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[技术杂谈]PHEV节能原理及趋势分析

[技术杂谈]PHEV节能原理及趋势分析

文章起源于一个问题“插电式混动不充电时,油耗能做到不插电混合动力的水平吗?”由于市场上很少同一款车既做插电混动又有不插电混动的车型,回答这个问题比较难。而且市场上那么多PHEV工信部认证油耗2L/100km也确实与广大车主的认知落差太多,被群众吐槽是应有之意!

但是只是吐槽不进行深度思考也不是一个好事情,客观来讲插电混合动力汽车还是有一些节能的效果的,不能因为某些奇葩政策的政策反而招黑。所以我一直在思考怎样说清楚这个事情,直到灵光一现卡罗拉双擎和双擎E+不就是很好的对象吗。

参数比较如下图:

相比于卡罗拉双擎的1度电的镍氢电池,卡罗拉双擎E+采用10.5度电的三元锂电池。重量增加了将近100kg,那么油耗变差了吗?不能比工信部油耗1.3L/km,车主油耗平均双擎E+以0.6L/km的微弱优势胜出,从节油比例来讲12.8%也不少了最起码可以说是平分秋色吧。

那么为什么双擎E+重量增加后依然可以维持油耗优势呢?

首先,纯电优先模式下,油耗为零的客观事实是存在的。根据丰田在日本的统计,日均行驶里程在30km以下测车主,纯电模式占比非常大,一直到日均70km纯电的行驶距都占相当比例。但是日均100km+的车主,就不推荐PHEV了。这个与美国的数据(Utility Factor)特征描述也是大同小异,63%的单次出行里程低于40mile(64km)的人受惠于纯电行驶带来的节油效果。



其次,电池容量扩大了10倍不止,电池的SOC的可调范围大幅度提升。在不充电的情况下,电力的吞吐也可以更加强力。比如双擎系统有一个特别的B档(brake),就是在山路长下坡的情况下,回收的电量会超过电池的容量,特意让电量浪费掉的档位。这部分能量,在双擎E+上就可以被储存起来上坡的时候用上(虽然双擎E+设计上B档也没取消)。


那么为什么不再把EV续航里程做的长一点呢?大家都知道,丰田是个特别精(ji)益(zei)管理的公司,小算盘打的好。不仅仅是迎合补贴政策,根据他们的测算纯电里程超过27Km(认证里程*75%)之后,电池成本的增加开始超过节省的汽油费用,经济上不划算了。但是这也是基于目前供应商的三元锂的成本计算,在引入BYD等中国供应商之后,摊薄成本也不是不可能。

而且根据欧洲的油耗法规,油耗测试已经从NEDC工况转到WLTC工况(我国目前还是油耗NEDC排放WLTC),要求在WLTC工况下续航50km以上。根据最新资料欧洲上市的BMW X5插电混动已经从9.2kWh升级到了24kWh。不管从经济性还是法规的必要性,我觉得下一代系统上增加电池容量应该是一个大趋势,PHEV的EV节油效果可以进一步发挥。

我国暂时是排放按照WLTC循环,油耗还是NEDC要求50km以上,但是如下图我们对B状态油耗(即电量平衡模式油耗)要求也在提升,要比油耗限值低于55%才能拿全补贴。

所以PHEV即使不充电,技术要求也是在B工况(电量平衡模式)有优秀的油耗表现。最大的问题是纯电工况的续航里程可能还是有点短,不能满足部分客户的纯电需求才被吐槽。大的方向是不会改变,主要还是靠技术进步取得电池成本和重量的平衡。不能单纯堆电池,大的电池成本增加,如果价格增加普通客户不可能选择插电混动,而企业吃下这部分的亏损也不现实。我们还以卡罗拉为例讲,插电的双擎E+比双擎版本贵5万元以上,购买插电混动节省的油费要开20万公里以上才能取得平衡。非限牌城市的普通用户完全没必要购买插电版本,为了技术进步一线城市的绿牌等限制政策还是有短期存在的必要。

编辑于 2019-10-22

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