混动,究竟是“回光返照”还是“落日余晖”?

DoNews·2022-01-25 16:27
混动市场该如何走?

突然间,布局混动技术似乎成了一线自主品牌的“标签”。

2021年,比亚迪凭借旗下混动车型超4倍的“疯涨”,一举打破销量纪录,成为年度风头最劲的自主车企。

与此同时,其他一线自主车企也纷纷入局,加速推出了自己的混动系统。仅在2021年发布的自主品牌全新混动系统就包括:比亚迪DM-i混动、长城柠檬混动、长安蓝鲸混动、吉利雷神动力、奇瑞鲲鹏混动等。

混动的大面积推出,对于行业有两大利好。

从消费者层面看,自主品牌混动车型的推出增加了前者的选择,不再受限于日系混动。相比燃油车,混动车带来更好行驶品质的同时,也能解决上牌难的问题。

从企业层面看,混动车型的推出可以大大减轻其积分压力。毕竟在“双积分”政策日益严苛的环境下,积分在很大程度上决定着企业的财务健康状况。

但凡事都有正反两面。

首先,混动技术本身门槛高,没有深厚的内燃机设计经验和强大的供应链,想玩好混动是不可能的。而且混动系统的控制逻辑极复杂且精密,要想打造一套兼顾性能、油耗、行驶品质、稳定性、成本的混动系统,需要耗费巨大的研发费用。

所以我们看到,不仅“蔚小理”等新势力品牌做不了混动,传统车企中,能玩得转这项技术的也是少数。

另外从行业趋势看,纯电动车取代燃油车将成为必然趋势,而混动作为二者之间的过渡方案,貌似并不会有太持久的生命周期,直接一步到位all in纯电貌似是更好的选择,比如大众就是这么干的。

同时,相关政策也在逐步削弱混动车型的“特权”。例如北京自从推出限购政策开始,就没承认过混动车型的新能源身份。而随着纯电动的发展,其他城市也将纷纷效仿。其中,上海政府就给出了明确的时间点:2023 年 1 月 1 日起,购买包括增程式在内的PHEV(插电式混动)车型用户,将无法获得免费绿牌。

在这样的情况下,车企还有必要投入巨大的资金和时间成本去打造混动技术吗?对于拥有内燃机技术的车企来说,混动带来的市场效应是“回光返照”还是“落日余晖”?

另外对于消费者来说,日系“两田”垄断混动市场接近二十年,其在技术成熟度和口碑方面的优势巨大。对于消费者来说,自主混动是更好的选择吗?自主品牌中,又有谁“混”得最好?

自主品牌纷纷入局混动为哪般?

我国汽车行业的发展,政策是一个决定性因素。

除了上文提到的“双积分”,2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》也是推动车企加速研发混动的重要原因。尽管路线图并不是强制性政策,但可以将其看做是非常重要的指导意见,后续的政策将围绕这些规划展开和调整。

根据路线图,我国计划至2025年,混动车型占据传统能源乘用车(泛指不给上新能源车牌照的,包括HEV车型)销量50%以上,2030年时这个占比将达到75%以上,而2035年则是100%。届时,新能源车型的渗透率将达到50%左右,也就是说HEV还有50%左右的市场份额。

所以说混动虽然是一种过渡方案,但其过渡期却极为漫长。

最起码在未来15年左右,混动车型将是与纯电动车型并驾齐驱的主流汽车产品。如果放弃了混动,就相当于放弃了近乎一半的市场份额。

而且从实际情况来看,该路线图的规划也有其合理性。考虑到我国人口数量大且密度高,直接由燃油切换至纯电动将对补能体系造成巨大的压力,在基建尚未成熟之前,“全民纯电”并不具备现实意义。

而对于有能力做混动的车企来说,这块市场是绝不能放弃的。在“全民纯电”时代到来之前,能否抓住混动的“黄金15年”(甚至有可能更长),将在很大程度上决定企业的市场地位和体量。有了厚实的家底,在迎接下一个市场阶段时才会有足够的底气。

另外,对于现在的自主品牌来说,只要掌握了成熟的PHEV技术,转型去做HEV并非难事,而且有些车企的混动架构本身就可以兼容HEV和PHEV,例如长城和吉利。

而关于上文提到的上牌政策问题,随着新能源车技术的发展,当下的新能源车销量已经由政策驱动转为市场驱动,越来越多的消费者愿意主动去购买新能源车。

图片来源:AX汽车研究

2019年和2020年,非限购城市的新能源汽车渗透率仅为4.2%和5.9%,2021年则达到了14.3%。

而在非限购城市的新能源车销量排名中,可以看到比亚迪秦PLUS DM和宋PLUS DM等PHEV车型,这说明混动车型在非限购城市中也越来越被消费者所接受。

在过去,由于产业链不够完善,例如PHEV车型所需的电机和动力电池成本偏高,再加上技术不够成熟,无法在油耗方面满足消费者预期,导致其市场竞争力不足,故只能用政策加以保护。

而现在,随着一大批自主品牌全新混动技术的问世,其在对成本和油耗进行大幅优化后,已经完全具备了挑战燃油车的市场竞争力,比亚迪DM-i在非限购城市的热销就是有力证明。所以上牌政策的变化,虽然会对混动车型的销量造成短期影响,但无法改变大趋势,跟新能源补贴退坡是一个道理。

能否打破日系混动垄断?

在过去接近20年的时间里,国内的混动市场基本被日系“两田”所垄断。尽管自主品牌曾经在这一领域进行过尝试,但没能激起太大的浪花。至今,丰田的THS系统问世已经25年,本田进入混动领域也已经有23年。

而第一个对混动技术进行探索的自主品牌是比亚迪,其早在2008年就推出了DM1.0,并且开创了业界双电机(驱动电机+发电机)串并联混动架构的先河,本田在2013年推出的i-mmd正是借鉴了此架构打造的,不过双方都不是该技术的发明者,该混动架构来自于一家明教PAICE的小公司,虽然不造车,但通过为车企授权混动专利就已经获得了巨额利润。

说回比亚迪,虽然比亚迪是第一个使用双电机串并联混动架构的车企,不过由于其当时刚刚进入汽车行业(2003年开始造车),内燃机技术尚未成熟,新能源车型也尚未形成规模化效应,三电系统的成本居高不下,导致其混动系统售价高昂。

首款搭载DM1.0系统的比亚迪F3 DM,起售价居然高达14.98万元,比燃油版F3贵将近10万元,这对于大部分消费者来说是无法接受的。要知道,即使是日系混动,其售价也仅比同款燃油动力车型贵2-3万元。最终,比亚迪对混动技术的首次探索宣告失败。

虽然在接下来的十几年里,为了降低开发难度和成本,比亚迪将此前的双电机串并联架构改为“简单粗暴”的单电机并联架构,简单理解就是在燃油车基础上增加一套小型的三电系统。

该架构虽然在一定程度上帮助比亚迪降低了成本,但这毕竟是一套比较落后的架构,最明显的缺点就是馈电油耗高。

由于一台电机无法同时兼顾驱动和发电(可以兼顾这两种功能,但不能同时进行),所以单电机架构无法实现串联模式(发动机带动发电机发电,驱动电机驱动车辆。由于电机在中低速区间效率远高于发动机,所以串联模式为车辆馈电后在中低速工况下最高效的模式),那么馈电后就只能切换到并联(发动机和驱动电机一同驱动车辆)或直驱模式,而此时发动机既要负责驱动还要负责发电,所以会导致油耗飙升。例如早期的唐DM等车型,其馈电油耗甚至高于10L/100km,失去了作为混动车的意义。

▲某发动机热效率map

▲某电动机效率map

相比之下,无论是丰田的混联架构,还是本田的串并联架构,均可在各种工况下以高效的模式工作。那么彼时还在采用并联架构的比亚迪,也就无法与日系混动车竞争了。

即便有政策保护(国内只有PHEV能上绿牌且享受补贴,而日系混动大多为HEV),比亚迪混动车型此前的销量也并不出彩,2020年销量仅4.8万辆,月均4000辆左右。不仅无法对燃油车形成威胁,更无法撼动日系混动的地位。

除了比亚迪,包括长安、吉利、荣威等多个自主品牌也先后推出过PHEV车型,但市场表现还不如比亚迪,在市场中几乎没有声量,只能在限购城市获得少得可怜的市场份额。

然而随着一套全新的混动系统——比亚迪DM-i的到来,日系混动感受到了所未有的压力。

在A级车领域,以卡罗拉混动为代表的日系混动将直接面对秦PLUS DM-i。前者售价13.58-15.98万元,后者售价10.58-14.58万元。不仅售价更具优势,秦PLUS DM-i还有比前者更强的动力、更长的纯电续航里程、更大的车身尺寸,以及不相上下的油耗水平。即使不考虑上牌便利和补贴,秦PLUS DM-i也是除了品牌力之外全方位超越卡罗拉混动的产品。

而在A级SUV领域,以RAV4混动和CR-V混动为代表的车型,不仅要面对同级别宋PLUS DM-i的竞争,还要面对中型SUV唐DM-i的降维打击。

比亚迪DM-i的出现是一个缩影,今后我们将见到更多具有强大市场竞争力的混动车型不断出现。

在燃油车领域,自主品牌凭借高性价比和错位竞争策略,近年来不断蚕食合资品牌的市场份额。而相同的戏码,将在混动车成为主流后再次上演。

自主混动哪家强?

为什么比亚迪DM-i能迅速占领市场?

主要原因就是其回归了此前的双电机串并联架构,虽然此前比亚迪在该技术路线上的尝试失败了,但今时不同往日,如今的比亚迪在内燃机技术、三电技术、产业链布局等方面均有了长足进步,完全有实力打造一套全新的、均衡的混动系统。

比亚迪DM-i系统由混动专用发动机、双电机、EHS机电耦合机构、刀片电池组成。

由于在这套混动系统中,发动机不会在中低速等低效工况直驱车辆,所以其取消了进气侧VVT(可变气门正时)、皮带轮系等机构,有效降低发动机负载和制造成本。

三电方面,DM-i系统采用的扁线电机、刀片电池、碳化硅功率半导体芯片均为自研自产,在满足性能标准的前提下将成本压缩到了极致。

▲左侧为DM1.0,右侧为DM-i

另外从设计层面看,相比DM1.0,全新的DM-i采用了驱动电机和发动机异轴布置的设计,可以放下更大体积的发动机,有利于唐DM-i等中高端车型的应用,而早期采用同轴布置的DM1.0只能采用1.0L三缸发动机。

目前,混动系统架构大致分为三种。第一种是比亚迪DM-i、本田所采用的双电机串并联架构,第二种是丰田所采用的功率分流混联架构,第三种是比亚迪DM2.0/3.0所采用的单电机并联架构。

因为功率分流架构中的行星齿轮工艺复杂且制造门槛高,而单电机并联架构则比较落后,所以双电机串并联架构是当今的主流。除了比亚迪以外,长城和奇瑞也采用了此种混动架构。

相比比亚迪和本田,长城和奇瑞的混动架构在性能和行驶品质方面更进了一步,核心因素就是加入了多挡变速机构。其中,长城加入了2挡变速箱,而奇瑞则是3挡。

▲长城柠檬混动

按照常规思路,在有驱动电机的情况下,车辆就无须多挡变速箱了,因为电动机本身的高效工况区间就比内燃机广泛得多(看上文map图就可知),所以只需设定一个适中的固定齿比就能够满足日常行驶了。这点在纯电动车中也是一样,绝大部分纯电动车都是单挡直驱,只有保时捷Taycan这种追求极致性能的车辆会匹配2挡变速箱,以弥补电机高速乏力的弱点。

但是对于长城和奇瑞来讲,它们在新能源领域没有比亚迪那样的全产业链布局,拼成本和性价比显然不明智,所以这两家选择了高品质路线,也就是在保证低油耗的同时提供更好的动力体验,那么加入多挡变速箱就是必然的事情了。

以同级别的比亚迪宋Pro DM-i和WEY玛奇朵PHEV为例,前者的发动机功率和驱动电机功率分别为81kW和132kW/145kW,后者这两项数据分别为71kW和115kW。从账面数据来看,宋Pro DM-i的动力性应该是强于玛奇朵PHEV的,但实际上,前者的百公里加速时间为8.5秒/7.9秒,后者却做到了7.2秒。

造成这一差异的最主要原因,就是在于后者加入了多挡变速箱,赋予了系统更宽泛的并联模式工况区间,在中低速区间急加速时便可以“火力全开”。而后者因为是固定齿比,所以只能设定一个相对居中的齿比来兼顾油耗和动力,从而无法实现并联模式的全工况覆盖。另外,二者的馈电油耗差不多,都在4.4L-4.5L/100km之间。

在油耗几乎持平的前提下,提供了更强的动力性,那么代价是什么呢?当然就是成本了。

还是用刚才那两款车举例,宋Pro DM-i的售价区间是13.48-15.98万元,玛奇朵PHEV售价区间为16.68-17.78万元。

当然了,也并非所有自主车企采用的都是双电机串并联架构,这跟其自身研发能力和技术积累有关。两个例外,一个是吉利,另一个是长安。

先说吉利。2019年丰田混动技术专利到期时,吉利以1元价格获得了该专利的授权。而其最新的雷神混动,正是基于丰田THS混联架构打造的,特点是通过行星齿轮实现功率分流和无级变速。

▲R为驱动电机、C为发动机、S为发电机,+代表正转,-代表反转

从结构来看,由于行星齿轮无法实现各部件之间的解耦,所以该架构无法实现串联或者发动机直驱。应该串联时,发动机也会参与驱动(对应上图b);应该发动机直驱时,驱动电机和发动机也会参与驱动(对应上图c,发电机反转代表参与驱动),这都会带来一些能量损耗。

但也正是因为有行星齿轮,系统在不同工况下都能以最合理的方式分配各动力源的动力,将能量损耗降到最低。所以从性能和油耗来看,该架构与双电机串并联架构不相上下,例如丰田和本田的同级别混动车,大多数情况下都只能打个平手,分不出明显的高下。

而且与长城和奇瑞一样,为了提升动力性,吉利也在原有架构基础上加入了多挡变速箱(吉利为3挡),所以最新的星越L混动版百公里加速时间达到了7.9秒,优于唐DM-i的8.5秒。

不过对于吉利来说,该架构最大的风险并不来自于性能、油耗或成本,而是来自于供应链。虽然其收购丰田混动专利几乎没花钱,但是丰田对于供应链有近乎偏执的的“控制欲”,包括爱信、电装、雅马哈等头部零部件公司均在丰田旗下或被丰田持股。

作为全球规模最大的车企巨头之一,丰田的野心远不止于卖车,控制全球汽车行业的供应链才是其终极目标。而吉利采用与丰田相同的混动架构,难免会进入丰田的供应链体系中。

例如对制造精度要求极高的行星齿轮,吉利或许并没有自主生产的能力。当初奇瑞最开始做混动,就对功率分流架构进行过尝试,但由于行星齿轮的加工难度实在太高,便放弃了此路线。

另一个例外是长安。长安走了比亚迪几年前的“老路”,采用已经过时的单电机并联架构。由于其在电动化方面起步较晚,也没有像吉利一样收购了其他混动系统的专利,所以采用该架构可以降低研发门槛、缩短研发周期,以便在其混动市场中快速“卡位”。

但是前文已经说过,单电机并联架构有先天的“硬伤”,也就是馈电油耗高。例如采用类似架构的唐DM四驱版,尽管其相比几年前已经有了大幅优化,但馈电油耗依旧高达7.5L/100km。而长安UNI-K混动版的馈电油耗却只有5.0L/100km,甚至低于唐DM-i的5.3L/100km,这是如何做到的?

▲长安UNI-K混动版底盘

在这款车的参数中,有两项数据略显“违和”:该车的电池包容量是30度,但纯电续航却只有130km,由此可知百公里电耗为23度。尽管该车定位于中型SUV,但这个电耗还是太高了。作为对比,同级别的唐DM-i、瑞虎8 PLUS混动版、摩卡PHEV的百公里电耗分别是19度、19度、20度。如果按照百公里电耗20度计算,那么长安UNI-K混动版的纯电续航应该在150km左右。

由此来看,很有可能是工程师为了保证馈电油耗,而故意“锁定”了一部分电量,从而不让车辆达到真正的馈电状态,减轻发动机的负担。也就是说,当你看到仪表中显示已经馈电的时候,其实电池中还有比较充足的电量。

按照这款车的正常电耗来计算,一个25-26度左右的电池包基本就可以满足130km的纯电续航,由此可知其“隐藏”电量大概在4-5度左右。也就是说,消费者买了一款30度的电池包,但只能获得25度左右电池包的性能,其余电量被用来维持馈电油耗了。

按照市场价格,5度左右的电芯价格在几千元左右。不过从长安UNI-K混动版的预售价来看,在配置大体相同的情况下,混动版车型额价格要比燃油版贵3万元左右,这个价差与比亚迪唐是比较接近的,看起来并不会对消费者造成什么损失。

但如果该车的工作原理真的如上所述,那么即使其可以获得较好的测试成绩,在日常驾驶中也会“露馅”。因为只要经过多次馈电行驶,不给车辆充电,那么储备电量也会被耗干,这时就可以知晓其真实馈电油耗了,这需要经过实测的验证。

▲制表:Do News

结语

毫无疑问,在纯电时代到来之前,混动将在汽车市场中扮演极为重要的角色。随着一大批自主品牌混动车型的崛起,日系混动将无法再垄断这一市场。前者不仅拥有更前的产品力,在售价方面也常常能对后者形成降维打击。

随着电动化技术的不断融入,合资品牌曾经坚不可摧的技术壁垒将被一点点攻破,届时我们将迎来一个全新的市场生态,所以混动的兴起绝对是内燃机的“回光返照”,它将在正式退出历史舞台之前散发出最耀眼的光芒。

目前来看,比亚迪、长城、吉利、奇瑞等车企在混动技术路线上跑在了前面。其中,比亚迪扮演着“领头羊”的角色。

但这毕竟是一场长达至少15年的竞争,其他品牌有足够的时间完成“逆袭”。另外,随着新能源汽车的竞争进入下半场,智能化技术将在更大程度上影响企业的发展,而这显然不是比亚迪的强项所在,所以智能化也将成为其他车企反超比亚迪的一大突破口。

本文来自微信公众号“DoNews”(ID:ilovedonews),作者:赵哲峰,36氪经授权发布。

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