最近雷諾發(fā)布一項由小型汽油發(fā)動機和新式小型電機組成的混合動力傳動技術(shù)，在混動車技術(shù)不斷進步，那么自主品牌技術(shù)處于什么水平呢？下面先介紹雷諾最新的混動技術(shù)。

　　法國雷諾公司（Renault）在巴黎舉辦了“Innovations@Renault”活動，發(fā)布了在今后具有重要意義的幾項新技術(shù)。其中之一是由可以使用液化石油氣（LPG）的小型汽油發(fā)動機和新式小型電機組成的混合動力傳動技術(shù)，該公司已宣布，將在2015年將這項技術(shù)運用于量產(chǎn)車。該技術(shù)與雷諾2014年在巴黎車展上發(fā)布燃效為100km/L的概念車“EOLAB”時介紹的技術(shù)基本相同。

　　圖1：小型電機

　　新式小型電機的輸出功率為65kW，扭矩為220N·m。在性能不變的前提下，將體積減小了10％（圖1）。通過對過去使用的多個模塊進行整合，省去了外部電源線。與小型純電動汽車（EV）“ZOE”相同的Chameleon充電器和接線盒在新式動力電子控制裝置中實現(xiàn)了一體化，使體積減小了25％。電機的冷卻采用空冷方式，動力電子控制裝置的水冷系統(tǒng)也有所簡化。除了重新設(shè)計逆變器，降低了耗電量之外，還通過改進電子管理系統(tǒng)，使其能夠使用容量為3kW和11kw的軟電纜，從而縮短了充電時間。

　　汽油/LPG發(fā)動機系統(tǒng)由怠速停止機構(gòu)、制動再生功能、帶環(huán)保模式的渦輪增壓三缸發(fā)動機組成（圖2）。與汽油專用發(fā)動機相比，燃料消耗量低25％，二氧化碳排放量低10％。與過去的LPG發(fā)動機相比，燃料消耗量也降低了20％。但找出渦輪增壓與LPG壓力的合理平衡點、在駕駛員不經(jīng)意的狀態(tài)下最大限度活用LPG模式一直是該系統(tǒng)面臨的技術(shù)課題。

　　圖2：汽油/LPG發(fā)動機

　　在此次活動上，雷諾還介紹了弱混合動力柴油車項目“HYDIVU”、小型雙沖程柴油發(fā)動機項目“POWERFUL”，以及以“Twizy”為原型的配送用小型EV項目“VELUD”等。

　　HYDIVU項目的目標是推動行駛距離長的小型商用車實現(xiàn)柴油混合動力化，以降低維持費（圖3）。試制車以休旅車“Master”為原型，配備雙渦輪柴油發(fā)機“ENERGY dCi 165”。將輸出功率為10～12kW的48V起動發(fā)電一體機與變速箱集成到一起，利用該一體機增加扭矩，減輕了發(fā)動機負載。并且將該一體機配置在盡可能靠近車輪的位置，使制動時的能源再生最大化，以此提高了效率。再生的能源用來為48V電池充電。

　　圖3：HYDIVU項目

　　雷諾開發(fā)出了符合這一概念的可變噴嘴渦輪增壓器，以及通過優(yōu)化齒輪比降低巡航時發(fā)動機轉(zhuǎn)速的“低速化”技術(shù)。扭矩的顯著性水平是從1000rpm開始，操控穩(wěn)定性在所有轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)保持不變。通過使用鋼活塞降低了內(nèi)部摩擦，在250MPa的燃料噴射壓力下，尾氣排放量減少了25％。通過采用上述技術(shù)，在長距離行駛時，燃耗最多可降低10％。

　　POWERFUL項目的目標是開發(fā)用于小型車的雙沖程雙缸發(fā)動機（圖4）。四沖程柴油發(fā)動機的熱效率勉強能夠達到35％，而大型集裝箱貨船通常采用的雙缸發(fā)動機的熱效率為50％。正在開發(fā)的新式雙缸發(fā)動機的尺寸僅為雷諾現(xiàn)有1.5L柴油發(fā)動機的一半，重量不到40kg，適用于小型車輛。配備機械增壓器和渦輪增壓器，輸出功率為35～50kW，扭矩為112～145N·m/1000rpm～。在初期測試中，新式發(fā)動機的前景得到認可，但今后還需提高性能。該發(fā)動機得到了歐盟提供的貸款，是與法國、捷克、西班牙等18個合作伙伴合作開發(fā)的。

　　圖4：雙沖程柴油發(fā)動機

　　圖5：VELUD項目

　　VELUD項目的目標是使城市中的配送車輛實現(xiàn)EV化，采用的原型車是雙座小型EV“Twizy”。該項目還將開發(fā)從指定發(fā)貨區(qū)到最終送貨點，全程管理配送車輛、平臺和集裝箱的系統(tǒng)（圖5）。

　　筆者針對各方觀點，從PHEV定義、工作模式、標桿車型和發(fā)展趨勢等方面對PHEV進行分析，以此了解自主品牌汽車混動技術(shù)發(fā)展水平。

　　1)PHEV定義及特點

　　顧名思義，PHEV就是帶有外接電源充電裝置的混合動力汽車，由于需要外接充電、電池為能量型或混合型，與強混的功率型電池不同；由于需要純電動行駛，電機輸出功率需求較大且動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須具備純電工況，整車冷卻和潤滑系統(tǒng)在純電動工況時能適時工作。

　　PHEV包括CD(能量消耗) 和CS(能量維持階段)。CD階段除再生制動外SOC(荷電狀態(tài)值)持續(xù)降低，發(fā)動機和電機工作與參數(shù)匹配相關(guān)，當電機功率匹配較大時，該階段通常為純電動工況；但當電機相對較小且處于急加速和爬坡工況，或者動力系統(tǒng)冷卻和潤滑需要發(fā)動機開啟時，發(fā)動機在CD階段仍然需要工作；CD階段純電動續(xù)駛里程差別較大，例如4.4kWh的豐田Prius僅為26km、16kWh的沃藍達為64km、13kWh的比亞迪秦為70km；新國標要求乘(商)用車60(40)km/h勻速行駛純電動續(xù)駛里程大于50km、才能獲得免購置稅等政策優(yōu)惠。CS階段主要是維持SOC平衡、與強混控制相同，但為了防止“背電回家”、SOC控制目標不應太高(例如30%、強混目標點通常為50%左右)，SOC目標點同時要考慮到電池充放電效率。

　　表1 PHEV與強度混合動力比較

　　PHEV與強度混合動力比較如表1所示，在參數(shù)配置方面、PHEV具備純電和強混的特點，因此從參數(shù)匹配總結(jié)出：PHEV=純電動+強混。與強混相比，PHEV電功率比相同或增加，盡管在質(zhì)量上稍有增加、但在CS階段其節(jié)油率應不低于強混，即節(jié)油率應大于30%以上。

　　2)PHEV工作模式

　　圖2是兩種典型的PHEV動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，比亞迪秦與圖2左圖相同。筆者研究團隊制定了圖2結(jié)構(gòu)的工作模式，如圖3所示，根據(jù)蓄電池SOC和駕駛員需求扭矩(根據(jù)踏板開度和車速解析獲得)，即可確定出PHEV的工作模式，縱軸SOC和橫軸需求扭矩之間白色帶寬是為了防止工作模式的頻繁跳變。圖3中SOC1和SOC2在30%左右，SOC3和SOC4在10%左右；SOC大于SOC1以及處于SOC2和SOC3之間的工作模式是最常用的工作模式，可使電池SOC基本維持在30%左右；設(shè)置SOC3和SOC4的目的是為了考慮“Auto”和“HEV”模式下，低速純電動和需求扭矩大(爬陡坡和急加速)等特殊工況的動力需求；但當SOC低于10%時電池不能放電，一方面由于此時電池放電效率低，另外由于電池SOC誤差較大(可達8%)、此時電池已經(jīng)處于無電狀態(tài)。

　　由工作模式可以看出，SOC較大且需求扭矩較小時、PHEV工作于純電動工況；其余工況與強混相同，主要通過E-M(行車發(fā)電)和E+M(電機助力)調(diào)節(jié)作用，在滿足駕駛員需求扭矩的同時、使發(fā)動機工作在高效區(qū)；只有在三處標注黃色區(qū)域PHEV才工作于純發(fā)動機工況，而且此時發(fā)動機的工作效率較高，有別于傳統(tǒng)汽車“大馬拉小車”的工況。

　　因此從工作模式可以總結(jié)出：插電式混動=純電動+強混，即使在不充電狀態(tài)下(SOC維持在30%左右)，PHEV工作于強混而并非傳統(tǒng)汽車模式。

　　3)PHEV標桿分析

　　搜集了國內(nèi)外主流乘用車和客車PHEV的技術(shù)參數(shù)，如表2所示，可以看出各主要廠商PHEV在CS模式的節(jié)油率均大于30%，PHEV客車節(jié)油率高達40%以上，即表明不充電狀態(tài)下節(jié)油率仍然較高。

　　PHEV大巴在CS階段節(jié)油效果非常明顯，各主要廠商在滿足新國標勻速行駛50km的條件下，盡量減小電池容量、減少整車成本，以傳統(tǒng)車價格銷售給公交用戶、用國家補貼的25萬元消化電池和電機增價。正是這一創(chuàng)新的控制和商業(yè)模式，2014年僅雙模混聯(lián)PHEV客車銷量有望突破萬臺、產(chǎn)值上百億元。

　　與PHEV大巴類同，在充電設(shè)施并不完善情況下，PHEV轎車應效仿大巴的控制和商業(yè)模式，加速PHEV轎車的市場化推廣。

　　表2 典型PHEV技術(shù)參數(shù)

　　4)PHEV發(fā)展趨勢

　　表3 PHEV發(fā)展趨勢

　　在2014年11月舉辦的廣州車展上，共展出國內(nèi)外12種PHEV車型，既有高端的保時捷品牌，也有易于推向市場的高爾夫GTE和比亞迪品牌，足以表明各大廠商對于PHEV的市場信心。

　　同時，中國PHEV的市場潛力得到了各大國際廠商的高度關(guān)注，沃爾沃將于2015年上半年在成都工廠量產(chǎn)沃爾沃S60L插電式混動車并投放市場；大眾2018年底前將向中國市場引入8款插電式混動車型，最早的兩款車型將于2015年在中國生產(chǎn)。

　　近期國際電池供應商已將電芯批量售價調(diào)整為220~230美元/kWh，但由于國內(nèi)電池包集成技術(shù)和電池管理系統(tǒng)技術(shù)仍處于起步發(fā)展階段，電池集成后的價格仍然較高；同時由于均衡控制和熱管理等難點技術(shù)尚未解決，僅依靠增加電池容量提高續(xù)駛里程并非最佳方法，而PHEV在里程方面有優(yōu)勢?？萍疾咳f鋼部長在泰達論壇上提出，2020年后可能會取消財政補貼，在無補貼條件下PHEV有價格優(yōu)勢。純電動難點在于電池、電機、充電機和電動附件等零部件，除此以外、PHEV在整車集成與控制方面要求較高，而自主品牌在能量管理、動力系統(tǒng)解耦、發(fā)動機和自動變速箱等方面積累較少，應給予大力支持攻關(guān)。技術(shù)障礙永遠繞不過、必須跨越，比亞迪從逆向分析到正向開發(fā)的成功，特斯拉輝煌與菲斯科破產(chǎn)的強烈反差，足以說明自主掌握核心技術(shù)的重要性。

　　在鼓勵發(fā)展PHEV的同時應該做好檢測、監(jiān)管和認證工作，清華大學教授、中國電動汽車奠基人和資深專家陳全世先生提醒到“插電式混動汽車很容易在技術(shù)上造假，即車企只要在傳統(tǒng)的汽油車后軸安裝一個假電動機就能改裝成插電混動”。應從“坡起”、“EV”、“Eco”、“Sport”、“Auto”和“HEV”等模式對PHEV進行綜合評價，遏制騙補、給PHEV創(chuàng)造良好的發(fā)展氛圍。

　　5)總結(jié)

　　以上從PHEV定義、工作模式和標桿車型等方面對PHEV進行分析和評價可知，PHEV的結(jié)構(gòu)和控制策略決定了其在不充電狀態(tài)下仍是一輛強度混合動力汽車，與傳統(tǒng)汽車相比、此時節(jié)油率仍高達30～40%以上，良好的節(jié)油率應該獲得相應的牌照優(yōu)惠和補貼；財政補貼取消后，PHEV是最具生命力的新能源車型之一；相比于引進國外技術(shù)，自主品牌應堅持自主開發(fā)，突破PHEV整車集成控制和關(guān)鍵零部件等方面的技術(shù)障礙。