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若性能车也要搞电动化,比亚迪或将完胜特斯拉丨不服来辩

青主评车

最近看到一则比较特别的新闻,福特为了满足欧洲的排放政策要求,下一代福克斯RS将取消现有的2.3T+6MT动力总成,取而代之的是一套混动系统。

之所以特别,是因为我们极少听到混动系统出现在性能车身上的消息——哪怕是未经证实的传闻。

奥迪RS系列、宝马M系列、本田的Type-R、日产GT-R等大家耳熟能详的性能车系,无不采用着纯燃油动力。而作为福特性能车中的代表车型,福克斯RS居然要与混动扯上关系,而且还是复杂程度最高的PHEV,这是要弯道超车的节奏吗?

若性能车也要搞电动化,<a class='link' href='http://car.d1ev.com/0-10000_0_0_0_0_0_0_0_0_0_0_0_0_344_0_0_3_0.html' target='_blank'>比亚迪</a>或将完胜<a class='link' href='http://car.d1ev.com/0-10000_0_0_0_0_0_0_0_0_0_0_0_0_392_0_0_3_0.html' target='_blank'>特斯拉</a>丨不服来辩

▲若下一代福克斯RS真的搭载混动系统,那将会成为全球首款混动系小钢炮。

事实上,早在几年前市场上已出现了不少采用机电结合驱动超跑,如法拉利Laferrari、迈凯伦P1、保时捷918等。这些超跑让我们看到,电动化技术除了能提升汽车的燃油经济性之外,还能显著提升汽车的动力输出,这为性能车的发展提供一个简单直接且十分高效的进化方向。

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当然了,性能车不同于超跑,必须保留一定的实用性和燃油经济性。在这个前提下,性能车的电动化之路会朝着哪个方向走?是纯电动大行其道,还是机电耦合成为主流?我们这就来探讨一下。

纯电动车还真不适合作为性能车

纯电动车刚开始在国内普及的时候,有两个指标是消费者最为关注,也是车企最着重宣传的,一个是续航距离,另一个是0-100km/h加速时间。前者为了证明电动车的实用性,后者则是为了体现出“高科技”属性。

动辄4、5秒内的“零百”加速时间,哪是随便一辆燃油车能做到的?强悍的加速性能,让电动车迅速抓住了消费者的眼球,甚至还加快了其普及速度。另外,纯电动车还具备车身重心低、油门(电门)无延迟等与车辆运动属性相关的优点,这不禁会让人联想,将电动车的技术搬到性能车上,不就是最理想的方案吗?

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▲纯电动车提速快是人尽皆知的事实,但提速快的车就是性能车吗?(图:特斯拉Model S赛道版车型。)

可是在小鹿看来,纯电动力系统不但不适合用于性能车,而且还有诸多显著缺点。

首先要纠正一个观点,加速快的车≠性能车。对于一款及格的性能车而言,直线加速性能只是其中一个关键指标。同样重要的,还有操控性、轻量化水平,以及高负载工况下的耐久性——这想必是最多人所忽略的一点。

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▲加速快就是性能车?

频繁的急加速、长时间的高速/高转行驶,都会让动力系统长期处于高负载工况下,而这正是性能车用户最常见的驾驶方式。对于一般的内燃机,可以通过对冷却系统、润滑系统进行升级,或是采用强度更高的零部件来应对高负载工况。

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▲传统内燃机性能车,十分擅长在高负载工况下工作。

可是纯电动车就不一样了。即便拥有了先进的电池温度保护系统,过于频繁的充放电也会对电池耐久性造成影响。另外,受电机工作特性所限,电动车并不适合作长时间的高速行驶,高速再加速能力也不佳,这都进一步限制了其作为性能车的表现。

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▲受限于电机与电池的特性,纯电动车注定不能进行长时间高烈度的驾驶。

除此之外,电动车自身重量也是一大限制,首当其冲的是电池组,其重量至少占了整车的1/3。

以进口版特斯拉Model 3为例,它搭载了一组容量为75kWh的电池组,能量密度达到260wh/kg,是目前量产电动车中的顶尖水准。但光是电池包部分的重量就达到了478公斤,再加上电池壳体、散热模块等组件,Model 3整个电池总成重量约为650公斤,这使其整车重量超过了达到了1874kg。

相比之下,尺寸比Model 3更大的帕萨特PHEV版,整车重量只有1730kg,再看HEV领域的凯美瑞混动,尺寸同样比Model 3更大,但重量仅为1650kg。

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▲由于搭载了更大的电池,纯电动车的重量要比同级车型高出不少。

与同级的电动化车型相比,纯电动车的重量无疑是最大的,与同级燃油车相比,差距更为明显。对于性能车而言,更重的车身所带来的负面影响是显而易见的,即便加速能力有保证,但过弯极限、制动距离等物理指标也是难以克服的。

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▲过重的车身,对轮胎和制动系统都是一大负担。

正是基于种种局限,目前市面上尚未出现一款能实现量产的纯电性能车。什么?你说保时捷Taycan?那车的性能确实可圈可点,可是在保时捷的产品线中,Taycan的定位只是纯电四门轿跑车,而不是性能车。毕竟,像911 GT2 RS这样的才算是“保时捷的性能车”呀!

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▲对保时捷而言,Taycan只是一款纯电四门轿跑车而已。

HEV虽有运动潜质,但离性能车的要求还是有距离

既然纯电的路线不可行,那混动如何?

目前市场上混动汽车主要分为轻混(MHEV)、油电混动(HEV)、插电混动(PHEV)三类。由于MHEV的电机功率普遍较低,对性能的提升作用十分有限,所以我们的讨论还是集中于HEV和PEHV。

在最近几年,HEV发展非常迅速,这主要得益于“两田”强势产品的推动。不过,提起油电混动,大家首先联想到的必然是“省油”二字,怎么也不会联想到与性能相关的方面。这并不奇怪,毕竟目前HEV的宣传重点都是集中在“省、静、顺”这三方面,在售的HEV车型也没有一款以动力为卖点的,这很大程度影响了人们对HEV的印象。

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然而,道听途说与亲身体验,得出的答案是截然不同的。小鹿本人是一名十代雅阁混动车主,在与这车相处的一年多时间里,最让我感到满意的并不是油耗,而是其性能表现。

十代雅阁混动搭载的是一套由2.0L发动机与双电机组合而成的混动系统,最大功率达158kW,实测0-100km/h加速时间约为7.5秒,这水平与一款2.0T动力的中型轿车相当。它更大的亮点在于机电耦合模式:在急加速过程中,车辆会由电机直接驱动,因此有着与纯电动车相似的灵敏加速能力。

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▲雅阁混动油门响应十分灵敏,动力一点就来,这是很多燃油车都做不到的。

在高速行驶时,发动机直接驱动车辆,并持续为电池充电,保证了高速行驶的耐久性。另外,在加入了电机和电池之后,雅阁混动的整体重量只比燃油版车型多出100kg,可见其轻量化水准相当出色,而通过对电池的合理布局,更能有效平衡了车身的前后配重。

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▲本田i-MMD混动系统也有其性能的一面。

雅阁混动既然保留了纯电动的特性,又解决了纯电动部分固有缺点,做到了性能和实用性的平衡。因此我一直在想,将雅阁混动身上这套i-MMD系统放到重量更小、车架强度更高的车型上,不就能进一步发挥其性能表现了吗?

但事实告诉我,雅阁混动这种以串联模式为主的混动系统依然存在不足。

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▲在本田i-MMD混动系统中,发动机只是“配角”。

由于在加速过程中依靠电机驱动,在高速再加速过程中,依然会出现因电机扭力下降而导致加速性能削弱的问题,即便发动机的充电效率再高,或是电池容量更大,都难以从根本上改变电机的特性。

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▲从永磁同步电机工作特性图可以看出,在0转速时便可以输出最大扭矩,但当超过了一定转速,扭矩变会随转速升高而下滑,功率也会保持在恒定水平。

由于性能车必须同时满足动力输出和耐久性两大特性,省油和平顺性反而是次要的,因此要打造一套真正适用于性能车的电动化动力系统,电机不可能成为主角,发动机必须最大限度地参与驱动车辆。

丰田的THS混动系统可以么?

在丰田THS系统中,主要动力源是一台发动机和两台电机。从理论上说,发动机和电机结合能迸发出强大的动力,但丰田为了让整套系统发挥更高的能效,采用了一组行星齿轮组作为动力分流机构,在行驶过程中对扭矩输出进行实时调整。

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▲丰田混动系统的核心是通过行星齿轮组对电机和发动机输出的动力进行合理分流,以达到两者最理想的工况,其设计初衷并非为了榨取性能。

正因为动力经过了分流,发动机的功率并不能全数输出至车轮,相当一部分分流到电机系统上。无论是发动机还是电机,都围绕着高效率、低能耗的目标运作,而不是一味地追求动力输出,这就是为何THS系统有着出色的能耗表现,但动力表现却并不突出的原因所在。

在比亚迪身上,看到电动化性能车的前景

排除了纯电动以及“两田”的混动系统之后,想必大家都会想起另一个标志性的动力系统——比亚迪DM双模系统。

还记得比亚迪当年提出的“542战略”吗?“5秒加速、4轮全时电驱、百公里油耗2升以内”,排在第一的“5”就是以提升性能为目标。

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▲比亚迪在提出“542”战略时,就以提升性能为主要目标。

目前,比亚迪的DM系统已经发展到第三代。以现款比亚迪唐DM为例,它采用了独创的P0+P3+P4混动构型,其中P0位置的电机主要在低速低负载工况下辅助发动机动力输出;P3电机位于变速箱输出端,拥有290kW、630Nm的动力储备,能与发动机实现并联,输出强大的动力;而P4电机则独立于发动机设于后轴上,除了能辅助动力输出之外,还实现了纯电四轮驱动。

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值得注意的一点是,在发动机全力输出时,其动力能全数释放到车轮,而无需经过复杂的机电耦合系统,在电机协同输出之下,能实现动力的高效叠加。

这样的设计虽然不利于降低能耗,但却能最大限度满足对动力的需求,同时也保证了在高速、高负载工况下性能的稳定性。

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▲比亚迪唐DM的操控性能并不出色,但独特的混动系统颇具参考价值。

另一方面,位于唐DM后轴的电机也大有作为,虽然它的动力输出不如前轴电机(只有180kW、380Nm),但能让车辆在脱离传统机械传动轴的情况下实现四驱功能。这套四驱系统的主要任务不是越野,而是让前后轮拥有更均衡的牵引力,在湿滑路面上保持车身动态平衡。

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▲唐DM的后轴电机与发动机不相连,通过扭矩管理系统实现电动四驱,让后轮的动力输出有极高的自由度。

通过比亚迪DM系统,我们大致看到了未来电动化性能车动力系统的一个雏形:在一台足够强大的发动机上配以辅助驱动的电机,同时在非发动机驱动轴上加入电机,用以辅助调整车身动态。如此一来,车辆在低速起步阶段能通过电机获得充裕的低扭输出,高速工况下由发动机作主力输出,则保证了动力的持续性。

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▲对于性能车而言,最理想的电动化动力系统应该以发动机为核心,电动机作最大程度的辅助。对此,本田在NSX上已做了大胆的尝试。

实际上,类似的动力系统已经在部分超跑上实现,例如本田NSX。它的动力系统由一台3.5T双涡轮增压发动机以及三台电机组成,三台电机的布局位置也十分巧妙:一台位于中置的发动机和变速箱之间,也即P2位置布局,另外两台电机设于前轴上,能分别对两个前轮提供动力。

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▲NSX的混动结构与比亚迪DM有一定的相似程度。

这套混动系统能为NSX提供368kW的最大功率,0-100km/h加速时间约为3.2秒。虽然其整车重量达到了1766kg,但其前轴两台电机可以实现出色的动力矢量分配,让前轮时刻保证有最大的抓地力,也算是对过重车身的一种弥补。

总结

经过多层分析,我们探索出了一套看似可行的动力系统,但这怎么看都像是理想中的终极方案,在现实中难以实现。

毕竟,如此复杂的混动系统,必须拥有足够聪明的管理系统、足够强大的电池系统、以及足够全面的安全系统与之搭配。另外,研发这套动力系统也必须考虑到其泛用性,除了搭载在性能车上,能否以更低成本的方式搭载于普通家用车上,成为一种普罗大众都接受的动力系统,这也是车企必须考虑的问题。

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在小鹿看来,机电耦合会成为性能车动力系统的发展方向,但其发展步伐不会一撮而就,而是采取小步快跑的方式,从最基本的48V轻混开始,逐渐向中度、重度混动过度,最后发展到内燃机与多电机结合的混动形式。而在此过程中,内燃机依然会扮演着最重要的角色。

来源:青主评车

本文地址:https://www.d1ev.com/carnews/xinche/110159

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