陈家诚 林映辉
美国油价低廉,汽车购置成本低,新能源技术在这里似乎没有想象中吃香,插电混动更是难受青睐。在此条件下,美系车厂如何看待插电混动技术?其与欧、日系车厂的插电混动技术有何不同呢?
谁说老美只懂费油
在很多人的心中,提及美系车意味着V8的声浪、直线加速比拼等等,的确,美国油价那么便宜,何必束缚自己的油门踏板呢?但以上所述只是消费者喜好,并非说明美国车企以及政府对于新能源一点不感冒。事实上,早在1993年,美国政府便推出新一代汽车合作伙伴计划,促进企业对于新能源汽车的推动,并且联合多所大学院校针对节油技术作攻关,一度让车辆的百公里油耗水平达到2.94L左右,而这恰好是当下插电混动车型的主流水准!
为了加快插电混动车型的普及,更快让消费者接受,美国政府很早便做准备。在2001年推出的“自由车辆技术进化”政策,便明确提出对购买插电混动车型以及车型生产给予财政支持,之后这些政策随着时间的推移进一步优化,包括2008年的“能源独立与安全法”、2013年的美国“纳税人救助法案”皆有针对这方面内容重新修订,而每个州政府还各自制定了措施。
起步虽早,可脚步未能跟上。根据数据显示,2012年前,美国插电混动的市场份额十分的低,金融危机过后,消费者才重视出行成本以及购车优惠,把插电混动划入购车范畴,而车企也在此刻才陆续推出插电混动重磅车型,在此之前更多是在技术上积累,像福特首款插电混动车型Fusion PHEV便是于2012年亮相,在纯电模式下可达到32公里续航表现,自2013年上市以来,它已成为美国市場销量最高的插电式混合动力汽车之一,在去年销量榜上排名第四。
改造VS成熟VS精致
在一般消费者眼中,插电混动车基本就是一个“PHEV”代名词,大家都一样,都需要充电,但没电也有发动机撑着跑。但实际上,这其中有非常多技术性上的差异,如果要把欧、美、日三国的PHEV做个不同定义的区分的话,我们粗略认为欧系PHEV的特点是“精致”,日系PHEV的特点是“成熟”,而美系PHEV的特点就是“改造”(备注:不代表所有品牌与产品)。
为何这样说呢?相信大家都知道,日系车厂算是发展混合动力技术最早,至今也能提出最先进、成熟产品的,这是因为日本本身就是一个资源匮乏的国度,环境逼得它必须要把每一滴燃油省到最高点。而在技术方面,日系车厂更是各种混动技术兼备,从串连、并联、混联式,到P1、P2、P3电机位,再到插电、BSG、电能管理……一应俱全,如今打造出来的产品,运作起来已经是世界一流的驾驶质感与省油效能,非常成熟、可靠。
欧系车厂其实也很早就有混动技术,但历史上由于没有受到政策、市场重视低调了一段时间,直到近代才又重视起来。不过论技术来说,欧系车厂普遍不像目系车厂玩得那么大鸣大放,科技先进度可以但并非卓越超群,但胜就胜在,欧系车厂很懂得把这些混动包括插电混动技术包装得足够精致、稳定,运作质感衬得上它们的产品定位,好比宝马车厂就是这方面的能手!
相对来说,美系车厂对于插电混动似乎兴趣缺缺,产品大多是在传统燃油汽车的基础上改造而来,发动机舱内空间拥挤,导致安装电池空间有限,电池容量普遍不太大,局限了产品力上升速度,纯电模式续航的提升稍显缓慢。例如如今Fusion PHEV的纯电模式续航也不过52公里,可以说在账面数据的比较下,美系插电混动的表现并不是很突出,并且考虑到美国疆土广阔与热衷自驾游的背景因素,即便充电网络已高速布局,拥有比其他国家更多的充电桩数量,仍有纯电里程焦虑的问题,让插电混动在美国新能源的份额仅保持在四分之一左右,而一半被混合动力占据,剩下的则是纯电动,这总量比例严格来说,的确不算太高。
当市场没能快速增长,新产品的更迭则会放慢脚步,这背后是车企对于技术投放以及成本的抉择,那么美系插电混动岂不难有作为?我觉得大可不必这样片面的判断,美系插电混动技术在完成自己降低排放的使命后,并没有丢失掉太多驾控的本质。而且我们不能一竿子打翻一船美系车厂,相对来说,通用集团对于插电混动技术就算投入蛮多,开发出自家的高性能P3电机+变速箱与全套控制技术,甚至在纯电领域也有着墨。
说起插电式混合动力,可能很多人觉得只是在发动机的基础上加上电动机和电池,使其能纯电行驶几十公里,但最大的意义只是“买车牌送车”,汽车品牌们也为了应付“双积分”政策推出了不少PHEV车型。
真是这样吗?而在国内市场上的众多PHEV车型中,美系又似乎是最不起眼的一群,这是否就代表美国人在PHEV领域毫无建树呢?
以下我们就来看看美国三大车厂的PHEV技术亮点与代表车型,你就知道答案了。
品牌:凯迪拉克
代表车型:CT6 30E
通用的混合动力系统英文简称GRE,和丰田的THS混台动力系统相似,同属“动力分流类型”,都是用以行星齿轮为核心的所谓E-CVT变速箱。但通用的GRE系统侧重于“通用性”,即能应用于集团旗下各种新能源车,包括HEV混合动力(如前驱的别克君越、雪佛兰迈锐宝)、PHEV插电式混合动力(如后驱的凯迪拉克CT6 30E、增程式的雪佛兰Volt)和EV纯电动汽车(如雪佛兰Bolt);而丰田的THS则专注于HEV混合动力,为了控制成本和简化结构,现款的系统中没有采用离合器来控制发动机和电动机之间的连接,好处就是高效之余又能将混合动力车型的成本控制到和燃由版差不多,坏处就是在部分场景有局限性。
举例CT6 30E的混合动力系统来说,它的变速箱中一口气搭载了3套行星齿轮系统和5个离合器,理论上可以实现多达31种工作模式,实际有效的模式有11种,包括4种纯电模式和7种增程模式,堪称最复杂的混合动力系统,但其优点也是明显的:能做到高效率和高性能兼备,由于涉及十分复杂的技术,篇幅所限无法详述。简单来说,整套系统的布局就像一套复杂的电路图,离合器的断开、接台将双电机和发动机的动力耦合成十多种不同的工作模式,像高增程摸式、固定比率增程模式、低增程模式等等。并且它又像传统变速箱的不同挡位能对应不同的工况,一种模式对应—种工况,最终组合成一套能涵盖各种条件的混合动力系统。
同时,灵活的传输状态使CT6 30E的2.0T发动机更好地发挥性能,符合其“Fun to drive”的口号,而不是一味地强调省油。系统综合功率高达250kW(337匹马力),综合扭矩586牛米,双电机的辅助下,5.4秒的百公里加速成绩比搭载3.0T发动机的国五版CT6 40T还要快。模块化设计的电芯使电池组能根据不同的车型组合成不同的容量和形状,18.4kWh的电池组能支撑起80km的纯电续航里程(工信部)。
但复杂的技术背后是制造成本的增加,导致CT6 30E的售价并不便宜(55.88~65.88万元),和宝马530Le相比,售价和品牌影响力都没有优势,所以我们可以看到宝马530Le一上市就爆卖,CT6 30E却销量平平甚至最后退市。
昂牌:Jeep
代表车型:指挥官2.0T混动
刚在国内上市不久的指挥官PHEV,实现了Jeep品牌在新能源车领域零的突破,这套系统的核心是以行星齿轮为基础的SI-EVT单输入电子连续可变式变速箱,早在2017年和2018年,搭载SI-EVT的克莱斯勒Pacifica插电混动版(国内也曾有售)就连续两年获得美国沃德十佳动力,只不过当时搭配的是3.6L V6发动机,在指挥官PHEV上则换成了与新一代牧马人同款的GME-T4 2.0T发动机。
结构上,指挥官PHEV的PHEV系统远没有CT6 30E那般復杂,采用单个行星齿轮机构将双电机和发动机的动力耦合在一起,实现四种驱动模式。其中电机A最大功率63kw,最大扭矩125Nm,主要负责启动发动机和动能回收,必要时兼任驱动车轮的工作;电机B的功率更大,最大功率85kW,最大扭矩313Nm,主要任务是直接驱动车辆前进。
纯电模式下,低速低负载时只需电机B驱动车辆,当车速逐渐提升或需要更多动力时A、B电机共同驱动车辆。混动模式时电机A不参与驱动车辆,而是负责动能回收和通过自身与行星齿轮的关系调节发动机的转速差,达到无级变速的效果。
PHEV车型匮电时油耗往往高得吓人,而指挥官PHEV通过发动机驱动电机A为电池充电,驱动电机B再驱动车辆,实际上此时更像是增程模式,使发动机稳定工作在高效经济的区间,也是官方声称指挥官PHEV续航能达到900公里的诀窍。
品牌:福特
代表车型:蒙迪欧2.0智控
蒙迪欧PHEV可以说是福特在中国新能源战略的第一步,早在2018年3月便正式上市。结构上,蒙迪欧PHEV与丰田的THS系统十分相似——以一副2.0L阿特金森循环发动机,通过E-CVT系统将发动机和电动机连接在一起,只不过作为一款PHEV车型,9kWh的电池组理论上可以纯电行驶52Km,刚好达到能够获得新能源补贴的及格线。
至于什么EV模式、混动模式不用再过多介绍,工作的方法都大同小异,无非是MG1主要用作启动电机和发电机,发动机既驱动车辆又通过MG1(发电机)驱动MG2再共同驱动车辆,系统的核心还是那个E-CVT变速箱,它是使用同样技术的混合动力汽车省油的最重要原因。
关于蒙迪欧PHEV的技术资料并不多,当年试驾会的时候福特也没有过多介绍,那么福特的这套系统是怎么来的呢?有一种说法是,福特在90年代末就开始研发混合动力系统,方向和丰田十分类似,即以E-CVT作为动力分流器,由于丰田率先发布了普锐斯并注册了E-CVT的专利,福特只能以技术互换的方法得以继续研发和使用混合动力系统,或许这就是福特的这套系统本质上和丰田THS十分相似的原因吧?
SUMMARY
透过以上分析,相信大家可以知道,其实美系车厂在PHEV技术方面也有所着墨,而且部份技术就当今标准来说还是非常超前与突出的。
至于搭载这些技术的车,到底有何动力性能与省油表现?我们接下来深入测试……
美系车一直给人的印象是比较传统Old School的,并且主流的技术发展也是看德系和日系。但其实美系这些年一直在技术方面辛勤耕耘。也一直有与时俱进的推出新车型,这三款来自美系三大车厂的插电混动车便是代表。
长安福特蒙迪欧2.0智控
廣汽菲克Jeep指挥官2.0T混动上汽通用凯迪拉克CT6 30E
长安福特蒙迪欧2.0智控
长安福特蒙迪欧2.0智控
先说说功底
这三款车,分别是美系三大车厂——福特、通用以及菲亚特-克莱斯勒集团进军新能源领域的插电混动之作,它们在中国内地市场上的境遇其实并不算太好,蒙迪欧PHEV卖得不温不火,CT6 30E已经淡出市场,指挥官PHEV算是最新的后起之秀,因此我们先从它说起。
指挥官PHEV搭载的混动系统是源自大捷龙PHEV的,这套动力系统已经经历多年的市场考验,因此是套相对成熟的混动系统。它搭载的是与燃油版本车型相同的GME-T4 2.0T发动机,匹配CVT变速箱。电驱动方面使用的是双电饥驱动系统,在结构设计上指挥官PHEV采用比较常见的P2型做法,将电机与变速箱整合,采用E-CVT变速箱。其中电池采用宁德时代12.95kWh电池,能量密度165Wh/kg。凭借双电机的结构,这套电驱系统能够输出155kW的功率以及432Nm的扭矩。官方数据显示在满电、满油情况下,指挥官PHEV能实现900km的综合续航里程或70kin的纯电续航里程,综合油耗1.6L/100km,亏电状态下油耗5.8L/100km。
蒙迪欧PHEV插电混动采用2.0L阿特金森循环发动机以及一个9kWh的锂电池,传动方面匹配的是eCVT电控无级变速箱。这是目前最为常见的插电混动形式,而这套系统是福特与丰田合作的产物(其实就是福特从丰田那买来的),其中2.0L阿特金森循环发动机最大功率105kW/6000rpm,峰值扭矩174.9Nm/4000rpm。至于电动机则能提供92kW的最大净功率及228Nm的扭矩,还有52km的续航里程。电池组通过家用220V/10A电源充电5小时能充满,而通过交流充电桩2.5小时就能将电充满。
那么凯迪拉克CT6 PHEV作为一台定位C+级的车,它的混动形式是怎样的呢?从动力结构来看,CT6 PHEV和前两者似乎大同小异,但其实它属于P3形式混动,而且更大的不同是它的定位注定了它的成本更加宽裕,它采用的2.0T发动机能输出203kW功率以及400Nm的扭矩,电机能输出178kW的功率以及470Nm扭矩,整套系统最大功率250kW,峰值扭矩586Nm,在这样强大的动力支持下,这台质量2吨的中大型轿车百公里加速时间仅为5.4秒。CT6 PHEV使用的双电机电池容量达到了18.4kWh,官方显示的纯电续航里程也达到了80km,是三车中最高的。
广汽菲克Jeep指挥官2.0T混动
上汽通用凯迪拉克CT6 30E
电机让车更有趣吗?
美系车厂向来擅长玩转大马力,有了电机助力发动机之后更是如虎添翼,像这里提及的三款车,其实就动力性能数据上来看是不俗的,但实际表现有没那么好呢?
单纯从纯电驱动与纯燃油驱动的分别来说,纯电驱动带来的体验是更舒服的,以指挥官PHEV为例,从起步开始一直到120km/h,电机都能绵绵不绝的输出动力,也就是说日常开车绝大多数工况下电机都能够完美胜任工作。当然,想要更高速行驶或急加速时,就要靠发动机的介入了,并且这台2.0T发动机同样有充足的动力储备,因此高速行驶时再加速反应也是相当从容。
当然,我们很容易说出电机带来的好处,但对于指挥官PHEV来说,更重要的还在于几百公斤重的电池组让这台原本中大型7座SUV的重心降低了不少,重心降低了行驶起来就更加稳健,这也让我更放心去驱策油门,从这方面来看,混动版本的指挥官是很不错的。
而这种由电机带来的“运动感”在CT6身上就表现得更明显了——虽然加入了电机,但是这台五米多长的轿车依然保持了前置后驱的驱动结构。在全油门加速过程中,除了起步时可以感觉到那根比汽油版CT6还强壮的传动轴会瞬间与后差速器激烈斗争,从而营造出比不少传统发动机动力性能车Launch Control起步还强烈的弹射感之外,接下来一直加速到大约160km/h车速的过程都是快得有如子弹射出却又平顺线性,之间没有丝毫要吸口大气再出拳,或是上气不接下气力竭而战的挣扎感,这种加速力度相对一辆体重约莫2吨的车来说,真是超乎我想象!而在这一切迅雷不及掩耳的过程中,我只能从爬升得飞快的数字仪表指针上发现大约80km/h车速点是2.0T发动机介入补力之处,这之间的差异仅表现在我听到发动机开始发出轻微运转声而已,CT6 PHEV真是快得无声无息。
而如果说电机的加入对前两者的性能有明显帮助的话,来到蒙迪欧PHEV上就是性能败笔了,它将蒙迪欧完全变成了一台近似凯美瑞混动一般的城市通勤用车——2.0L阿特金森自然吸气发动机在动力上表现得疲软没必要赘述了,小功率电机最大的优势也仅能体现在起步阶段的动力输出较为充沛,除此之外,不论高速行驶还是巡航上它都没有什么优势,毕竟,9kWh的电池组最多只能支持52km的纯电巡航里程,一旦上了高速就是有心无力了。
经济性与实用性的博弈
经济性≠实用性?可能不少人认为,我买一台混合动力的车,降低了日常用车成本,免除了一线城市复杂的上牌成本,不就是实用性的最好体现?除了以上几点,抛除电池组折旧以及充电桩安装两点复杂因素,我们再来谈谈经济性与实用性的问题。
目前市面上的混动车,基本多是基于油改电的基础而来,也就是说它们本身的结构是从汽油车而来,虽然它们将电机整合到变速箱里节省了不少的空间,但是体积更大的电池组却是难以妥协,不像那些纯电动车可以将电池平铺摆放在底盘下面,而是要从车上现有的空间中腾出位置专门安放电池,而这就影响实用性了。前面介绍的三辆车中,受电池影响占用空间最多的就是指挥官PHEV了,相比燃油版车型,它无法再提供7座布局,但因为SUV的车身结构,它依然保有很大的实用空间,是故就实用性来说,个人是觉得指挥官PHEV还是说得过去的。
但对另外两车来说,电池就真的是影响实用性了——CT6的后备箱储物空间被电池占去之后,空间从燃油版的503L缩减为301L,蒙迪欧则是从燃油版的516L缩减到269L,也就是说,这两台车的后备箱仅剩两个登机箱左右的空间,而这对于日常实用性来说显然已经失去了意义,可见混合动力车对实用性的影响或许大于它的经济性。
不难看出,这几款美系插电混动车都是时代的产物,也可以说是被强行制造的过渡替代品。当然它们相对于燃油车的差异性也很明显,它们能补足燃油车在一些方面的不足,又有良好的使用经濟性,只不过如今市场上的选择很多,于是“低调”就成了它们的共同代名词,只能说它们在油转电这一进程上还是功不可没吧!
Jeep指挥官2.0T混动规格表
直列四缸涡轮增压发动机排量1995cc电动机:电池能量12 95kW/h·E-CVT变速箱·前置发动机前轮驱动·发动机最大功率169kW/6200rpm、最大扭矩311Nm/1750~5200rpm·电动机最大功率155kW、最大扭矩432Nm·0~100km/h加速8.6s·最高车速-km/h·耗油量1.6L/100km(工信部)·纯电续航里程70km
Cadillac CT6 30E规格表
直列四缸涡轮增压发动机·排量1998cc·感应电机+永磁电机双驱动电机·多模式智能电驱系统·前置发动机后轮驱动·综合最大功率250kW/-rpm·综合最大扭矩586Nm/-rpm·0~100km/h 加速5·4s·最高车速240km/h·耗油量1.7L/100km(官方数据)·纯电续航里程80Km
如果你有留意美国新能源车市场,你会发现那边消费者最乐意接受的是HEV混合动力车,而EV纯电动以及PHEV插电混动车几乎对等分割剩下的份额。
但不可否认的是,想在混合动力车市场里分一块蛋糕不是简单的事,因为曰系车企已有众多专利积累,不仅形成技术垄断,产品口碑也早已深入民心。因此,早在2009年12月13日,美国便通过法案,宣布消费者在购买纯电动以及插电混动新车时可享受相对应的税收返还,力度很大,可见美系插电能有今日的成就,与政策支持密不可分。
与日系产品相比,美系插电混动车普遍的缺憾是在有电与没电之间的续航差距较大,平顺性也还有进步空间,可靠性则还需时间检验。比较优势的是,它们很注重在不同驾驶模式下,根据车辆具体工况来划分不同动力控制策略,让车开起来不会变得索然无味,不会全然为了省油而抹去动力性、驾驶性。而在机械的总布置上,美系插电下一步还应致力于集成化,让混动系统结构更加紧凑,核心部件采用专用化设计,尽量提升电池容积,并且减少占用车内宝贵的空间。
如今,国内补贴退坡,新能源车市正快速由政策驱动转为市场驱动,相信会有不少消费者从纯电动向插电混动倾斜,这或许会是一个新的爆发点,而美系插电混动车型已先行一步。作为平衡电池价格与里程增加之间矛盾的方案,成本控制将是其未来重点攻克的难题,要想推动消费升级就必须在技术层面以及体验感受上让消费者信服,才好打开限牌城市以外的市场,口碑需要一点一滴的建立,才能构建自己的一片蓝海。