再再谈PHEV技术哪家强之丰田Vs比亚迪

本文为笔者撰写的第3篇,日本丰田Vs中国比亚迪新能源技术对比稿件。这也是即2015年11月撰写的《混动技术哪家强之丰田Vs比亚迪》、2016年6月撰写的《再谈丰田Vs比亚迪 之新能源技术哪家强》之后的第3篇稿件。

本文重点就一汽丰田制造的卡罗拉PHEV车型的插电混动技术与比亚迪制造的秦Pro DM车型的插电混动技术,进行全向深度研判。

混动技术哪家强之丰田Vs比亚迪:

丰田在的新能源技术在军用和民用上的成就最先获得世界范围的认可。比亚迪在新能源技术民用层面的领先优势将会逐步被更多家单位认可。

“丰田的再好都是别人家的孩子,比亚迪的再差也是自己的娃”。谁强谁弱暂且不提,但是5年、甚至10年后,比亚迪必将逆势而起,为中国汽车工业、国防工业和全新产业结构调整贡献自己的力量。

再谈丰田Vs比亚迪 之新能源技术哪家强:

丰田新能源技术并未在中国市场获得政策层面的支持,但是延续传统车市场的口碑优势。至2018年,中国市场政策导向力降低至或可被忽略时,利用全新引入的插电式混动汽车,在售价、性能、质量、口碑、服务层面的优势,或将成为中国新能源市场最具杀伤力的车厂。

比亚迪开拓中国新能源市场起步早于任何品牌,只要在研发策略和制造水准保持稳定、循序渐进的提升质量和产品口碑,这些优势足以支撑比亚迪拉开与竞争对手在市场份额上的优势。但是面对2020年之际,众多合资品牌的强力冲击,就不能单靠技术优势来弥补了。

对于丰田与比亚迪在新能源技术的比拼,现阶段在全球范围内丰田胜出、在中国市场比亚迪全胜;在未来2020年,丰田仍然延续自己独家优势,好在比亚迪在各方面也迎头赶上,否则其差距或将被拉大;在中国市场,丰田与比亚迪的比拼将进入刺刀见红的地步。

1、丰田系混动技术迭代路线解析:

丰田混动系统从1997年开始搭载在第一代普锐斯上面使用,因此普锐斯也是世界上首款量产的HEV混合动力车型。

2009年第三代普锐斯上市,第三代普锐斯搭载丰田最新混动技术,发动机由原来的1.5L提高到1.8L,依旧采用阿特金森循环,发动机输出功率为73千瓦,电机组最大输出功率为60KW,目前国内生产的雷凌、卡罗拉双擎便是基于第三代普锐斯上面搭载的丰田混动系统。

2012年第一款插电混动版本普锐斯在日本上市销售。插电版本的普锐斯电池容量增加为5.2度电,理论纯电续航仅为20公里,并且由于THS混动结构限制,60千瓦电机最高转速仅10000转/分,无法支持较大功率输出的纯电模式,仅能在较小油门情况下纯电行驶,深踩油门发动机将自动介入。

丰田在2016年12月正式发布了全新TNGA全球架构平台,第四代普锐斯是该平台的首款车型,丰田第四代混动系统相比第三代在E-CVT上有着较大的改变,E-CVT内部双电机的布置方式由同轴改为平行。国内即将上市的卡罗拉插电混动版本也将部分搭载该PHEV混动技术。

2、2018年上市的一汽丰田卡罗拉PHEV技术状态:

在分析卡罗拉插电混动技术之前有必要先介绍一下丰田的THS混动系统,笔者之前深度测试的雷凌双擎便是基于丰田THS II混动系统,THS II通过E-CVT行星齿轮组有效组合了串联式和并联式驱动形式,发动机的动力一部分直接驱动车轮,另一部分被用于发电,其使用比例通过行星齿轮结构自由调节。

不过丰田THS混动系统如果要升级为插电混动版本并不是简单的像本田的I-MMD系统一样增加电池就可以实现的。由于THS混动结构限制,驱动电机无法大功率单独放电驱动车轮,因此在新款丰田插电混动版本的车型上,E-CVT行星齿轮结构必须要进行很大的改变。

因此新一代普锐斯上搭载的丰田混合动力系统驱动电机的减速机构转而采用平衡轴齿轮的方式,相当于,MG1电机、MG2电机横向布置,由之前的同轴改为了平行轴。

上图左边是上一代的变速箱P410的截面,右边是最新的P610的截面。卡罗拉PHEV和国外的普锐斯PHEV一样追加了单向离合器,可以在MG1、MG2电机同时参与驱动时,实现动力的同步输出。相比于之前的同轴结构拥有更大的电机输出功率,从而可以让丰田插电混动车型能够单独以纯电模式达到120公里每小时以上。

国外版本的普锐斯PHEV搭载了容量为8.8度电的锂离子电池,根据广州车展上一汽丰田的信息可知,国产卡罗拉PHEV车型将会搭载8度电左右的三元锂电池,纯电续航仅支持55公里左右,因为国内新插电混动车型政策为只需要纯电续航超过50公里即可拿到新能源补贴。

国内即将上市的卡罗拉PHEV在底盘平台方面和最新一代普锐斯PHEV不同,国外最新款普锐斯PHEV采用了丰田最新的TNGA平台技术。TNGA平台的一个重点变化是将搭载丰田第三代混动系统车型(例如雷凌双擎)的动力电池布置在后排座椅下方,以免影响行李厢空间。整体而言丰田的TNGA平台还是以"技术牵引”为车型设计模式,过于注重HEV车型的产品布局,对于新能源版本的PHEV重视不够。因此当普锐斯PHEV版本由于电池容量更大的原因,依旧会蚕食大部分后备箱的空间。相比于比亚迪秦PRO的“型号牵引”设计模式,从设计之初就从技术难度最大的插电混动版本车型入手,最大限度的整合与优化车型结构和技术,对于保证车辆的性能与均衡性起到了非常大的帮助。

而且国内即将上市的卡罗拉PHEV车型,由于基于TNGA架构打造的下一代卡罗拉还没有正式发布上市,作为现款卡罗拉车型的PHEV版本也并非丰田的主打车型,所以应该是暂时无缘同步国外TNGA平台技术了,因此即将上市的卡罗拉PHEV车型应该只能在现款HEV的基础上,采用第三代普锐斯技术平台,结合第四代普锐斯身上丰田部分最新的技术,制造出卡罗拉PHEV这种并不“完美”的车型。

以节油为目的,因此对于驾驶性能方面进行了一定的妥协。比如笔者之前长测的雷凌双擎车型,动力还不如同款搭载1.2T涡轮增压发动机的燃油版雷凌更快。而卡罗拉PHEV同样搭载一台采用阿特金森循环1.8L发动机,输出功率为73千瓦,电机组最大输出功率为53KW,电机功率相比HEV版本还要更小。因此可以猜测卡罗拉PHEV版本动力依旧孱弱,笔者深度测试的雷凌双擎虽然转向手感和底盘调教足够运动,但是由于动力的先天缺陷,其实在驾驶性能方面并没有太大的优势,反而由于悬挂过于运动,当遇到颠簸路段,整体舒适性很糟糕,如果卡罗拉PHEV还会这种调教的话,应该会让消费者失望。

全新一代秦Pro DM搭载1.5T发动机和电机能够同时迸发出217kW的最大功率,479牛米的最大扭矩,百公里加速仅需5.9秒,这种性能表现对于一台家用轿车而言实属惊艳,即使在纯电模式下,输出功率为110千瓦的电机也可以给驾驶者带来足够的动力支持。在底盘调教方面,在吸收之前老款秦参与CRC拉力赛的调教经验的前提下,再由前奔驰底盘专家汉斯•柯克领衔的比亚迪国际化造车团队针对于秦Pro DM版本的配重,专门调校出相匹配的悬挂特性,带来兼具舒适性与运动性的驾乘体验。因此比亚迪第三代DM技术以及让秦Pro DM成为家轿性能的标杆之一,具备进阶高性能车领域的实力。

3、比亚迪插电混动技术迭代路线解析:

2008年比亚迪第一代插电混动版本车型F3DM正式上市,这也是全球首款量产的PHEV车型。

2013年比亚迪第二代插电混动版本车型比亚迪秦正式上市,其最突出的亮点即比亚迪秦DM百公里加速仅需5.9秒,对于当时还在发动机动力苦苦挣扎的国产品牌无异于晴天霹雳,打破了众多消费者对于国产品牌性能的质疑。

2017年比亚迪秦100正式上市,同样基于第二代DM技术,纯电续航里程提升至100公里。在电池布局上面,后备箱的电池组通过T型布局整合在底盘上面,完全释放了后备箱空间。秦100还升级了电池温控系统,具备电池水冷高温散热功能。

2018年9月,基于全擎全动力平台BNA打造的秦Pro,覆盖了燃油版、插电混动版和纯电动版三种驱动形式,这是国产品牌中少见的以型号牵引的平台设计研发模式。

何为型号牵引设计模式呢?首先需要标定出全新车型所应具备的技术与战术需求,然后在研发相应的分系统,并进行整合。因此秦PRO DM车型,虽然动力总成方面与燃油版本和纯电动版本有差异,但是整体设计与调教的大方向是趋于一致的,相比于前代车型有着非常巨大的进步。但是,这种研发模式投资大、风险大、周期长,对厂商技术储备和调校经验需求高。

备注:

2014年-2015年两届CRC赛事,比亚迪派出以量产状态秦改装的CRC赛车。

2016年CRC赛事,比亚迪派出由工程院提供的秦+测试车改装的CRC赛车(搭载秦100量产车使用的“T型”动力电池、换装第2种技术状态多连杆独立后悬架)。

2017年CRC赛事,比亚迪梦想车队引入了由秦100量产车为基础改装的CRC版赛车。真正意义的CRC版秦100赛车,不仅保留了1.5Ti增压发动机(最大输出113千瓦)、前驱动电机(最大输出110千瓦)、6前速干式双离合变速器等基本配置,更继续使用具备水冷散热功能的“T型”动力电池、以及前后镁铝合金材质的独立悬架。

比亚迪秦征战CRC并不是所谓的玩票,或展示自身实力。整车以民用状态参赛主要是为了积累更多经验,以及考证车辆原有状态下的稳定性。高负荷的比赛环境让原车问题进一步放大,因此造就了比亚迪秦100车型,为后续研发制造比亚迪秦Pro DM打下坚实基础,更加完备的解决方案让产品更具优势,辅以高性价比的丰富配置,让比亚迪秦在民用市场竞争中优势越发明显。

4、比亚迪秦Pro DM核心技术分析:

目前为止,比亚迪第三代DM技术已经搭载与比亚迪宋、秦Pro DM以及全新一代唐DM车型上面。秦 pro车族采用更高端的“型号牵引”模式设计,“单一车型,多种动力”策略的全新车族。将燃油版、电动版和插电混动版本车型所需要的技术设定通盘考量,以此为车型长宽高、轴距、前后轴荷、电驱动系统、高低压控制系统、动力电池系统以及整车和分系统轻量化等技术,进行重新研发和适配。

比亚迪秦Pro DM搭载的第三代插电混动版本车型代表比亚迪目前搭载的最高技术水平,设计结构更加复杂,匹配系统更加紧凑。基于第三代DM技术架构能够实现三种动力布局,在动力、经济、平顺、静音性方面进行了全方位的升级。

全新秦Pro DM为前1.5TI汽油机和前110千瓦驱动电机额外增加了1组15000r/min高转速的BSG启停电机,纯电续航能够保证行驶80公里。依旧能够保证媲美性能车加速的5.9秒破百的能力。之前的DM2的插电混动车型在馈电状态下的行驶质感和油耗方面也是全新秦Pro DM技术升级的重点。

上图为比亚迪自行研发和制造,并批量装载至秦Pro DM的BSG启停电机。这套编号为TZ130型的BSG电机最高15000转/分,功率为25千瓦,采用水冷散热(与控制器串联)。最大用途不仅为汽油机提供启停功能伺服,行驶中为动力电池充电,还可以用于提升驾乘感受。在车辆以全电驱动模式行驶中,需要汽油机介入时,这组BSG电机将会将转速提升至800转/分,然后带动汽油机启动,降低震动冲击并辅助换挡。

在车型轻量化方面,秦Pro DM车型作为秦Pro车族的一员,在车型平台层面据针对前部混动系统、中置动力电池组件、两种技术状态的后悬架等方面进行了轴荷的适配和均衡材料轻量化。正是由于秦Pro车族以型号牵引的设计模式,依旧能够保证整车在轻量化方面优异表现。

在新能源汽车核心零部件方面,IGBT是电动汽车的核心零部件之一,新能源车的高压系统中关键电路需要开关元器件来实现。比亚迪秦PRO DM的装备的前驱动电机,BC系列电动空调压缩机的变频和加热系统,汽车的转向助力系统,还有OBC充电/逆变系统,都要用到IGBT。比亚迪IGBT 4.0芯片的综合损耗相比当前市场主流产品降低了约20%,使得整车电耗降低。以秦PRO DMDM为例,在其他条件不变的情况下,采用比亚迪IGBT4.0较采用当前市场主流的IGBT芯片,百公里电耗少约3%。

比亚迪第三代插电混动技术体现了中国在新能源领域,特别是PHEV技术的实力新高度,而对于用户而言,比亚迪DM3技术为其带来了远超级别的综合高性能体验。

5、卡罗拉PHEV与秦Pro DM综合实力对比分析:

以上为笔者针对丰田插电混动与比亚迪插电混动系统基于技术层面的分析,由于笔者之前长时间驾驶过丰田雷凌双擎和比亚迪秦两款车型,因此接下里笔者从技术和消费者的角度对卡罗拉PHEV和秦PRO DM两款车型进行综合实力的对比分析。

使用成本层面:

丰田混动系统是走提高发动机热效率和电机之间协同来降低油耗的路线。相比于比亚迪这种归属于新能源汽车范畴的插电混动系统而言从根本上就区分开来。很多人乐意拿丰田HEV车型和比亚迪这种插电混动车型进行对比,其实就笔者长期使用而言,丰田雷凌或者卡罗拉双擎虽然使用条件限制较少,但使用成本最低也需要百公里4.5L左右,而插电混动系统和使用环境有关,更多的是提倡消费者“短途用电,长途用油”。如果能够有便利的充电条件,插电混动系统的车型在使用成本上面是比丰田HEV车型更有优势的,不过现实情况就是部分消费者可能没有便利的充电条件,因此HEV车型和PHEV车型的对比其实意义不大,因为并不是车的问题导致的使用成本差异。

但也基于这种使用环境,丰田和比亚迪都在进一步优化自己的产品。丰田因此布局了卡罗拉PHEV车型,而比亚迪秦Pro DM在馈电状态下的油耗水平也得到了极大的优化。卡罗拉PHEV官方正式公布的B状态下混动工况油耗同样为百公里4.2L,不过PHEV车型相比HEV版本还要更重100多公斤,因此实际油耗数据是否准确还需要上市后实际测过才知。而比亚迪秦PRO DM由于适配全新的25KW的BSG启停电机,在充电效率上面也有了明显的提升,经过实测,即使在搭载1.5T涡轮增压发动机的情况下,B状态混动工况油耗为5升。两款车型即使不充电的情况下油耗差距并不大。不过由于秦Pro DM搭载容量更大的电池组,纯电续航能够达到80公里,相比卡罗拉PHEV的55公里更长,因此秦Pro DM在短途用电的行驶过程中比丰田卡罗拉PHEV车型更加有优势,能够尽可能的减少燃油的使用。

驾驶性能层面:

丰田混动系统主要以节油为目的,因此对于驾驶性能方面进行了一定的妥协。比如笔者之前长测的雷凌双擎车型,动力还不如同款搭载1.2T涡轮增压发动机的燃油版雷凌更快。而卡罗拉PHEV同样搭载一台采用阿特金森循环1.8L发动机,输出功率为73千瓦,电机组最大输出功率为53KW,电机功率相比HEV版本还要更小。因此可以猜测卡罗拉PHEV版本动力依旧孱弱,笔者深度测试的雷凌双擎虽然转向手感和底盘调教足够运动,但是由于动力的先天缺陷,其实在驾驶性能方面并没有太大的优势,反而由于悬挂过于运动,当遇到颠簸路段,整体舒适性很糟糕,如果卡罗拉PHEV还会这种调教的话,应该会让消费者失望。

秦Pro DM 延续了之前秦车型加速迅速的优点,搭载1.5Ti发动机和电机能够同时迸发出217千瓦的最大功率,479牛米的最大扭矩,百公里加速仅需5.9秒,这种性能表现对于一台家用轿车而言实属惊艳,即使在纯电模式下,输出功率为110千瓦的电机也可以给驾驶者带来足够的动力支持。在底盘调教方面,在吸收之前秦参与CRC拉力赛的调教经验的前提下,再由前奔驰底盘专家汉斯•柯克领衔的比亚迪国际化造车团队针对于秦Pro DM版本的配重,专门调校出相匹配的悬挂特性,带来兼具舒适性与运动性的驾乘体验。因此比亚迪的第三代DM技术,让秦Pro DM成为家轿性能的标杆之一,具备进阶高性能车领域的实力。

实用舒适层面:

丰田品牌在HEV车型的重视程度明显要高于PHEV车型,因此在国内HEV车型以及上市两年多的时间,才宣布明年上市卡罗拉、雷凌的PHEV版本。但尴尬的是即将上市的卡罗拉PHEV版本无法使用丰田全新TNGA平台技术,因此只能沿用老款车型HEV的底盘架构。但老款卡罗拉HEV车型有一个绝对的硬伤,由于卡罗拉HEV车型也是单纯的基于“油改电”模式,电池只能放在后备箱,因此整体后备箱空间被侵占了许多,严重影响到后备箱的装载能力。而卡罗拉PHEV版本电池容量更大,在老平台的基础上只会更加影响后备箱的使用,并且由于电池重量的增加,一定程度上破坏了车辆配重的整体平衡,影响车辆的舒适性。

TNGA平台最重要的变化是将混动车型的动力电池布置在后排座椅下方,以免影响行李厢空间。不过由于丰田更加重视HEV车型,因此最新的TNGA平台对于PHEV车型也没有做到最大程度的适配,从设计之初就仅以燃油版车型和HEV版本车型为主,因此搭载全新TNGA平台的普锐斯PHEV车型还是会由于电池问题侵占后备箱空间。

比亚迪秦Pro采用全擎全动力平台,即更高端的“型号牵引”模式设计,将燃油版、电动版和插电混动版本车型所需要的技术设定通盘考量。而丰田采用“技术牵引”的设计模式采用的是在现有技术体系和成熟的分系统总成基础上,进行性能提升,并在改进的载具(底盘)进行二次融合。比亚迪从秦100开始,用T型电池设计方案把电池镶嵌在底盘上,并且换装铝合金材质的多连杆悬架,而秦Pro DM则采用平铺的方式把电池集成在底盘上,后排中间的隆起和后备箱的空间利用方面相比于卡罗拉HEV和PHEV车型有着明显的提升。因此秦Pro DM版本相较于丰田卡罗拉PHEV在实用舒适性方面更加出众,这也是建立在比亚迪车型平台设计领先的必然结果。

笔者有话说:

在笔者过去撰写的稿件中指出:如果家中具备良好的充电条件,那插电式混合动力车型是最优的选择,PHEV最大的优点就是“短途用电,长途用油”,在市区通行中享受纯电动汽车的极佳的驾驶感受和使用成本,在长距离通行的情况下也不必担心里程焦虑问题。但如果家中不具备充电条件,笔者建议大家宁愿购买丰田普通燃油版车型也不要选择HEV版本,除非用于从事网约车。就笔者使用雷凌双擎的经验而言,同样配置下,燃油版车型相比于混动版车型差价大概在两万多,但是他们油耗差距仅为2毛钱左右,因此需要消费者行驶里程至少在10万公里左右才能补回差价,因此那种想通过省油来弥补差价的想法是不太现实的。特别是笔者认为丰田的HEV车型相比燃油版本在驾驶质感方面没有想象中差距那么大。

因此,丰田在广州车展展示了其研发的插电混动版本车型,而比亚迪作为深耕新能源汽车技术的国产品牌,早已在插电混动版本车型的研发中形成了自己的技术体系,作为国内插电混动车型销量的绝对第一,通过不断的技术迭代与升级,在技术和成本面前,笔者认为比亚迪能够在与国外品牌布局PHEV车型的竞争中占据上风,不过,新能源汽车市场目前毕竟还相对较小,各家厂商应该努力一致的以扩大新能源汽车市场为主,提高广大消费者对于新能源汽车的认可程度。

阅读延伸:

卡罗拉PHEV,作为一款基于传统燃油车平台、经过HEV改型,并再次修改成PHEV车型,在车型架构上存在先天不足。这也可以被看做是日系新能源技术,从最强的HEV技术和整车,被迫向并不擅长的PHEV技术和整车发展的无奈之举。

秦Pro DM,作为一款基于“型号牵引”正向研发的“三种动力,单一车型”的车型平台,从设计层面就将PHEV、EV和燃油车型所需的不同技术需求进行统筹。比亚迪从第1代F3DM的“节能”驱动架构,向第2代秦的“节能”与“性能”驱动架构转变,是基于动力电池、电驱动以及传统动力总成架构的全部自主化。第3代秦Pro DM的技术则在“节能”、“性能”基础上,融入了“舒适”需求。通过15000转水冷BSG启停电机的引入,不仅“稀释”了DCT变速器固有的换挡冲击、提升了舒适性,还增加了不同工况行车馈电的效率。

丰田在电驱动技术领域从原本擅长的HEV,向不擅长的PHEV转向的卡罗拉PHEV综合效能,将远不如始终坚持PHEV路线的比亚迪的秦Pro DM。

文/新能源情报分析网(换个角度看车市)宋楠

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