为什么说理想路线大有可为:增程式很有可能是混动结构的局部最优解

2024-06-16 21:08:14 20点赞 32收藏 104评论
为什么说理想路线大有可为:增程式很有可能是混动结构的局部最优解

尽管众多自媒体喜欢唱衰理想汽车,事实却是理想是国产自主品牌汽车中,首先站稳30到50万档级别的,也是造车新势力企业中率先进入安全销量区间的。这么稳定发挥的成绩,不是几篇自媒体文章能黑掉的。本篇文章,简单论证一下混动结构的优劣。在我看来,增程式很有可能是混动结构的局部最优解。

一、增程式与插混结构,越复杂越先进?

先来看看混动汽车的简单结构图。

串并联式混合动力串并联式混合动力

增程式结构(串联式混合动力)增程式结构(串联式混合动力)

上两图即是高度简化的混合动力结构图。所谓新能源汽车的混动结构,就是在传统发动机结构外,又加上了电动机与电池。增程式结构就是串联结构,增程器(发动机)发电给电池供电,再驱动电机工作。而增程式结构和串并联混动结构的区别,就是串并联混动又额外有离合器直接连接发动机和车轮。高速条件下,发动机直接驱动车轮,低速条件下电动机驱动,或者共同做功。

进一步,离合器还有了单档(比亚迪DM)、二档(长城柠檬混动DHT),三档(吉利雷神Hi·X混动)之分。

2024年5月,比亚迪发布第五代DM技术2024年5月,比亚迪发布第五代DM技术

正是由于串并联混动结构复杂,所以技术难度高,究竟在具体什么工况条件下发动机、电动机怎样分配动力,就是一个复杂问题。

也正由于此,很多“臭搞技术的”理工男,更喜欢说增程式不先进。

这就很像上学时一班同学面对一个复杂数学问题,学渣可能满足于答对就行了,而学霸则会要求自己在5分钟内,提出5种解决方法,并且还要论证哪种解题思路,可以在最短步骤内最快得出答案。

一向喜欢技术流的奇瑞汽车,提出的“奇瑞鲲鹏DHT混动系统”,分为“3档9模11速”,即3个可调的物理“档位”、9种工作模式和11种速比搭配。

为什么说理想路线大有可为:增程式很有可能是混动结构的局部最优解

二、用户角度出发,增程式汽车多重优势

当我们不从设计人员角度出发,完全站在消费者角度考虑,就会发现增程式混动结构,具有以下显著优势。

1. 结构简单,故障率低、维护成本低

增程式混动结构仅由增程器(发动机)、电池、电机组成,省略了离合器,因此其整体结构相对简单,故障率较低。简单结构使得增程式汽车不仅具有较高的可靠性,其维护成本更低。

反观串并联混动结构,复杂的单档、二档、三档离合器造成整车结构复杂。只要在混动结构中引入离合器,实际上就是增加了故障点。这样不仅日常使用中维护成本提高,一旦需要离合器维修更换,成本更会进一步提高。这还不涉及研发成本。发电机和内燃机结合做功问题,在复杂工况下,不同动力输出组合,需要大量研发投入。

2. 市区拥堵路况多,日常多使用纯电驱动

根据易车研究院2023年8月发布的《用车里程洞察报告(2023版)》,2023年,近一年用车里程约1.54万公里,已经超越疫情前2019年的水平;从具体分布看,近一年31.03%用车里程集中0.5-1万公里,24.78%集中1-1.5万公里,两者合计超过50%,中位里程1.17万公里,属于典型的上下班场景,说明消费者买车主要为了上下班。以近一年的年均中位1.17万公里计算,相当于月均970公里,日均约30公里;这个数据是包括周末用车,而且是全国平均。

根据中规院2024年6月发布的《中国主要城市道路网密度与运行状态监测报告》,全国36个主要城市中,92%的城市(33个)早晚高峰速度处于18~25km/h之间,处于中度拥堵状态。其中兰州、北京、广州呈现了严重拥堵态势(平均速度低于18km/h)。

2024年初,比亚迪公司发布了2023年绿色出行报告。报告显示,比亚迪车主的2023年总行驶里程达到了715亿公里。其中,纯电行驶总里程占到了545亿公里,占比达到了76.2%。

由此可见,对于多数车主而言,早晚高峰市区拥堵条件下驾驶,多半是纯电驱动的。拥堵条件下,纯电驾驶的优势非常凸显。这种情况下,增程式车型的优势就更加明显,由于不需要布置离合器,其电池往往更大,纯电行驶里程更长。此类情况下,增程式就是一辆电动车,发动机完全不工作,车内静音性能还特别好。

3. 高速路况,增程驱动油耗并没有高多少

在高速路况下,增程式车型由于有两次动力转换,其热效率是显然不可能超过可以发动机直驱轮胎的串并联混动汽车。也就是增程式的高速油耗显然会比串并联混合动力汽车要高。

现实也是如此,究竟高多少呢?大量理想车主反馈,在高速条件下使用燃油优先模式,百公里油耗在7.0升到9.5升之间。这个数据,对于一个整备质量2.5吨的中大型家用SUV来说,是完全可以接受的。

网友晒出的理想汽车一年实际油耗情况,出自理想APP截图网友晒出的理想汽车一年实际油耗情况,出自理想APP截图

当然,这个数据是无法和串并联混合动力汽车的高速油耗相比。但是如果和传统豪华品牌同级别车型,如宝马X5、奥迪Q7动辄10到12升百公里的高速油耗比较,可以说是相当有竞争力的。

4. 兼具纯电汽车多个优点,静音性能加速性能好,动力输出平顺

正如前所述,很多城市路况,拥堵场景,车主就是把增程式汽车当作电车开,这就使得增程式占有了很多电动汽车的优点。电动机工作噪音极低,汽车的静音性能绝佳。电动车不需要离合器,动力输出平顺,完全没有任何换挡顿挫问题。更不用说电动机超大扭矩,加速性能极强。

5. 既有电动车优点,又可以用燃油驱动,可油可电,既是电动车,又是燃油车

有些人认为,增程式是一种过渡技术,迟早要转向纯电驱动。在我看来,增程式恰恰既是电动车,又是燃油车。这使得增程式汽车等于占了电动车和燃油车的两方面优点,又没有串并联混动汽车的复杂结构。

既可油,又可电,有两个补能渠道,又没有变速箱需要维护。电池比一般混动要大得多,平时就可以当纯电车开,长途驾驶可以当作燃油车开。

三、多档变速器复杂化,从自动变速箱发展路径看今天混动变速箱趋势

仅看串并联混合动力发动机,其混动结构,从单档、双档到三档,这种不同技术路径,让我不由得想起自动变速箱AT的发展路径。

自动变速箱在20世纪40年代出现时,严格来说只有2AT,也就是两档,之后不断发展,3AT、4AT、6AT、8AT、9AT、10AT。长期来看,自动变速箱就是一个不断复杂化的过程。AT变速箱档位越来越多,就是为了追求更好的平顺性和燃油经济性。可代价是什么呢?越来越复杂的变速箱,自然意味着更高的故障率,其实质,是把成本完全丢给了用户

类似的,若干年前,某知名传统汽车品牌干式双离合变速箱大量故障,广泛召回的案例其实并没有过去多久。我本人的汽车就发生过双离合变速箱故障,并且已经出保,不得不自己负担维修。CVT变速箱大范围故障召回的事件同样也曾多次发生。可以说,变速箱这个设备,就是燃油车、混动汽车的一个薄弱环节,结构越复杂,故障率越高。

混动结构有可能长期存在,其会不会从单档、二档、三档,再进一步复杂化,这是一个非常值得观察,有意思的问题。

而增程式汽车彻底取消了离合器,根子上就不再需要考虑这个大bug故障点,如果未来新能源汽车全面转向电动化,增程式反而有可能是最后一个退场的。

四、进一步挖潜,增程式未来发展方向

增程式技术显然还有进一步挖潜的空间,简单来看有以下几方面。

1. 提高增程器性能,专心冲刺更高热效率

增程器发动机作为专用发电机,一旦开启就可以长时间工作在理想工况条件下,这样的发动机其热效率区间显然是比复杂工况下发动机要专而精得多。一个典型的专用发动机,专门用来发供电,显然是有潜力可挖的。实际上,这也是当前增程式路线的各家企业的研发重点。

2. 固态电池装车,纯电驾驶里程更长

下一步,随着固态电池技术路线的持续成熟,也会进一步提高增程式汽车的纯电驾驶里程,提升充电速度。例如,蔚来汽车搭载的半固态电池包展示了超过1000km的行驶能力,预计在2024年第二季度量产交付。当然,这同样利好纯电和串并联混合动力汽车。

为什么说理想路线大有可为:增程式很有可能是混动结构的局部最优解

3. 电机电控系统优化,减重增效

增程式汽车由于其内部更大的布置空间,可以更好的与纯电动汽车共享内部设计,其本质的电池驱动电机工作,实质还是一台电车。这就使得增程式汽车,以较低的代价,兼容新锐设计的电动车平台。从结构来说,增程式汽车是串并联混合动力的一个子集,而从设计上来看,增程式动力模块完全可以作为电动汽车平台的一个子模块,方便地整合进更加先进的未来电动平台。

这样,随着未来电机电控系统的进一步革新,增程式汽车也有更大的挖潜余地。而更多的零部件减重,也会更加改善增程式汽车的性能与续航。

五、小结

综上,增程式汽车相比串并联混合动力汽车,结构简单,维护成本低。同时兼具电动车和燃油车的优点——可油可电

日常上下班场景,完全可以作为电车使用,静音舒适,动力平顺,纯电行驶距离完全足够,用电成本相比用油几乎可以忽略。而长途旅行情景下,完全可以作为油车使用,随时加油,根本没有用电焦虑问题。也就难怪为什么理想汽车销量一直如此稳定。

个人认为,混动汽车也许会和纯电动汽车长期同时存在,而不是一个相互替代、非此即彼的关系。就像柴油机和汽油机长期并存的局面一样。对于长途路况行驶居多数的车主而言,比亚迪为代表的插电混合动力汽车是非常值得购买的。对于我国这样一个拥有14亿人的超大规模市场,基本覆盖全部的用车场景,我们的汽车技术路线一定是追求全覆盖,无遗漏的。

包括氢能源在内的新能源汽车和柴油汽车、传统汽油汽车、纯电动汽车可能都会长期并存。哪种技术会脱颖而出,要看技术突破和市场选择共同作用。也有可能是不同技术、混动结构在特定场景下取得相对优势。如果未来新能源汽车全面转向电动化,增程式汽车很有可能是最后一个退场的。

增程式有可能是混动结构的局部最优解。对于多数家庭,平时上班,周末出行,增程式汽车有明显优势。

回到前面提到那个一班做题,学霸学渣的笑话。这个比喻可能不太恰当,但恰好解释了不同用车情况下,究竟该选择哪种混动方案。

增程式汽车对于多数时间在城市早晚高峰拥堵条件下开车的城市通勤族来说,就是那个局部最优解。就好像同学们在考试时,是没必要深入分析一道大题的最少步骤最快解法。对于不同的消费群而言,答案并不唯一。

只有最终经受住市场的血雨腥风考验,最适合对应车主群体的,脱颖而出的方案,就像自然选择对于物种进化的作用一样。没有“最先进”,只有“最适合”。

为什么说理想路线大有可为:增程式很有可能是混动结构的局部最优解

感谢 @kunny23 提供的帮助。

作者声明本文无利益相关,欢迎值友理性交流,和谐讨论~

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  • 雅迪混动高速并不省油,所以我现在也觉得增城才是最好的,可以让发动机一直保持在最佳转速区间。亚迪的转速忽高忽低,绝对不可能长时间保持高热效率。

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    唐和理想差不多重,还是要比理想省油一些的

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    Dm插混更适合没那么重的车,大型车才适合增程。
    轻型车用dm类插混能实现2-4的馈电油耗,而重型车用增程馈电即便7-9L也比同重量纯燃油省。
    家里17款锐界四驱,怎么开都是11.8-12.5的油耗,高速都是 [喜极而泣]

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  • 笑死我了,最优解,理想和谣谣领先的增程的油耗比旧能源还要费油,还要加95,还要忍受增程器的噪音。

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    比旧能源还费油就扯了,别忽略车身尺寸,毕竟那么大个车

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    理想和领先的破增程器……就那效率还要95,也就小厂自己没研发实力才去买这种发动机……它们油耗高纯粹是设备烂~

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  • 别尬吹了,问题一大堆

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    比混动问题少多了。毕竟部件,结构少了

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    纯电是不是问题更少

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  • 为增程挽尊。
    目前趁插混还不很成熟还有毛病可挑的时候赶紧卖一波吧。
    不努力研究技术,插混一成熟增程就要消失了

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    倒不是插混不成熟,而是理想之流没有插混的技术 [抽烟]

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    插混再成熟也抵不过过一个变速箱,增加费用,增加故障发生率。。而且使用场景增程只是一年几次的远途,日常都靠电。。和插混优势并不一样。。不一定非要拿来对比。适合哪个买哪个。

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  • 我比亚迪唐dmp也2.5吨,纯电215。市区够用了。

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    比亚迪确实也是非常值得购买。

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  • 看来BBA都用理想同款发动机

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    巧了不是。网络公开信息:
    理想L9搭载的1.5T四缸增程式并非自主研发,而是与四川绵阳的新晨动力机械有限公司签订了协议,成立了一个新的合资公司,专门生产这款发动机,而新晨动力在2017年获得了宝马王子发动机的生产授权,理想这款发动机的基础设计就是宝马王子发动机,其最早发布于2006年,由宝马与标致联合开发,最常见的就是标致那台1.6T。

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    王子系列发动机共用 84 毫米的缸径间距和 77 毫米的缸径,从1.4L到1.6L只需要修改活塞冲程即可,新晨为L9设计的这款就是使用了不同的冲程,达到1.5L的排量,在使用进排气可变气门正时技术的支持下,新发动机使用米勒循环,增加压缩比,在牺牲动力(只有154马力)的情况下,将热效率提高到40.5%,优点是更省油,在转速恒定发电的情况下,百公里CLTC工况综合油耗5.9L,缺点则是高压缩比只能加95号以上的油。

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  • 等待发动机/发电机的模块化真正实现,更换就是很简单的事了。电池更换会更早。
    类似电脑电器,个人/第三方修换会简单得很。
    可靠性,简易便利性会对成本有很大影响,技术先进的另一种说法就是价廉物美。

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    汽车都发展一百多年了,也没见模块化啊

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    滑板车是近年大热。
    不过呢,这东西符合技术趋势,却未必合市场需求,费心费力搞出来未必大赚,还不如先雪藏着,熬不过去再放出来。

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  • 全文最后一行小字,作者声明本文无利益相关。 [皱眉] [皱眉] [皱眉]

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    是的,希望理想公关部看到本文迅速给我打钱! [呲牙]

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  • 增程的发动机比较适合作为电池的保险,常跑高速且在乎油耗还是适合买插混。

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    说的是。

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  • 目标函数的定义域是什么?

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  • 最好就是大电池(500-800续航)+小油箱(300-500公里续航)。

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    需要电池成本和体积下降,技术突破指日可待!

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  • ***混动最省油的就是电混,增程一定不会比混动省油。但是为什么高端车型没有电混,那就是因为增程虽然油耗比电混高,但是体验无限接近纯电,你认为买得起豪车的人在乎多一个油的油耗?

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  • 电池寿命?三点技术?机械素质?
    耐用性?

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    机械素质再差也有国产车那么多年的经营,就算差,用没问题,车体耐用性参考国产车几万的用10年15年一点没问题啊。你一定要比20年,30年可能是差点。电池谁家也没怎么突出的强吧。其他二电,差了的话无非电耗高点。日常足够用了。真真够了,参考200公里满足日常需求。当然指南方,冬天也能有个150。北方就算了。

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    北方不知道多冷,100公里估计要买200公里续航的。

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  • 感觉捅了黑子马蜂窝了,大家多讨论,我看看有没有什么有营养的高水平问题,再写篇统一回复,技术问题共同学习共同进步。 [得意]

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  • 增程那么牛,为啥还搞纯电?棺车

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  • 可拉倒吧,五菱迷你车顶加个柴油发电机组你告诉我这是最优解?能量守恒会告诉你真费油 [喷水] [喷水]

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  • 最大的问题是卖的太贵了。。。

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  • 花8元的油,充1.5元的电(一般一升油发电3度)然后你说先进。
    还说等15w的固态电池出来就解决大问题了

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    同样车重同样发动机,同样路况下,一升油直驱能跑的距离是要远小于一升油发出来的电带动电机跑的距离的

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  • 电池那么一点,就在那干吹

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  • 卖不动了吗,开始尬吹?

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