节能汽车是中国面向未来15年以上的汽车产业计划中非常重要的产品种类。
在2016年第一版节能和新能源汽车技术路线图中,政策制定者提出2020年、2025年和2030年三个节点、节能汽车市长/市场份额计划目标分别为30%、40%和50%。去年10月更新的第二版节能和新能源汽车技术路线图中提出了到2035年节能汽车达到50%城市份额的目标。
节能汽车是指以内燃机为主要动力系统,综合工程燃料消耗优于下一阶段目标值的非插电混合动力汽车。国内市场上可以买到的节能汽车主要是欧洲、美国和中国大陆汽车企业推出的配备48V电机的轻型混合动力车(MHEV)、本田IMMD和丰田THS混合动力系统汽车(HEV)。
但是现实很骨感。2020年国内数百家MHEV和HEV累计销量约为74万台,仅占3.7%。今年上半年MHEV和HEV销量没有明显好转,比亚迪DMI插头混合动力由于牌照、购置税和购买成本低而突然出现。
节能汽车技术路线有问题吗?笔者认为并非如此。今后很长一段时间内,内燃机是汽车不可缺少的核心动力单位。最近国庆假期纯电动车排队充电4个小时就证明了这一点。
需要说明的是,电动车排队充电看起来是辅助措施不健全的问题,但毕竟是技术问题。电动车想像燃油车一样快速轻松地补充能量,不仅需要电动车电池、电控、充电技术的进步,还需要电网的升级。随着电动车数量的增加,类似的问题会进一步增加,短时间内很难缓解。
那么,为什么节能汽车没有随着企业密集产品的推出而迅速增长呢?笔者认为,在于成本、经验、年费效率三个方面。
以48V电机为主体的轻型混合动力系统是目前承载量最大的技术方案,结构比较简单,添加的零部件不多,主要是车辆怠速和刚开始时优化。简而言之,车辆在怠速和刚开始时是用电驱动的,在以后的行驶状态下是用油驱动的。理论上,MHEV比等量燃料车每100公里可以节省0.7升至1升油。
业界内对48V MHEV技术方案非常乐观的研究机构IHS Markit发表了一份报告,称48V将在中国市场迎来高速增长,到2025年相关车型销量将达到1050万辆。
但实际上,由于发动机频繁启动和启动引起的振动和噪音问题,以及纯电动模式下空调冷却效果减弱的问题,很多车主在使用过程中上车后往往会关闭48V系统,使发动机启动停止功能保持关闭状态。现实的效果是,48V系统没有充分达到省油的目的,增加了车主的不满。因此,在整个2020年,中国搭载48V系统的MHEV车型的总销量为33万辆,约占1.6%。
相反,丰田和本田的HEV可以说是“真香”。本田IMMD和丰田THS系统的缺点都是省油效率突出,没有发动机经常启动的噪音振动问题,燃油车和混合动力车购买价格相差2-3万韩元。换算成收费,相当于3年左右的费用支出,使对费用敏感的用户望而却步。
最近东风日产公布了“100%燃料发电、100%纯电力驱动”的电子动力技术方案。与欧洲汽车企业基于P2体系结构制造的PHEV不同,与两块田地原路返回的混合技术不同,e-POWER创造了完全不同的“机器混合”形式。与通过离合器或行星齿轮制造的正电HEV车型不同,日产e-POWER结构很简单。由汽油发动机驱动发电机发电,将电力储存在电池中,电池电力直接由逆变器驱动电机,驱动电机驱动车辆。
在这种操作逻辑下,e-POWER系统实现了100%纯电动行驶。发动机总是在最经济的工作区间,所以只要以一定的速度给电池充电就行了。同时,e-POWER不需要充电,减少了充电的麻烦。不需要大型电池套件,只配备1.5千瓦时容量的小型电池,可提高制造成本。技术困难在于,需要高效、省油的内燃机、高效的电动机、支持快速充电的电池和能量控制逻辑系统。
在日本JC08工程测试中,搭载e-POWER的Note车型实现了100公里2.68升燃油消耗业绩,与同级丰田Vitz一样,在日本JC08工程中,THS混合的100公里燃油消耗为2.91升。
过去几年,日系混动车在油耗方面受到称赞,但复杂的机械设备、高昂的电池成本、日系混动的价格不是亲民,在一定程度上制约了日系混动的发展速度。E-POWER的成本更高,因此可以取得更大的突破。
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