新能源汽車的三縱三橫是什么、新能源汽車的三縱三橫是什么意思
來源:中國汽車報網 趙建國
跌跌不休的汽車產銷,日新月異的技術進步,不斷涌現的新車型,交織成2019年乘用車世界多姿多彩的畫卷,而圍繞增程式電動車、48V輕混系統、三缸發動機、電動汽車平臺、輔助駕駛系統等技術的爭議,則成為年度長河中一束束飛揚的浪花,映射出獨特的色彩和光芒,激蕩著乘用車技術砥礪前行。
增程式電動汽車:是方向還是歧途
增程式電動汽車作為新能源汽車類型之一,接近于純電動汽車的駕駛體驗,不僅能夠起到解決續駛里程“焦慮”的作用,促進純電動汽車的普及。同時,也能促進上游電池產業,以及電機電控技術的持續發展。但是,對于該技術,行業專家有不同看法。
首先,是支持者眾。一直以來,增程式電動汽車這條技術路線在我國新能源汽車發展技術路線中,從來沒有被落下。中國汽車工程學會名譽理事長付于武告訴記者:“發展增程式電動汽車技術正當時。”他還提出,推動插電式混合動力汽車向增程式電動汽車發展,是應對補貼退坡、走向市場化的最佳技術路線,也符合目前國家倡導的發展方向。
除了市場環境變化帶來的利好,增程式這條技術路線也多次被官方提及。7月初舉行的2019世界新能源汽車大會上,全國政協副主席、中國科學技術協會主席萬鋼指出,我國21世紀初就確立的新能源汽車“三縱三橫”研發布局和產業化規劃中,插電式混合動力汽車和增程式電動汽車是中間的過渡橋梁。
“增程式電動汽車可以解決純電動車的里程焦慮、安全焦慮、充電焦慮、電池焦慮、價格焦慮五大焦慮,是市場化最可行的一條技術路線。”中國工程院院士楊裕生不止一次在公開場合態度鮮明地支持推行增程式電動汽車。
但是,也有持不同意見者認為:“增程式電動汽車根據增程器功率的大小也分為幾種。發動機功率大、油箱大,可以一直燒油充電,無續駛里程焦慮;發動機功率小、油箱小,只能臨時緩解里程焦慮。增程器的關鍵還在于傳統內燃機的效率,假如隨意匹配一個10年前的發動機,一樣可以拿增程補貼,但整車費油費電。”反對者的理由是,增程式電動汽車開起來還是一輛電動汽車,對電池壽命、能量密度依賴大。電動汽車面臨的問題,增程式電動汽車同樣避不開,比如全生命周期碳排放、電池安全等。
相對于純電動汽車而言,增程式電動汽車的研發成本更高。增程式電動汽車所要求的動力平臺,是常規平臺無法滿足的。研發增程式電動汽車所帶來的巨大成本問題,是車企無法忽視的。因此,增程式電動汽車因為成本、技術等多種原因,導致其最終售價不可能走低價路線。寶馬i3增程版40萬元出頭的售價讓人望而卻步,而理想智造ONE的起步售價約40萬元,更是引來一片爭議。
應該說,增程式電動汽車對新能源產業發展的積極作用是毋庸置疑的。但目前的確受限于自身局限、政策導向以及市場認可度,希望在新的一年里增程式電動汽車能夠不斷改進,克服短板,走近百姓,贏得共識。
48V輕混系統:前景遠大還是稍縱即逝
隨著吉利嘉際的上市,其使用的48V輕混系統也引發關注。
所謂48V輕混系統,就是采用了48伏工作電壓作為電子系統和動力系統電源的混合動力系統,一般電池容量相對較小,電機介入程度不大。
48V輕混系統從誕生起就存在不少爭議,爭議的焦點在于其是否是過渡性質的,是否有必要將它轉化成長期戰略產品?
業內曾流傳一種說法,“世上只有兩種混動技術,豐田的和其他的。”豐田混動汽車獲得市場認可,其專利技術迫使競爭對手只能轉向其他混動路線,48V輕混就是其中之一。48V輕混是對傳統燃油車的一次升級,優點是成本不高,對汽車結構的改動也不大,廠商能夠迅速將技術轉化為產品。因此,48V輕混技術獲得了不少廠家的青睞,特別是歐系車。近2年來,國內一些自主車企如吉利、長安、長城汽車的48V輕混車型也陸續上市。
從技術上看,48V部分擁有自己獨立的電池(目前主流均采用鋰電池)、發電機,并通過一個叫DC/DC轉換器的部件與12V部分相連接,兩部分可共享來自48V發電機的電能。48V相對于12V,優勢除了更大的電壓能實現更多功能之外,高壓系統還因電流更小而擁有更低的能量損耗。48V輕混成本僅是高壓混動系統(一般指中強混)的1/3,卻能達到其2/3的節能效果,使整車燃油經濟性提高10%~18%。
法雷奧全球研發及產品營銷總監Michel Forissier認為,48V輕混不是短期的過渡技術,將在市場上存在很長一段時間。他認為,如果要實現自動駕駛,必須要有非常強大的電力系統。傳統汽車電壓為12V,汽車一些小功率用電設備都可以輕松供給,但一些用電量大的電氣設備,12V供電系統就捉襟見肘。同樣電流對比12V系統,48V系統可以輸出更大的功率。這樣汽車就可以采用大功率器件來實現一些以前在12V系統上不能實現的功能。例如eBooster電子增壓器對轉速要求非常高,而12V電壓難以發揮出其效果,電壓低轉速上不去,但采用48V供電以后問題迎刃而解。他甚至預測5~10年之后,12V電機會被48V電機所取代。
但也有人對此有不同看法,認為48V輕混是單電機混動,節油排放效果相對有限,只是一個過渡性技術。博格華納全球副總裁、中國區總裁談躍生表示,48V屬于過渡型技術,肯定會被淘汰,但不會馬上就被淘汰。P0(常見混動結構之一)結構的48V輕混剛剛開始應用,將持續一段時間,但節油排放要符合越來越嚴格的法規要求,單個的P0結構的48V輕混很難達標,必須把多個技術組合在一起。據介紹,博格華納正在通過產品組合擴大48V輕混技術應用。其中包含eBooster電子增壓器和起發一體機相結合的解決方案,兩者相得益彰,可以較有效的形式回收利用廢棄能源,提供更大的功率、更高的效率以及更佳的功能性。
時至今日,是買48V輕混,還是買豐田、本田、通用的油電混動車,很大程度上還要看消費者的選擇。
三缸發動機:要更平順還是更環保
當前,節能減排成為現在車企更加注重的領域,怎樣讓小排量的發動機爆發出大功率,成為新能源之外的另一個研究方向。在這樣的情況下,很多車企開始采用三缸發動機。
之前由于技術和結構問題,三缸發動機在怠速以及低速時出現較為明顯的抖動,而且,隨著時間越長,抖動越厲害,這一點,成為三缸發動機的被詬病之處,很多人在問:三缸發動機的汽車能不能買?
其實,每一項新技術(新型三缸機用了很多新技術來改善抖動和噪聲)的推廣都伴隨著巨大爭議,正是這些爭議讓新技術更加成熟,更加完善,一如當前技術界對三缸發動機的爭議。
有工程技術人員認為,三缸發動機盡管遭遇市場的巨大爭議,卻依然得到了奔馳、寶馬、通用、奧迪、福特、吉利等一眾車企的追捧。有技術人員表示,解決三缸發動機的抖動問題,現階段的技術能力,的確只能通過NVH(噪聲、振動與聲振粗糙度)的調校來解決,但未來的技術能夠讓三缸發動機如四缸發動機一樣平順。例如,領克02通過NVH的調整,能夠讓坐在車內者基本感受不到車輛的振動,而且它的節油效果非常明顯。此外,支持者認為,基于三缸發動機更小、工作效率更高的特點,三缸機不僅適用于節能減排階段的車型,更能助力于未來混合動力汽車的普及。
從技術角度分析,發動機抖動和缸數確實有關系,發動機的工作都是四個步驟,進氣、壓縮、做功、排氣,在一個運轉的周期內,每一個氣缸依次做上述四沖程工作,缸體之間的運轉連貫性是否平順,是決定發動機抖動幅度的重要原因。實踐證明,發動機存在做工沖程疊加效應,有所謂“缸數即正義”的說法,三缸比四缸抖,四缸比六缸抖,缸數越多則越不抖。
此外,因為三缸機內部的方式是“兩上一下”。這種活塞在氣缸內運動產生的不平均,造成活塞產生不同頻率的振動,很容易與其他的部件產生共振。
因此,持異議者認為,三缸發動機的弊端,主要就是振動和噪聲這兩個方面,由于三缸發動機天然的物理結構特性,發動機做功的時候會產生比四缸發動機更大的振動,雖然目前很多三缸發動機都采用了平衡軸和新型飛輪等技術去減少振動,但依舊無法與四缸發動機媲美,另外三缸發動機在點火和急加速的時候也會產生更大的噪音。在消費升級的當下,消費者更愿意為更好的駕乘體驗買單,因此三缸機不值得推廣。
公平而言,從目前的情況來看,小排量三缸渦輪增壓發動機在動力表現以及質量穩定性方面并不會比傳統的四缸發動機差,唯獨只是不能從根本上解決抖動問題。隨著全球環保趨勢演進,大排量發動機只會越來越少,而小排量三缸發動機正冉冉升起。事實上,三缸發動機已經越來越被消費者所接受,新車型的銷量已經說明了問題。
電動汽車平臺:走專用還是兼容路線
2019年,隨著國內車市的滑坡,新能源汽車在世界范圍內卻在悄然升溫,特斯拉自不必說,德系、日系等汽車巨頭電動化的步伐紛紛加速。由此,究竟是打造專用的電動汽車平臺,還是用燃油車平臺進行改造,這個平臺路線之爭也逐漸浮出水面。
今年的法蘭克福車展上,大眾集團推出了其基于MEB電動汽車專屬平臺打造的首款電動量產車型大眾ID.3。MEB平臺是大眾迎接電動化的基礎支撐,未來10年,其將推出近70款電動汽車,產量目標也從最初設定的1500萬輛增至2200萬輛。因此,打造一個全新的MEB平臺是必需的。
大眾集團的西班牙供應商海斯坦普公司底盤研發總監烏爾夫·蘇多威認為,毋庸置疑,生產電動汽車首先要打造一個專屬平臺。他說,電動機轉矩提升是如此之快,以致于普通的副車架根本就無法適應。海斯坦普此前曾為電動版e-Up開發了一個特有的副車架。不過,新的副車架需要新的沖壓模具,從而增加了生產傳統車型電動版的成本和復雜性。
大眾集團通過創建電動汽車MEB平臺避免了那種“油改電”所帶來的復雜性。通過斥資70億歐元(約合人民幣542億元)打造MEB平臺,大眾集團可以在一個平臺上生產從緊湊型轎車到大型MPV等覆蓋多個細分市場的電動車型,而且很多零部件都是通用的,這能為大眾集團帶來極大的規模效應。大眾集團還表示,MEB平臺帶來的規模經濟是未來其電動汽車實現盈利的關鍵所在。
其實,純電動平臺的研發者中,還有戴姆勒正在研發EVA2平臺,雷諾-日產聯盟也在開發CMA電動汽車平臺,豐田與斯巴魯合作開發電動汽車專屬平臺。當然,國內的比亞迪已經有了純電動e平臺,長城則擁有ME平臺。
但是,即便如此,還是有聲音認為“油電兼容”更適合。德國伯恩斯坦咨詢公司汽車分析師馬克斯·沃伯頓認為:“如果消費者對于電動汽車沒那么‘感冒’,那么沃爾夫斯堡將面臨很大的麻煩。”事實上,其他汽車制造商也有著同樣的擔心。寶馬、捷豹路虎和PSA集團均認為,對于現階段而言,電動汽車專屬平臺并不是最佳選擇。與之相對,這些車企將重點依靠可以兼容內燃機汽車和電動汽車的靈活型生產平臺。寶馬計劃在2021年推出全新版本的模塊化擴展架構,可兼容多種動力系統,全面支持其未來研發的汽油、混合動力和純電動車型。
對此,寶馬新掌門奧利弗·齊普策曾表示:“現階段,兼容內燃機汽車和電動汽車的靈活型平臺才是能保證公司生存和實現盈利的不二之選。”他補充說道:“我們需要兼顧電動汽車和內燃機汽車的開發和生產,靈活性是實現利潤的關鍵所在。”此外,齊普策還表示:“消費者很難分辨出一輛電動汽車到底是出自專屬平臺還是兼容平臺,也許會有細微差別,但這不會影響他們的購車決策。”
但是,并非所有人都同意齊普策的觀點。IHS Markit首席汽車分析師蒂姆·厄克特表示:“理想情況下,在專屬平臺上打造電動汽車當然是最優選項。電動汽車專屬平臺的最大優勢在于它的架構大大簡化,因為相比內燃機汽車而言,電動汽車少了大約1/3的零部件。在專屬平臺上打造電動汽車,才能發揮它的最佳性能。”
IHS Markit高級底盤分析師帕特里西奧·芭芭拉則表示,打造電動汽車專屬平臺,除了內燃機,還可以去掉后輪制動鉗等部件,從而達到節省空間的目的。在大眾看來,電動汽車專屬平臺的優點是不言而喻的,從車身設計到內飾布局都是全新的,駕駛艙的空間也更大。“高爾夫的長度,帕薩特的空間”——大眾是這么描述其在MEB平臺上打造的首款量產車型ID.3的。
不過,電動汽車專屬平臺也會帶來新的問題。由于車底板下的電池組占用較大空間,因此后排乘客的腿部空間會被壓縮,另外碰撞安全保護功能也需要加強。這是汽車測評機構在法蘭克福車展上對ID.3后排座椅進行快速測試后得出的結論。
平心而論,像大眾這樣的企業之所以對MEB平臺那么有信心,很大一部分原因是它的規模。而對于那些規模小一些的企業來說,靈活的兼容平臺更劃算。
輔助駕駛系統:是助手還是雞肋
這一年間,自動駕駛成為熱門話題。新車裝不裝輔助駕駛系統,更是眾說紛紜,莫衷一是。
贊成者認為,在實際駕駛汽車過程中,駕駛者會受到不同因素的影響,存在著很多風險,尤其針對很多新手駕駛者,安裝汽車輔助駕駛系統,能夠達到提高汽車行駛安全性的效果,可以在一定程度上減少新車出現各類剮蹭或者嚴重的交通事故。還有,在倒車、停放過程中,為了避免新手由于個人技術生疏而導致各類事故出現,借助優質的汽車輔助駕駛系統,能夠幫助駕駛者在前行與倒車的過程中避免事故,達到提高整體行車安全性的目的。
駕駛輔助系統早已不是豪華品牌和科技公司的賣點,主流汽車品牌也陸續推出了擁有專屬名字的駕駛輔助系統,比如本田的安全超感、日產的智控領航。在中國市場,不少自主品牌的高端產品也都宣稱實現了L2級別自動駕駛。
回到技術和功能本身,大多數駕駛輔助系統都是依靠攝像頭、雷達傳感器實現ACC及相關的駕駛輔助,比如自動跟車、并線輔助、緊急剎車等功能,各自的區別則在于不同的使用場景、系統激活的車速、作出反應的模式等實際體驗。
但業界也有人認為,就現有輔助駕駛系統的技術水平看,距離理想的自動、替代駕駛員功能還有相當長的距離,如果不管什么用途、類型的汽車都安裝駕駛輔助系統,很多時候并無多大實際用處,利用率不高,相當一部分都成為“好看不好用”的擺設,甚至是雞肋。而且,因為技術有限,難以普及,零部件價格較高等原因,現有駕駛輔助系統的成本居高不下,無形中提高了汽車本身的售價,加重了消費者的購車成本,影響了消費積極性。因此,現階段的駕駛輔助系統最好用在試驗中,而不是裝車“賺吆喝”,如果現在就將其作為“賣點”,未免成本太高,代價過大。
但很多人也認為,隨著駕駛輔助系統的技術發展,其智能化真正能夠完全替代駕駛員之時,倒是可以考慮大面積普及,因為無論是提高駕駛效率,還是改善交通效率,收效都將是顯而易見的。