0。

    如果你需要长久的运行,那么在电池耗尽的时候发动机会自动启动以驱动车辆继续运行,而电池又可以在刹车、减速等动作的时候让电机反转来给电池组充电,以便减少发动机启动次数,提高燃油经济性。路虎还给这款车型引入了一套快速的充电机制,使用普通家庭插座就可以在2个小时以内充满电池组,以便更进一步提升经济性。

    此外,保时捷的卡宴S Hybrid也是类似的车型,它由一台3.0升的机械增压发动机和一个47马力的电动机构成一整套的混合动力系统,其汽油发动机和电动机通过耦合器来结合,由电脑进行控制,混合动力版的卡宴可以在车辆起步的时候只使用电动机来驱动,从而真正的降低功耗(百公里油耗8.2升);混合动力版新卡宴内置的锂离子电池,而这将可以把回收的动能转化成电能存储起来。

    混合动力的不足:

    虽然混合动力已经成为目前新能源汽车的最重要的实现方式,但是它却还是有着较多的缺憾,而这也是阻碍其被普通消费者所接受的原因。

    首先,混合动力车型在成本方面要比普通车型贵上很多,有时候甚至会贵上一倍左右,这样如果算上增加的成本,其实在其正常使用年限内,用户未必能够实现真正意义上的成本降低。

    其次,混合动力车型结构较为复杂,故障率也要比传统燃油发动机车型高,同时保养和维修成本也要普遍高于非混合动力车型。

    第三,混合动力车型电池使用寿命较短,目前混合动力车型无论是镍氢电池组还是锂电池组,一般设计寿命都是10年或者15万公里,而在达到年限和里程之后就需要更换电池组,电池组的成本相当高,这就让用户的后期使用成本大大提升;关键是废旧电池的回收目前也是一个很难解决的问题。

    第四,电池表现同气温条件有着密切的关系,因此对于极寒地区来说,混合动力车型或许很难实现真正的价值。

    第五,混合动力车型无法实现真正意义上的零排放,这或许是很多持纯电动车型观点的厂商和消费者所抨击的地方,毕竟混合动力车型不可能实现零排放。

    第六,混合动力车型在城市拥堵路段方面的节油效率明显,长途行驶并不节能,这也是由于本身设计所决定的。

    不过,混合动力车型正在通过各种手段来不断改善自己的形象,譬如说使用柴电混合系统来进一步降低油耗;通过插电式设计来在一定程度上实现零排放;相信在未来很长一段时间内,混合动力车型将依旧成为我们最佳的新能源车型解决方案。

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