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2021-12-07

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主流增程技术最强横评:没有最好,只有最适合

  1. 天际
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作者:墨菲斯

导语:无论哪种方案,相比于传统的燃油车,用户都将获得更好的使用体验和更低的使用成本。这就是技术进步和市场博弈带来的消费体验升级。至于技术到底过不过时,就留给工程师和自媒体们吧。

天际 iMES 靠什么赢得 「中国心」?

2021 年 11 月 8 日,「中国心」 2021 年度十佳新能源汽车动力系统评选获奖名单揭晓。在仅有的两款获奖油电系统中,比亚迪 DM-i 作为混动系统的当红炸子鸡自不必说,而另一个令人颇感意外的获奖系统,是天际汽车于今年 7 月 13 日发布的紧凑型 SUV——ME5 所搭载的增程系统 iMES。

之所以令人颇感意外,一来是在 「蔚小理」 逐渐站稳新势力第一梯队的同时,天际汽车无论销量还是关注度都颇为边缘化的事实。二来是天际汽车于 2020 年 9 月 19 日上市的第一款车型 ME7 采用的是纯电驱动方案。从首发 ME7 的纯电 SUV 「技术降级」 到如今 ME5 的增程方案,是颇为容易让人产生联想的,尤其是 ME7 的销量在乘联会销量表中依然处于失联状态。

回想彼时,天际汽车董事长兼 CEO 张海亮表示,「ME5 的销量肯定会取得突破」。再看今时,ME5 所搭载的增程系统拿下 「中国心」 十佳新能源动力系统。我们不禁要问,是什么给了张海亮信心?iMES 靠什么获得了专家评审的认可?

既然是增程系统,既然 ME5 主打的是超长续航(消除里程焦虑),那么我们就和同类竞品 PK 一下,看看天际的 iMES 究竟有何能耐。而作为造车新势力中第一个剑走偏锋吃增程螃蟹,却又偏偏靠仅有的一款增程车型获得不俗销量的理想 ONE,一定是各家必定会对标的参照车款。于是,我们截取了两款车型的官网技术参数,一探究竟。

我们先来看续航性能。超长续航是天际 ME5 和理想 ONE 的主要卖点之一,自然在续航表现方面不敢马虎,两家的 NEDC 综合工况续航里程都超过了 1000km,秒杀几乎所有在售的纯电动车型。与此同时,增程车型的特点 —— 没有里程焦虑的同时又无限接近纯电车型的驾驶体验,在这两款车型上也有鲜明的体现 ——NEDC 纯电续航里程都超过了 150km,足以满足一到两天市区通勤的需求。而且初看之下,作为已经上市两年的 「老」 兵,增程一哥理想 ONE 无论在综合工况还是在纯电工况的续航都略优于新兵 ME5。

但当我们聚焦到两款车型的电池容量和油箱容量时,似乎又能看出些端倪。理想 ONE 的 40.5kWh 电池组提供了 188km 的纯电续航,百公里耗电 21.54kWh。而天际 ME5 的 30.6kWh 电池组提供了 155km 的纯电续航,百公里耗电 19.74kWh。两者的差异在 9%。考虑到这个耗电比较没有考虑车重、电机数量和最低电量控制策略的差异,因此并无法证明 ME5 的电驱系统更省电,但从整体用车角度来看,ME5 的单位电池容量能够提供更高的纯电续航,这是个不争的事实。

再来看增程器油耗。理想 ONE 的 55L 油箱提供了 892km 的 NEDC 燃油续航里程,而天际 ME5 的 42L 油箱提供了 857km 的燃油续航里程。乍看之下,理想 ONE 表现更好,但增程器百公里油耗达到 6.17L。而 ME5 则能做到百公里油耗 4.9L。这个差距在 26%!从用车成本的角度来讲,每行驶一箱油,ME5 可以节省油费约 80 元。

当整个市场和消费者受制于纯电车型的里程焦虑,聚焦于增程车型的(不牺牲纯电驾驶体验的)超长续航,惊叹于理想 ONE 另辟蹊径的押注和部分车企对待增程技术的 「务实骑墙」 的态度,天际用 ME5 向市场喊话 —— 你们有谁关注过增程器的油耗?你们是否对得起 「新能源」 和 「节能减排」 的名号?

如果说理想 ONE 由于上市时间更早,只能用有限的资源解决增程器从无到有的问题,那么如今新上市的增程车型是否也能在油耗表现上和 ME5 一较高下呢?我们依然截取了以下市售增程车型的官网技术参数 —— 塞力斯 SF5 和岚图 FREE 增程版。从数据对比中可以发现,塞力斯 SF5 的增程器工况油耗据推算 < 6.83L/100km,而岚图 FREE 更是高达 7.78L/100km。尽管这两款车型相比于天际 ME5 拥有更大的车身尺寸和整备质量,并且都有采用交流异步驱动电机和双电机方案,但在强调节能减排碳中和的今天,两者的增程器理论油耗都明显高于理想 ONE 这一市场 「增程标杆」,确实有点偏离 「新能源」。或许只能说,厂家并没有把资源投入到 「增程器油耗」 这一指标上,也没有指望靠油耗来作为产品卖点。

所以我们可以很负责任地说,天际 ME5 是市售增程车型中的油耗冠军。

那么它是如何做到的呢?官方对于获奖系统 iMES 的描述是 ——「天际 iMES 智慧增程系统采用全球首创量产飞轮转子一体式设计,发动机直驱电机无传递损失,安全可靠,控制系统采用功率跟随策略,即发即用,无充放电损失。驱动电机采用低铁损硅钢片,高效区范围广,制动能量回收效率高,独特的智慧增程系统支持 ME5 达到 NEDC 续航 1012km。」 用一句话概括就是 —— 降低能量损失,提升增程器在发电及直驱状态下的效率。同时,我们认为 1.5L 自然吸气发动机的采用也对降低增程系统油耗起到了一定作用。厂家既然选择自吸,说明它或许已经能够满足单电机 150kW 的需求,而代价就是百公里加速 8.9s,相对于其他增程车型来说更为 「代步」。

而紧凑级的车身尺寸,高效精简的增程系统,单电机平庸的输出功率,刚刚够用的电池组,带来了同样更为 「代步」 的售价 —— 综合补贴后低于 15 万。这在增程车型里,绝对是独一无二的存在。

比亚迪 DM-i 是不是跨界全能?

155 公里的纯电市区通勤体验,1000 公里以上的江浙沪增程自驾游,15 万就能开回家。意不意外?惊不惊喜?从市场的角度来讲,这确实是足够吸引人的卖点,但从技术角度来讲,增程其实只是混动技术的一种。而同样获奖的比亚迪 DM-i 超级混动系统,引起了我们的好奇心。为什么不让天际 ME5 的 iMES 增程系统和比亚迪宋 PLUS 的 DM-i 超级混动做个 「跨界」 PK 呢?

我们用同样的核心对比项,即纯电续航里程、燃油续航里程和燃油续航(增程器)油耗,来比较两款车型的特点,发现除了纯电续航里程外,其他两项事关 ME5 核心卖点的指标,宋 PLUS 均有更好的表现,而 51km 纯电续航版本甚至给出了 4.4L/100km 和 1414km 的惊人性能。当然,这其中有部分原因是得益于宋 PLUS 更小的电池组带来更轻的整备质量,当然百公里加速也同样受益于此。而 DM-i 作为插混,相比于 ME5 的纯增程设定,在高速工况下通过发动机直驱所带来的比电动机更低的能耗,依然是帮助其获得更好油耗表现的一个重要环节。

在此,我们不禁感叹比亚迪 DM-i 超级混动技术的全面性。无论是市区中低速的纯电模式,还是中低速电池亏电的串联(增程)模式,或是高速巡航的发动机直驱模式,再加上发动机电动机合力带来的加速模式。以上种种,我们在此不再深入篇幅,相信关注混动技术的读者一定了然于胸。那么从这个角度来讲,尽管天际 ME5 在增程圈子里可以通过优秀的能耗表现和更低的售价打一个差异化竞争,但在比亚迪宋 PLUS DM-i 的全能高效面前,ME5 也只能打 「纯电续航」 一张牌。而宋 PLUS DM-i 的价位,基本把 ME5 给围堵了个严严实实。如果你完全不在意那多出的 45km 纯电续航,那么 ME5 上市的局面就略显尴尬了。本来以为对方全而不精只是跨界玩玩的,没想到却是个十项全能。

尽管如此,我们还是要说,天际 ME5 的这套 iMES 增程系统所达到的燃油经济性,已经非常接近于比亚迪这套带有高速直驱加持的 DM-i 超级混动系统的表现了,更是和一众 「真增程」 而 「伪节能」 的同门师兄弟划清了界限。而它之所以能有如此表现,其实和比亚迪的思路如出一辙 —— 从发动机到发电机 / 驱动电机,从电池组容量的选择到控制策略的优化,尽可能地让每个功能单元高效地工作。而比亚迪作为车厂老司机,又在发动机、电机、电池等方面积累了多年自研成果,那么 DM-i 这种既全又精的黑科技自然就是水到渠成的事情。当然,世上没有完美的技术,比亚迪 DM-i 之所以能够提供各种工况下 「完美」 的能效解决方案,其代价或许就是当今乘用车动力总成类型中相对更复杂的零部件集成以及调教难度更高的控制策略。而天际 ME5 的这套增程系统,则用相对更精简的结构设计(主要是去掉了发动机机械直驱及并联加速),提供了增程系统从未有过的非常接近于 DM-i 系统的油耗表现,让用户在享有低油耗的同时又无需更多担心复杂混动系统带来的故障率提升的问题。

增程是不是里程焦虑的解药?

增程作为混动技术的一种,其实并不是什么新技术。早在 2010 年,全球首款量产版增程型电动车 —— 雪佛兰 Volt 就已经在北美上市。而十年后的 2020 年,一向言行谨慎的大众汽车中国 CEO 冯思翰在一场媒体沟通会上表示,「从单车角度来看,增程式电动车具备一定的价值,但从整个国家和地球的角度来说,简直是胡说八道,是最糟糕的方案!发展电动车的最终目的是减少碳排放,但如果是用燃烧化石燃料来发电,那根本没必要这么做。」 而负责整个大众集团中国研发部门的威德曼更进一步否定了增程式技术路线 ——「即使对单车来说,增程式电动车也意义不大,我们在几年前就在研究增程式电动的可行性,现在讨论这个技术已经完全过时了。」

但无论增程技术是不是胡说八道,是不是最糟糕的方案,是不是完全过时的技术,不可否认的是,在电池技术取得突飞猛进之前,里程焦虑就像一柄达摩克里斯之剑,时时刻刻悬在纯电车型用户和车厂头顶。一边是炮轰增程技术过时,一边是 ID 系列最高 588km 的续航表现,在市场面前只讲技术,要么只是为了博眼球,要么就是技术派的傲慢。

还不止于此。里程焦虑真的只是焦虑于续航里程吗?未必。在油车时代,我们并不会去刻意关注一款车的满油续航里程,是因为我们可以用最简单的方式和最短的耗时为车加油,即补能。当我们在高速上每行驶一段路程就能看到加油站距离提示,当我们已经习惯把加油枪插入油箱然后等上几分钟就能满油上路,那么无论满油续航里程是多少,里程焦虑是和我们八竿子打不着的。说到底,如果秒充技术能够实现,400km 续航的电池组那都不算个事儿。

所以纯电技术方案想要彻底消除里程焦虑,光靠提升电池组能量密度和增大电池组容量是不够的,它只能在有限范围内让我们暂时不去理会充电困扰。这不叫消除里程焦虑,这叫回避补能焦虑。而真正能够一劳永逸解决里程焦虑的快充技术,似乎无论在技术层面还是在基础设施布网层面,厂家都有各自的难言之隐,以至于在宣传推广中始终处于颇为边缘的位置。

那么再回到增程技术,无论它是不是过时,加油的便利性和易获取性是当前电池技术所望尘莫及的。至于节能减排,毫无疑问这是一个正确的方向,但务实的市场中不仅仅只有正确的方向,还有循序渐进达成共识的过程,以及对于 「正确方向」 持有成本的考量。

一边是技术方案是否先进的口水战,一边是市场涌入了更多增程车型以及 1000km 纯电续航的 PPT,我们发现,相比于理论技术路线的乏善可陈和千篇一律,市场的千变万化以及产品为了应对市场变化所表现出的进化能力着实给我们带来了更多惊喜。

比如,2021 年 11 月 19 日,日产在广州车展上宣布轩逸 e-POWER 正式上市,售价区间为 13.89-15.59 万元。日产的这个 e-POWER 技术,号称不用充电的电驱技术,帮助日产 Note 车型一举超越了混动的 Aqua 与 Fit,于 2017、2018、2019 连续三年夺得日本小型乘用车销冠。

e-POWER 技术最独特的地方在于,相较于丰田的 THS 以及本田的 i-MMD,它属于 「全时电驱」 技术,不用充电,用油发电,以纯电驱动。看着是不是很眼熟?这不就是增程技术么?而且还省去了增程技术中支持纯电续航的电池组及其相匹配的充电组件,妥妥的简配版增程串联混动。之前大众技术派不屑于逆施倒行的带纯电续航的增程技术,现在可好,日产直接给市场砸下个只烧油不充电的电驱技术,而且还拿了 3 年销冠,这脸打得那叫一个啪啪响,再次验证了市场选择技术时阴晴不定的主子脾气。

不过 e-POWER 技术之所以能获得市场认可,也并不仅仅是讨巧地对增程技术做了精简。我们通过对比可以发现,轩逸 e-POWER 在以下三个方面都做到了极致优化。首先是减重,通过搭载极端小容量电池(2kWh)、小排量 3 缸自吸发动机、更小功率的驱动电机以及省去电池充电相关组件,将整备质量做到了惊人的 1477kg。其次是提高能量转换效率,其专门适配 e-POWER 系统的发动机热效率可以做到惊人的 50%。最后是独特的闪充闪放低容量高功率电池,搭配能够完全发挥系统各模块性能的控制策略,用仅仅 2kWh 容量的电池,就能起到整车能量中枢的作用。用一句话总结 —— 尽可能让每一滴油都能转化成电,尽可能让每一度电都能驱动车轮向前。在这种对能量管理极致优化的加持下,轩逸 e-POWER 进一步将混动车型燃油工况油耗降低到 4L/100km 以下。而据说搭载 e-POWER 的日本销冠车型 NOTE 更是能做到 3L 以下的百公里油耗。

综上,增程技术(即串联混动)发展到此,就出现了一个比较有意思的局面了。本来增程技术的诞生是为了解决纯电技术方案的里程焦虑,但随着对于技术理念的不断探索和优化,最终演化出了 e-POWER 这种借助电驱技术强化燃油车效能和续航的 「政治不正确」 的 「偏门」 技术。那么它的核心依然是整个业界的共识 —— 在电池技术没有获得突破,或者没有找到替代燃料之前,燃油的能量密度、补能便利性和易获取性,决定了它才是里程焦虑的真正解药。

适合的,才是最好的

写到这里,我们已经列出了市面上各款有助于消除 「里程焦虑」 的代表车型及其系统。比亚迪的 DM-i 代表了既能并联又能串联还能纯电大不了直驱的全能插混方案,天际的 iMES 则代表了增程串联方案中重视燃油效能的一派,而日产 e-POWER 必定是反其道而行借助电驱技术将燃油效率提升到极致的先锋。

从以上三种技术方案中,再加上纯电储能方案,我们可以概括出一个很有意思的新能源技术特征三角,分别是 —— 纯电行驶,节能减排,续航里程(补能便利)。比如,纯电储能方案中,纯电行驶及节能减排的表现非常好,但续航里程的表现就差强人意。而超级插混和增程串联方案中,续航里程表现更好,纯电行驶刚刚够用,节能减排虽然相比油车有了大幅进步,但本质上依然不属于零排放。而日产 e-POWER 这种剑走偏锋的方案,可以做到最大化的续航里程,比混动更好的节能减排表现,但纯电行驶方面却要差一截。有没有可能找到一种三个特征表现都非常棒的方案?很可惜,暂时没有。或者说,氢燃料电池方案也许能同时满足这三个特征,但它毕竟还无法大范围商用,而且新的技术同样会带来新的问题和挑战。

所以,这就是现阶段我们概括出的 —— 新能源方案不可能三角。

既然没有完美的方案,那么适合的才是最好的。所以我们直接给结论:

如果特别在意用车成本,并且有固定充电桩,出行范围相对稳定可控,那么纯电就是最合适的方案。毕竟电价和油价的差异那是真金白银。

如果大部分出行范围属于市区通勤,偶尔跑长途,并且有固定充电桩,那么插混和增程可以二选一。可充电可加油,购入成本还更低,何必在意偶尔付点油钱呢?

如果无法安装固定充电桩,对车辆加速性能没有过高的要求,又想降低用车成本,那么日产 e-POWER 来得正是时候。唯一的问题是,当前只有轩逸一款车型。

以上无论哪种方案,相比于传统的燃油车,用户都将获得更好的使用体验和更低的使用成本。这就是技术进步和市场博弈带来的消费体验升级。至于技术到底过不过时,就留给工程师和自媒体们吧。

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