2014年前三季度，新能源汽車的產(chǎn)銷近4萬(wàn)輛，發(fā)展勢(shì)頭喜人。然而，“套牌論”和“煤電論”又一次將新能源汽車推上了風(fēng)口浪尖。有人認(rèn)為新能源汽車只是把“污染換了個(gè)位置”，也有專家學(xué)者認(rèn)為“上海熱銷的插電式混動(dòng)汽車，95%以上的車主都在以傳統(tǒng)汽油車的模式運(yùn)行插電混動(dòng)車，不能給予財(cái)政補(bǔ)貼”，由此可見人們對(duì)新能源汽車尤其是插電式混合動(dòng)力汽車(Plug-in hybrid electronic vehicle，PHEV)的認(rèn)知存在較大的差異。作為一名從事新能源汽車的研發(fā)人員，筆者從多個(gè)方面對(duì)PHEV進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，使大家認(rèn)識(shí)PHEV。

1)PHEV爭(zhēng)論

近期針對(duì)熱銷的比亞迪秦，高校教授、協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)和行業(yè)團(tuán)體均表述了各自觀點(diǎn)，具體如表1所示。針對(duì)各方觀點(diǎn)，從PHEV定義、工作模式、標(biāo)桿車型和發(fā)展趨勢(shì)等方面對(duì)PHEV進(jìn)行分析。

表1 PHEV爭(zhēng)論匯總

2)PHEV定義及特點(diǎn)

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

圖1 PHEV定義

PHEV包括CD(能量消耗) 和CS(能量維持階段)。CD階段除再生制動(dòng)外SOC(荷電狀態(tài)值)持續(xù)降低，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)工作與參數(shù)匹配相關(guān)，當(dāng)電機(jī)功率匹配較大時(shí)，該階段通常為純電動(dòng)工況；但當(dāng)電機(jī)相對(duì)較小且處于急加速和爬坡工況，或者動(dòng)力系統(tǒng)冷卻和潤(rùn)滑需要發(fā)動(dòng)機(jī)開啟時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在CD階段仍然需要工作；CD階段純電動(dòng)續(xù)駛里程差別較大，例如4.4kWh的豐田Prius僅為26km、16kWh的沃藍(lán)達(dá)為64km、13kWh的比亞迪秦為70km；新國(guó)標(biāo)要求乘(商)用車60(40)km/h勻速行駛純電動(dòng)續(xù)駛里程大于50km、才能獲得免購(gòu)置稅等政策優(yōu)惠。CS階段主要是維持SOC平衡、與強(qiáng)混控制相同，但為了防止“背電回家”、SOC控制目標(biāo)不應(yīng)太高(例如30%、強(qiáng)混目標(biāo)點(diǎn)通常為50%左右)，SOC目標(biāo)點(diǎn)同時(shí)要考慮到電池充放電效率。

表2 PHEV與強(qiáng)度混合動(dòng)力比較

PHEV與強(qiáng)度混合動(dòng)力比較如表2所示，在參數(shù)配置方面、PHEV具備純電和強(qiáng)混的特點(diǎn)，因此從參數(shù)匹配總結(jié)出：PHEV=純電動(dòng)+強(qiáng)混。與強(qiáng)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(yīng)不低于強(qiáng)混，即節(jié)油率應(yīng)大于30%以上。

3)PHEV工作模式

圖2 PHEV結(jié)構(gòu)

圖2是兩種典型的PHEV動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，比亞迪秦與圖2左圖相同。筆者研究團(tuán)隊(duì)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(dòng)和需求扭矩大(爬陡坡和急加速)等特殊工況的動(dòng)力需求；但當(dāng)SOC低于10%時(shí)電池不能放電，一方面由于此時(shí)電池放電效率低，另外由于電池SOC誤差較大(可達(dá)8%)、此時(shí)電池已經(jīng)處于無(wú)電狀態(tài)。

圖3 PHEV工作模式

由工作模式可以看出，SOC較大且需求扭矩較小時(shí)、PHEV工作于純電動(dòng)工況；其余工況與強(qiáng)混相同，主要通過(guò)E-M(行車發(fā)電)和E+M(電機(jī)助力)調(diào)節(jié)作用，在滿足駕駛員需求扭矩的同時(shí)、使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)；只有在三處標(biāo)注黃色區(qū)域PHEV才工作于純發(fā)動(dòng)機(jī)工況，而且此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)=純電動(dòng)+強(qiáng)混，即使在不充電狀態(tài)下(SOC維持在30%左右)，PHEV工作于強(qiáng)混而并非傳統(tǒng)汽車模式。

4)PHEV標(biāo)桿分析

搜集了國(guó)內(nèi)外主流乘用車和客車PHEV的技術(shù)參數(shù)，如表3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(dá)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(guó)標(biāo)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(jià)格銷售給公交用戶、用國(guó)家補(bǔ)貼的25萬(wàn)元消化電池和電機(jī)增價(jià)。正是這一創(chuàng)新的控制和商業(yè)模式，2014年僅雙?；炻?lián)PHEV客車銷量有望突破萬(wàn)臺(tái)、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(yīng)效仿大巴的控制和商業(yè)模式，加速PHEV轎車的市場(chǎng)化推廣。

表3 典型PHEV技術(shù)參數(shù)

5)PHEV發(fā)展趨勢(shì)

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

同時(shí)，中國(guó)PHEV的市場(chǎng)潛力得到了各大國(guó)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(dòng)車并投放市場(chǎng)；大眾2018年底前將向中國(guó)市場(chǎng)引入8款插電式混動(dòng)車型，最早的兩款車型將于2015年在中國(guó)生產(chǎn)。

近期國(guó)際電池供應(yīng)商已將電芯批量售價(jià)調(diào)整為220~230美元/kWh，但由于國(guó)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(jià)格仍然較高；同時(shí)由于均衡控制和熱管理等難點(diǎn)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(shì)?？萍疾?a class='link' href='http://www.vlxuusu.cn/tag/萬(wàn)鋼' target='_blank'>萬(wàn)鋼部長(zhǎng)在泰達(dá)論壇上提出，2020年后可能會(huì)取消財(cái)政補(bǔ)貼，在無(wú)補(bǔ)貼條件下PHEV有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。純電動(dòng)難點(diǎn)在于電池、電機(jī)、充電機(jī)和電動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)解耦、發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速箱等方面積累較少，應(yīng)給予大力支持攻關(guān)。技術(shù)障礙永遠(yuǎn)繞不過(guò)、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(qiáng)烈反差，足以說(shuō)明自主掌握核心技術(shù)的重要性。

在鼓勵(lì)發(fā)展PHEV的同時(shí)應(yīng)該做好檢測(cè)、監(jiān)管和認(rèn)證工作，清華大學(xué)教授、中國(guó)電動(dòng)汽車奠基人和資深專家陳全世先生提醒到“插電式混動(dòng)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(gè)假電動(dòng)機(jī)就能改裝成插電混動(dòng)”。應(yīng)從“坡起”、“EV”、“Eco”、“Sport”、“Auto”和“HEV”等模式對(duì)PHEV進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，遏制騙補(bǔ)、給PHEV創(chuàng)造良好的發(fā)展氛圍。

6)總結(jié)

以上從PHEV定義、工作模式和標(biāo)桿車型等方面對(duì)PHEV進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)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(qiáng)度混合動(dòng)力汽車，與傳統(tǒng)汽車相比、此時(shí)節(jié)油率仍高達(dá)30~40%以上，良好的節(jié)油率應(yīng)該獲得相應(yīng)的牌照優(yōu)惠和補(bǔ)貼；財(cái)政補(bǔ)貼取消后，PHEV是最具生命力的新能源車型之一；自主品牌應(yīng)堅(jiān)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。

作者楊偉斌是北汽福田新能源系統(tǒng)開發(fā)部部長(zhǎng)、博士、高級(jí)工程師

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >