油缸体

深度解读三种增程式混合动力模式以及理想o

发布时间:2022/11/23 17:07:09   

关于理想one的增程式混合动力模式的讨论意外成为了技术圈子里面的一个小的热点话题。其背景大致是在车展过程中,部分车评人和媒体对理想one进行了评价,其中有一些对理想one进行了质疑和“黑”,引起了理想的拥趸与李想本人的诸多反弹意见。

先来总结一下理想one的控制逻辑:

1、90%以上的增程式电动车没电后启动增程器的策略简直是一种灾难,噪音、振动、油耗、加速差等;

2、理想one的增程式是直驱电机,这样效率更高;

、理想one采用了发动机发电直驱电机+大电池方案,与此前企业所使用过的增程式策略都完全相反,相当于有了巨大的内存。

我们有必要简单的来看一下那些“错误的大企业增程式策略”到底是什么样的策略,然后我们来谈谈理想one的策略。

三种主要的“大企业”增程式混合动力结构及其特点:

上图:红色线代表机械传输,蓝色线代表电力传输。

BMWis增程版:充电宝式增程,美国版的碰瓷补贴车

BMWis增程版从年就开始上市销售,主要是在美国地区销售为主,部分在欧洲销售(年欧洲已经停售)。车型在年有过改款,电池容量从22.4kwh上升到了.2kwh。BMWis是典型意义上的“增程式”混合动力,处在发动机后车轴附近的0.L的2缸发动机在.2kwh电池耗尽的时候(可用容量为27.2kwh)开始启动为电池充电。BMWis的0.L2缸发动机在年世界十佳发动机评选中被评选为1.0L及以下排量组合的第名。

在实际的使用中,电池需要消耗到显示电量(非总电量)的6%左右的时候,增程器才会工作。当增程器开始工作后,增程器稳定的在一个相对稳定的最佳油耗工况点工作,稳定的发电为电池充电。这个阶段应对客户驾驶工况变化需求,电机的电力输入依靠的是电池。

年我曾通过特殊途径试驾过这款没有在中国销售的车型。当时当发动机介入的时候,明显感觉到了整车的噪音和抖动提升了一个数量级不止。因为配置在后车轴位置的发动机是一个基于摩托车发动机结构的2缸发动机,一个典型的例子就是,内部的曲轴偏转结构为90度夹角的结构。这种结构基本就告别动平衡优化了。

但是年之后改款的is增程版在电池增加续航里程增加的同时,0.L2缸发动机的噪音情况有了一定的改进,很大一部分也来自于整车的隔音隔震。改款后的车型我并没有试驾过,但是youtube的测试视频的观察以及新的结构布置可以明显看出其改进。

BMWi匹配的是一个9L的超小油箱,其中早期在美国销售的版本由于电池的容量太小(22.4kwh),以至于不得不通过软件将油箱进一步限制在6.7L。此外BMWi最大的缺点,是当其电池耗尽进入增程模式后,整车的动力性有所下降,车辆的极限速度从km/h下降到km/h,在爬坡工况等大功率需求条件下,车辆动力性下降导致无法维持较高的车速。这种可能在高速山地驾驶过程中突发性的动力衰减给客户带来了安全风险。为此,在美国,BMW还遭到了车主的集体诉讼,认为BMW没有提前告知这些风险。

BMWis如果要解决这个问题其实只要将增程器的启动时间提前就可以了。然而BMWis的主要市场美国加州的法规阻止了它这么干。

加州法规《AMENDMENTSTOTHEZEROEMISSIONVEHICLEREGULATIONS》对于可以获得其最大美元州补贴的BEVx类做出了如下的限制:

车辆续航里程达到75英里或更多;增程器提供的里程要等于或小于电力续航里程;除非电池电力完全耗尽,否则无法启动增程器;

对于电池电力耗尽方能启动以及增程器提供续航里程低于纯电里程的要求,考虑到-年彼时的电池技术状态,is的增程器在一开始就被作为了电池耗尽时候的类似”跛行回家“的功能,意在让用户能够找到下一个充电桩,而非作为一种标准续航手段。

在实际的操作中,当电池的显示电量低于6.5%的时候,增程器开始启动工作。增程器并不会把电池充满,而是令电池电量始终维持在5%以上。BMW曾经表示,如果将触发增程器的电池soc提升到0%以上,则车辆的性能响应会有较大幅度的改进。美国法律禁止BMW提供可以让客户自行选择增程器启动优先电池电量耗尽的功能,因为这将涉及补贴和税收优惠的欺诈。

在实际的运行中,BMWi的美国版只能在表显电量6%附近启动,而欧洲版客户可以在75%电量以下选择手动启动,(因为欧洲策略的变化不涉及补贴)。

尽管BMW没有就增程器的策略进行过深入的介绍,但是经过大量的测试和逆向,目前我们大致知道实际的soc大概在16-18%附近(BMW公布数据为20%),根据整车工况的不同,增程器存在//rpm个稳定工况的充电模式。大部分的测试表明,/的充电工况噪音状况尚可,rpm工况则噪音干扰较为明显。(上述转速与实际可能存在rpm左右的误差)。换言之,如果在更高的电量位置打开增程器,或者打开增程器后车辆在较为平稳的工况下运行,增程器在较低负荷打开的噪音影响就能较小。

然而,这些并不阻碍BMWis增程版成为一种优雅的增程式方案。充电宝式增程式方案可以在各类尺寸的车型上实现以廉价的低能量密度电池满足日常城市驾驶要求,同时以结构简化的高集成化低成本小发动机来满足续航要求。

总结一下:

充电宝式增程模式在bmwis增程式应用中的关于电池耗尽后启动增程器后的噪音等问题并非由于模式本身导致,而是由于加州法规和历史的局限性。此外,由于is基础版的价格已经相当昂贵,增程版面临的成本压力使得增程器尽可能的借用了很多现有的零部件和空间,这对于其燃油经济性和NVH的控制都带来很多值得优化的空间。但是BMW也做出了自己的很多灵活的变化,例如当增程器启动为电池充电的同时,电池还可以向电机提供动态的电力,(而不是通过逆变器分配电能,另电池包只处在1个状态),这就意味着is具备一个灵活的电池控制系统。

目前在不考虑加州法律补贴影响的更加强大的充电宝式增程器,各大主机厂都有灵活的技术储备,从传统往复式,到free-piston、转子式、活塞对置式等等。由于单工况运转可以极大的简化发动机的结构,还可以压缩发动机额尺寸,那么整车布置也将会更加灵活。(见下图多种充电宝式增程器及整车布置方案案例)

充电宝式增程模式本身是一种优雅的解决方案,我明确反对国内某院士强行解读将所谓充电宝式增程列为第二代,而将直驱式列为第三代,试图解释直驱式更加先进的做法。这种理解是极端错误的以及又在以个人的看法左右行业技术选择。我们已经被上一个院士坑的够惨了,这次我们应该更加聪明一些。

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