有兩個方面來評價所謂的誰最先進:一是系統集成度、二是技術路線的節能潛力。對于將電氣化作為本質概念的新能源汽車而言,其實有兩個方面來評價所謂的誰最先進:一是系統集成度、二是技術路線的節能潛力。
凱迪拉克CT6 PHEV切割車
電氣化系統集成是電氣化核心電氣化集成有多重要?
我們知道豐田最拿手的新能源技術是THS4,這是豐田新能源王國中目前最先進的技術,2017年上海車展期間,豐田針對其最新一代電驅動總成,提到兩點最大優勢:其一可以大幅度提高油耗,其二實現12%的小型化、6%的輕量化。
豐田認為其油耗的降低以及系統集成度的提升,是目前這套系統最拿的出手,且領先競爭對手的地方,當然,這個競爭對手是指泛化的概念。
2017年上海車展豐田電驅動總成展示牌
為什么系統集成度要求如此之高,這里面有幾個基本的概念:
其一,針對電氣化汽車,特別是混合動力汽車、插電式混合動力汽車,新增了電驅動系統等電氣部件,在原來的發動機、底盤基礎上,能否容納下新增的零件,一方面決定了技術能否落地,另一方面也決定了是否侵占乘用空間。
其二,系統集成度高,能夠節省相應的成本,同時提升系統的安全、穩定等性能。
沃爾沃XC90 PHEV 電驅動總成
目前,各個汽車制造商關于電驅動總成的技術成熟度水平,通過2017年上海車展展出的產品可以略觀一二。沃爾沃XC90 PHEV電驅動總成采用了P2P4架構,在前驅、后驅兩部分都有電驅動零部件分布,集成度較差。同時在前驅的P2方面,電機控制器以及電機方面的集成度也不高,新增了很多零件,見橙色部分。
奧迪e-Tron電驅動總成
再看著名的奧迪e-Tron電驅動總成,采用了經典P2架構,P2電機與變速器集成在一起,集成度比沃爾沃XC90 PHEV高,但是電機控制器、高壓轉低壓DC-DC方面與電驅動總成之間分離。正如藍色框內所示,在整個前艙里面散布很多高壓線束、電機控制器,集成度一般,也增加了不少零件,使得成本和穩定性有點小問題。
e-Glof電驅動總成
大眾技術路線類似奧迪e-Tron電驅動總成,也采用了經典P2架構,這里我們使用e-Golf圖片比較清晰易懂。電機控制器與電驅動總成之間分離,通過三項線束進行連接,塞滿整個前艙,系統集成度一般,不夠相信不久的將來會更深度集成,至少目前來講,這套技術的先進性還不屬于第一陣營。
豐田第四代THS電驅動總成(不含逆變器)
前面提到的豐田汽車THS4,是目前比較先進的系統,正如廣告語談到的“實現12%的小型化”,在原本集成度較高的產品上,已經開始精益求進,這套系統采用單行星排、雙電機集成度技術方案,屬于典型的功率分流式技術流派。
豐田汽車THS4電機控制器(含Boost Converter)
不過,相對應來講,這套THS4的技術集成度還有欠缺,盡管THS4優化了行星輪系,受限于技術以及整車布置,電機控制器與電驅動總成之間的集成仍然是分體式。
通用Voltec 2電驅動總成
通用汽車Voltec2相對于之前的幾種技術,在系統集成上已經做到了極致。據悉,最新一代Voltec比上一代電驅動總成體積減少了36%,更為重要的是,電機控制器與電驅動系統集成在一起,而電機控制同時油泵控制器、整車控制器等系統,做到了一個零件實現了全功能,是目前,集成度最高的新能源產品,通用汽車HCU(整車控制器)與MCU集成在一個控制器上,它上面有四只32 bit飛思卡爾微控制器,同時控制兩個電機、一個電子油泵、離合器以及整車控制,是目前同行業的制高點。
通用Voltec第一代與第二代產品
通用官方上將目前應用在全新一代君越30H上的電驅動產品命名為Voltec2,在歷史淵源上,它是第三代產品,第一代與第二代見上圖,與奧迪等目前的狀態類似,甚至在集成度上還要更高一些。
通用Voltec 2電驅動總成
最新一代Voltec可以說是深度集成的新能源產品,這套系統最大的優勢在于,得益于深度的電氣化集成,不僅僅能夠應用在君越30H這種HEV混動產品上,在別克Velite5這種 EREV、凱迪拉克的CT6 PHEV等車型上都能夠應用。這樣的好處在于隨著多個車型應用、銷量增長,整個零件成本會大幅度降低,特別是零件的模具費用、產線費用、研發費用都會大幅度降低,給予消費者最大的實惠,進入一個良性循環中。
技術路線之爭:節能才是硬道理
新能源的核心優勢離不開節能,技術路線中,目前,業內比較認可的方式是按照電氣化部件的架構來進行區分:P1、P2、P3、P4、PS以及之間的組合。
新能源技術分類示意圖
目前,業內主流觀點是最好的新能源電驅動技術是PS技術(Power Split,功率分流),豐田的THS技術、通用汽車的Voltec等采用此種技術模式,受限于豐田將單行星排、雙電機系統申請了專利,通用汽車將應用在君越30H、邁銳寶xl混動版等車型上的雙行星排、雙電機系統申請了專利,凱迪拉克將三行星排、雙電機電驅動系統申請了專利,因此其它企業能夠介入PS技術的產品不多。
第一代的THS產品在1997年推出,很多車企都比較憎恨豐田在1997年的一個舉動,因為它針對單行星排、雙電機電驅動系統申請了諸多專利,很多人還異想天開等待著豐田的發明專利二十年到期,筆者查詢下來,豐田二十年來每年都申請一系列的專利族群,根本無法避開細節專利。
目前來看,最好的防守屬于進攻,二十年后單行星排,由于受限于效率優化的邊界,并不能實現最優的效率、動力性,而隨著控制器技術提升,雙行星排和三行星排的PS技術已經成為另外一個巔峰,這些專業已經被通用汽車申請了相關專利。
通用第二代Voltec
簡單地來講,雙行星排、雙電機的電驅動系統類似于兩套THS電驅動系統,在一套THS系統達到優化邊界的時候,切換成另外一套,從而實現更高的效率和動力優化。這也是為什么目前通用汽車Voletc2電驅動系統效率優于THS4的最直接原因。據悉,THS4曾努力向雙行星排技術路線改進,受限于知識產權,并沒有真正意義的實現。
當然,無論油耗也好、系統集成度也罷,2017年上海車展記錄了這個階段各家汽車制造商最拿手的技術方案,也給我們系統了解目前世界上最先進的電氣化技術有個窗口,對于購車、用車有個直接或間接的參考!
(審核編輯: 林靜)
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