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再见2021,盘点改变汽车规则的新能源汽车技术

【EV视界报道】伴随着2022年的到来,全球的汽车工业也走向了一个全新的纪元。相对于全球减碳运动的流行,传统的内燃机车正在逐步地走下历史的舞台,取而代之的是具有电子智能化的新能源车型。回顾2021年,可以说是一个新能源汽车技术生机勃发的一年。在减小了对发动机技术的依赖后,国内外的车企都开始发展自身的新能源汽车技术,从智能化到低能耗动力技术,可以说将具有百年沉淀的汽车工业做了全新的定义。那么在这一年中,哪些技术成为了车型的必备之一?而未来我们又将体验到哪些新科技?不如我们坐下来一起聊一聊。

智能驾驶 未来出行的用车必备?

目前,能被称得上改变汽车驾驶“规则”的技术,莫过于智能自动驾驶技术了。而由此衍生出的众多技术,也成为刺激行业发展的重要力量。这其中就包括了:激光雷达、高清摄像头、车载芯片等。

激光雷达

激光雷达英文为Lidar(Light Detection and Ranging),是以激光为载体进行测距和探测的传感器。而它也属于雷达的一种,但有别于我们常见的毫米波雷达和超声波雷达,激光雷达是采用激光束来进行探测的。其通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离,并利用多谱勒成像技术绘制出目标清晰的3D图像。激光雷达通过发射和接收激光束,分析激光遇到目标对象后的折返时间,计算出到目标对象的相对距离,并利用此过程中收集到的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息,快速得到出被测目标的三维模型以及线、面、体等各种相关数据,建立三维点云图,绘制出环境地图,以达到环境感知的目的。

目前,按照扫描方式的不同,激光雷达可以分为旋转机械式激光雷达、混合半固态雷达和全固态雷达。其中,机械式激光雷达一般都采用了360度旋转式扫描方式,可以对四周的环境进行物理旋转3D扫描,以此形成全面的覆盖形成点云。

而纯固态激光雷达相比于前边提到的机械式结构雷达而言,由于没有了复杂的旋转机构,因此在产品耐久度有巨大的提升,并且整体设备的体积大小也被有效的压缩。目前市面上常见的固态雷达分为OPA光学相控阵和Flash闪光两种。

混合固态雷达则是将机械雷达与固态雷达相结合后的产品,该雷达在成本、体积等方面更容易得到控制。目前市面上常见的混合固态雷达为MEMS振镜、转镜、棱镜模式。

MEMS振镜激光雷达是采用控制一个微小的镜面扭转角度来实现扫描,而激光发射器不会移动,其可以平动和扭转(x、y两个方向)两种机械运动方式进行扫描,以此实现非常高的扫描频率。

转镜激光雷达则是依靠一个围绕中心旋转的反射镜来进行光折射扫描,它在功耗、散热等方面有着不错的优势。

棱镜激光雷达的内部一般采用双楔形棱镜结构,其中激光在通过第个楔形棱镜后发生一次偏转,之后在通过第二个楔形棱镜后再一次发生偏转。只要控制两面棱镜的相对转速便可以控制激光束的扫描形态。

毫米波雷达

所谓毫米波雷达,顾名思义就是一个工作在毫米波段的雷达,其频率在30-300GHz。首先,该雷达以直射波的方式在空间进行传播,波束很窄,具有良好的方向性,并能分辨相距更近的小目标或更为清晰地观察目标的细节。除此之外,毫米波雷达对沙尘和烟雾具有很强的穿透能力,基本做到全天候使用。

按辐射电磁波的频率不同,车载毫米波雷达主要有24GHz、77GHz、79GHz三种。其中,24GHz主要用于短距离(60m以内),短距离雷达被称为SRR;77GHz主要用于长距离(150-250m),长距离雷达被称为LRR;79GHz通常用于中短距离,其中中距离雷达被称为MRR。由于76-79GHz频段主要使用场景更广,因此适用于自适应巡航控制(ACC)、防撞(CA)、盲点探测(BSD)、变道辅助(LCA)、泊车辅助、后方车辆示警(RTCA)、行人探测等。

当然,传统的毫米波雷达也有着不可“逆”的缺点,由于特殊的工作方式,其在纵向测高能力上有所欠缺,比如桥梁或路牌的高度,这些静止的物体都会被视为在地面这一平面位置,因此易造成“幽灵刹车”现在。所以针对这类问题,4D毫米波雷达就问世了。

4D成像毫米波雷达除了支持探测距离、水平角度及速度三个参数外,还增加了高度信息,同时追求高分辨率,要求做到对人、机动车、非机动车的目标检测。以国内某品牌为例,其生产的4D成像毫米波雷达将水平视场角从90°提升到了120°,垂直视场角从18°提升到了30°,覆盖范围超过了大部分激光雷达,还具备激光雷达所不具备的全天候场景适应及同时测速功能,集传统毫米波雷达与激光雷达优势于一身。

不过,相比激光雷达,4D成像毫米波雷达虽然具备价格优势,而目前的自动驾驶主要是进行自动跟车、并线辅助等功能,4D成像毫米波雷达完全具备取代激光雷达的能力;不过由于全球芯片短缺,国内仍面临着量产难的问题。

高清摄像头

对于我们而言,车载的视觉摄像头可谓最早辅助车辆驾驶的视觉硬件如倒车影像等。而目前,随着技术不断的发展,车载摄像头已经由视觉设备转变成感知设备。这些具有感知能力的摄像头。

从发展来看,最早几十万像素的分辨率也基本满足倒车和行车记录的要求,但随着功能和应用场景的扩展,系统对摄像头的分辨率要求越来越高,从最开始30万像素升级到100多万像素,又发展到现在的200万像素,其重点转移到了在驾驶过程中辅助系统进行周围环境感知。目前,车载摄像头作为辅助驾驶的必备传感器之一,其能够感知车辆周围的情况并实现前向碰撞预警、车道偏离预警、行人检测、自动泊车等自动驾驶功能,实现驾驶安全性的提升。

但是,由于像素的局限性,在针对目标的识别清晰度上,会有这精度较低,容易受强光、雨幕、大雾等恶劣天气影响等。目前绝大多数配备辅助驾驶的车型使用的主摄像头都在 130 万像素上下,相当于 960p 的分辨率。而小鹏 P7 的摄像头为 200 万像素,有 1080p 的分辨率,但也只是第一代全高清电视的清晰度,所以对于细节的描绘还是有一些“毛躁”的。

但是,近年来800万像素摄像头开始进入市场,它的出现也算是彻底增强了这一领域的性能,用于对更远距离的目标进行识别和监测。不过,凡事都有两面。随着摄像头像素的提高,计算平台处理数据的难度也在增大,整体系统成本必然也会增加。同时,车载摄像头并不是像手机那样拼像素的能力,还需具备与高分辨率摄像头配套的算法能力。所以车企是否应用800万像素摄像头,成本肯定是一方面,另一方面还要看车企是否具备相配套的技术能力。

另外在数量上,从最早的低速泊车只有一个倒车后视摄像头,后来发展到4~5个环视摄像头;行车辅助应用上,从最开始1个前视单目摄像头,发展到后来的前视三目、四目以及侧视和后视共计7~8个行车辅助摄像头,甚至有些车内还配置有驾驶员监控摄像头和乘客监控摄像头等。目前,受功能需求和法规政策驱动,以及摄像头硬件成本的降低的影响,一个L2+级别的智能化汽车配备11个以上的摄像头将会是很普遍的现象。

V2X车联网技术

现在一说到自动驾驶,总会提到V2X车联网,那它究竟是什么呢?

V2X的英文全称为Vehicle to Everything,即车用无线通信技术其中V代表车辆,X代表任何与车交互信息的对象,X主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。简单来说,V2X是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术的统称。

V2X技术最早出现在2006年,不过由于当时技术的限制,所以均处于研发阶段。相比较车载的自动驾驶感知系统,V2X具备突破视觉死角和跨越遮挡物获取信息的能力,同时也可以和其他车辆及设施共享实时驾驶状态信息,还可以通过研判算法产生预测信息。另外,它也是唯一不受天气状况影响的车用传感技术,无论雨、雾或强光照射都不会影响其正常工作,因此V2X技术广泛应用于交通运输尤其是自动驾驶领域。

安细致划分的话,V2X车辆网包含了以下四点关键技术。其中包括:

V2N

V2N的全称为Vehicle to Network,即车与互联网,该技术是指车载设备通过接入网/核心网与云平台连接,然后云平台与车辆之间进行数据交互,并对获取的数据进行存储和处理,提供车辆所需要的各类应用服务。而它也被用在车辆的导航、远程监控、紧急救援和信息娱乐等。

V2V

V2V的全称为Vehicle to Vehicle,即车与车。通过车载终端进行车辆间的通信。车载终端可以实时获取周围车辆的车速、位置、行车情况等信息,车辆间也可以构成一个互动的平台,实时交换文字、图片和视频等信息,主要应用于避免或减少交通事故、车辆监督管理等。

V2I

V2I的全称为Vehicle to Infrastructure,即车和基础设施。它是指车载设备与路侧基础设施(如红绿灯、交通摄像头、路侧单元等)进行通信,路侧基础设施也可以获取附近区域车辆的信息并发布各种实时信息。其被运用的领域包含实时信息服务、车辆监控管理和不停车收费等。

V2P

V2P的全称为Vehicle to Pedestrian,即车与行人。它主要针对弱势交通群体,包括行人、骑行者等。根据使用用户设备如手机、笔记本电脑等来与车载设备进行通信。其主要还是用于避免或减少交通事故、信息服务等。

不过,要实现V2X的各种功能,需要打通汽车厂商、智能终端厂商、网络服务商等硬件设备提供商。,将各种硬件设备上传到统一平台,进行处理和分类,然后发送到车载终端。另外,车联网每小时的数据量达到几百或几千G,目前的4G网络将很难处理,但随着5G网络的到来,传输速度不再是问题。

自动驾驶芯片

几年来由于疫情的原因导致了全球车载芯片严重短缺,因而造成部分车企减产或停产的现象。为何一个小小的芯片,却能撼动整个汽车产业呢?

汽车在发展的这百年来,因为电气系统的不断增加,逐步加入了具有处理计算功能的芯片,首当其冲的就是ECU。一个完整的ECU由CPU、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。期初,它的主要工作为控制发动机工作,为保证传感器ECU-控制器回路的稳定性。随后,其领域扩大至整个汽车,包括了抱死制动系统、4轮驱动系统、电控自动变速器等等,涵盖了车身各类安全、网络、娱乐、传感控制系统等。

而到了现在的自动驾驶领域,随着导引摄像头。车载雷达的加入,CPU那不超过两位数的核心数量显然难以支撑这样的算力,因此,拥有上百个核心数量且可同时处理大量简单计算任务的GPU就成为最新的发展主流。

不过,由于自动驾驶算法还在快速更新迭代,对云端“训练”部分提出很高要求,既需要大规模的并行计算,又需要大数据的多线程计算。因此, GPU+FPGA解决方案成为主流自动驾驶功能的发展方向。FPGA 是一种硬件可重构的体系结构。它的英文全称是Field Programmable Gate Array,中文名是现场可编程门阵列。是20世纪80年代中期出现的一种新型的可编程逻辑器件,其结构不同于基于与或阵列的器件,其最大的特点是可实现现场编程, 具有低能耗、高性能以及可编程等特性,相对于 CPU 与 GPU 有明显的性能或者能耗优势,但对使用者要求高。因此GPU适用于单一指令的并行计算,而 FPGA则适用于多指令,单数据流,常用于云端的“训练”阶段。此外与 GPU对比,FPGA没有存取功能,因此速度更快,功耗低,但同时运算量不大。结合两者优势,形成GPU+FPGA的解决方案。

但在后来,随着自动驾驶的定制化需求提升,ASIC 专用芯片将成为主流。其 可以更有针对性地进行硬件层次的优化,从而获得更好的性能、功耗比。但是ASIC 芯片的设计和制造需要大量的资金、较长的研发周期和工程周期,而且深度学习算法仍在快速发展,若深度学习算法发生大的变化,FPGA 能很快改变架构,适应最新的变化,ASIC 类芯片一旦定制则难于进行修改。

另外,随着自动驾驶等级逐步提高,对于芯片的处理算力也逐步提高。据悉,自动驾驶等级每增加一级,所需芯片算力就会呈现数十倍的上升,L2级自动驾驶的算力需求仅要求2-2.5TOPS,但是L3级自动驾驶算力需求就需要达到20-30TOPS,到L4级需要200TOPS以上,L5级别算力需求则超过2000TOPS。英特尔推算,全自动驾驶时代,每辆汽车每天产生的数据量高达4000GB。

2019年特斯拉推出HW3.0时,其144TOPS的算力绝对成为行业的龙头,到了现在特斯拉预计生产HW4.0,其算力就达到432 TOPS以上。而英伟达去年推出了算力达30TOPS的Xavier芯片的和254TOPS的DRIVE Orin芯片,到了今年,英伟达直接宣布DRIVE Atlan,算力直接拉到1000TOPS,可用于搭载L4、L5级别自动驾驶。当然,随着目前智能化汽车越来越普及,未来也将会实现500-1000TOPS的总算力。

自动驾驶域控制器

所谓域控制器(DCU,Domain Control Unit),它最早的概念是由博世,大陆,德尔福为首的Tier1提出,它的出现,主要是为了解决信息安全,以及ECU瓶颈的问题。如果按照分类的话,域控制器可以分为动力总成,车辆安全,车身电子,智能座舱和我们将要提到的智能驾驶等。

自动驾驶的域控制器,首先要具备多传感器融合、定位、路径规划、决策控制、无线通讯、高速通讯的能力。通常车辆需要外接多个摄像头、毫米波雷达、激光雷达,以及IMU等设备,完成的功能包含图像识别与数据处理等。由于要完成大量运算,域控制器一般都要匹配一个核心运算力强的处理器,能够提供自动驾驶不同级别算力的支持。其中,图像识别部分的算力要求最高,其次是多传感器的数据处理,以及融合决策。

智能座舱,让爱车也拥有“热度”的人性感情?

如果说最能体现什么是智能汽车的话,相信智能座舱绝对是一个鲜明的表现。用一个通俗的话来讲,智能座舱就相当于将车辆的内部改造成一个具有数字化的平台。相比较传统用简单手法来显示车况信息(如机械指针仪表)的座舱,智能座舱则会采用多块触控显示屏来替代原有的传统仪表,并且对于系统的操作步骤也会从物理按键改成触碰或语音聊天实际操作。更重要的是,智能座舱还配用多种多样感应器和AI智能产品,可以从驾驶员的习惯性、舒适感考虑到,给予更舒服的驾驶感受。

目前对于智能座舱的发展,主要针对以下四点趋势:

多模态交互技术

首先,在面对车辆所搭载的功能越来越多,传统的依靠物理按键来操控显然已不够用,并且扩展也有限。因此,具有多模态的数字界面成为了主流。但随着事物的进化,由于数字界面的分级菜单变多,在驾驶状态下的操作显然有些不便,并且缺少了物理按键的触感,在操作准确率上也大打折扣,所以语音控制的出现,有效的提高操作效率,减少车主视线移开路面的时长,提高了驾驶安全。

不过,俗话说“学海无涯”,未来的智能座舱将会以语音为主的多模态交互方式存在。从车辆、环境、驾驶员状态等全面的感知、融合、决策、交互。以语音控制为主,其它的控制方式为辅,在输入和输出方式上发生了质的变化,以此来解放人们的双手和双眼,并降整体的操作风险,提高驾乘安全。

万物互联技术

这个跟我们上边所提到的V2X车联网一样,除了比较主流的V2V、V2R、V2I等方面外,智能座舱的万物互联还逐步向智能家居互联转移,比如允许驾驶员在智能家居中单独配置房间和连接设备、控制家里的智能设备,包括灯具、窗帘、门锁以及各种家用电器等,乘客还可以通过手机远程控制车门、车窗、车灯、空调等,提供用车相关服务。

多屏协同与AR-HUD技术

现在主流车型的发展均采用了液晶仪表,而多屏联动则是通过连接技术的转换,可将某一屏幕上的内容转移到其它屏幕显示,实现屏幕共享。在未来,屏幕将被无屏幕形式替代比如智能玻璃、全息影像、HUD等。

再说说AR-HUD技术,HUD相比大家并不陌生,它已经在汽车上已经有十几年,对驾驶员也同样可以起到主动安全的作用。而随着技术的迭代,AR-HUD的出现也将这一技术提高到了更为互动的阶段。

AR-HUD是AR增强现实技术和HUD抬头显示相结合的一种新型的车用HUD,与C-HUD和W-HUD最大的不同之处在于,AR-HUD拥有更大的视场角和更远的成像距离,而且可以直接将显示效果叠加到现实路面。

个性化情感化技术

汽车发展至今已不再是一个冷冰冰的机器,拥有了智能座舱之后,它也将成为一个拥有“感情”温度的伙伴。不仅可以准确地识别人脸更多细节信息,如表情,微表情,精神状态(是否疲劳,是否专注),视线注意等,以判断人的情绪,疲劳状态,专注度等,并在情感互动,疲劳驾驶预警,专注力监测与应对等场景发挥作用。并且还可以通过指纹验证、面部3D扫描、眼球跟踪等生物识别技术,围绕乘坐体验打造智能化移动生活空间。

从油转电,动力技术发展究竟改变了什么?

内燃机车自从问世发展至今,已走过了百年的历史。但新能源车型的普及逐渐成为全球发展主流之后,人们对于纯内燃机车的依赖也在减小,反而对于汽车未来动力系统的发展有了全新的思路,这其中就包括了纯电驱平台、混合动力、氢燃料技术等,并且对于汽车补能的技术,也有了全新的技术发展。

纯电动平台

一般来说,汽车“平台化”设计是企业对于整车在设计制造中,能够实现高集成度、提高零部件共用率,降低开发成本、缩短开发周期、减少零部件数量、共用工艺装备和流程的一种策略。而随着电动汽车型逐步占领市场,因此各个主机厂在近些时段分别推出了自己的平台产品。但是,纯电平台的热度为何是在近几年才逐步火热,它又是怎么来的呢?

想当初,电动车型刚刚问世的时候,由于介于当时技术的限制,其续航里程并不能满足广大消费者,因此处于一个摸索的阶段。而主机厂也为了降低电动车型的整车成本与开发周期,因而采用了“油改电”的策略,以此更快的获得车型的下线。但是,虽然在数量上能得以保证,但是其地板突出不规整,动力电池容纳空间小,续驶里程短、人机工程差等等问题,深受一些消费者的诟病。

但后来,随着电动车型开始逐步普及,纯电动平台开始逐步发展起来,并以最大化电池布置、模块化、电动化、智能化、安全、空间、全新电气架构进行开发和定义。因此也促成了现在主流纯电动平台的发展。

那一个好的纯电动平台需要具备哪些“条件”呢?

首先,一个好的纯电动平台要具有高集成度和模块化动力总成,并且其动力资源可以灵活配置。除此之外,为了实现大功率快充,高端车型需要搭载800V高电压动力平台。而在电池方面,需要保留足够的动力电池安放空间,并保证乘员舱的底盘纯平化,实现不同动力系统和不同续驶里程配置。

安全方面,纯电动平台要满足车辆的五星碰撞安全,特别是在底盘结构上,针对平整后底盘、下车体结构传力路径和短前后悬吸能空间的特征,进行整车传力路径重新分配优化。另外采用乘员舱、动力电池、驱动系统一体化集成热管理系统,通过智能热管理技术应用不断提升电动汽车环境适应性。

制造方面,车身底盘要在保证坚固质量的情况差进行轻量化设计,并在大量采用铝制或钢铝套件,以此降低整体的质量。最后,整车软硬件朝着逐步解耦的方向发展,机械实现模块化,软件实现数字化平台。

动力电池技术

动力电池作为新能源车上的必备之一,它的技术迭代可以说决定了整个新能源汽车产业的发展方向。自新能源汽车发展初起,磷酸铁锂电池一度在新能源汽车领域占据主导地位,但后因能量密度低,低温性能差的问题,逐渐被三元锂电池所取代,因此广大车企或电池制造企业都将动力锂电池研发重心转向了三元锂电池。有数据显示,2021年1-6月,全球动力电池装机量约115GWh,同比增长156%左右。预计到2025年,全球新能源汽车年销量有望突破1500万辆,对应的动力电池需求将超过900GWh,动力电池年复合增速将超过30%。

虽然电池的能量密度陆续增高,随之而来的安全问题就成为摆在车企面前的大山。而为了“移山”。众多车企分别推出了自己的解决方案,特别是咱国内的企业,在动力电池安全方面的研发上可谓下了一番功夫,因而出现了比亚迪刀片电池、广汽埃安弹匣电池、长城大禹电池、岚图琥珀电池等等,可为空前绝后。

混合动力技术

了解混动汽车的人也许都知道,在这个行业技术中,日系车企基本上从口碑到使用效果上一边独大,稳坐该领域的头把交椅。但是,今年随着对混动技术的发展,来自国内的品牌也逐步推出了自己的混动解决方案,并且在使用效果上媲美日系的同类车型。

比亚迪DM-i

在2021年,比亚迪DM-i超级混动系统正式发布。该混动系统选择了以电驱动为主的“电混动”路线,由一台为其专门打造的骁云-插混专用1.5L阿特金森循环发动机、ECVT、EHS电混系统和混动专用功率型刀片电池等组成。

其中,这台专门打造的骁云插混专用1.5L阿特金森循环发动机,拥有43.04%的超高热效率值和15.5:1的超高压缩比,可以有效地降低排气损失和进气损失,提高燃烧效率,并通过一系列的技术如:超低摩擦、分体冷却、废气再循环等,从而达到节油的目的。

而作为DM-i的核心,EHS电混系统采用了串并联的双电机设计。其中,驱动电机拥有132kW、145kW和160kW三种不同的峰值功率,而发电机则根据驱动电机功率的不同而有所不同。其中,132kW和145kW版本所搭载的发电机的峰值功率是75kW,160kW版本所搭载的发电机的峰值功率是90kW。三款电机转速都高达1万6千转,扭矩都超过了300N·m。

由此,当DM-i在日常使用电量充足时,其系统主要依靠大功率高效电机进行驱动,汽油发动机的主要功能是在高效转速区进行发电,实现多用电、少用油并且高效用油的特性;而当电量不足时,DM-i超级混动就是一台超低油耗的混合动力。

长城柠檬DHT

2020年12月,长城汽车在保定哈弗技术中心正式全球首发面向全速域、全场景的“柠檬混动DHT”技术。

柠檬混动DHT(Dedicated Hybrid Technology)是一种混合动力专用技术解决方案,可以看作是长城汽车混合动力技术路线中的一条核心技术路线。其高度集成的油电混动DHT系统,针对以城市出行为主兼顾高速出行的场景需求。通过高效混动发动机和双电机混联相互配合,达成全速域全场景的效能最优,特点可以高度概括为“全速域+全场景、高效能+高性能”。而在系统架构上,可以用“1-2-3”来描述这套系统:一套DHT高集成度油电混动系统,两种动力形式,三套动力总成。

柠檬DHT高集成油电混动系统是以“七合一”高效能多模混动总成为核心构建的混合动力技术体系。集成了1.5L/1.5T混动专用发动机、发电/驱动双电机、定轴式变速箱、双电机控制器和DCDC。在通过高度集成化设计,相对传统燃油系统总成,体积更小,重量更轻,传动效率更高,NVH性能更好,可靠性更好。

系统在工作状态时,保证发动机工作效率永远处于最高点,从而使整个系统的工作效率达到最优。而由于采用双电机混联拓扑结构,可实现纯电行驶、混联驱动、串联驱动、能量回收、怠速停机等多种工作模式,通过控制系统智能切换实现各种驾驶场景下动力与油耗的完美平衡。

奇瑞鲲鹏DHT

去年5月,奇瑞控股集团搭载“世界首创全功能混动构型DHT”技术的奇瑞鲲鹏PHEV混动平台正式亮相“2021中国自主品牌博览会”。虽同名为DHT,鲲鹏DHT与柠檬DHT最明显的不同,其实从字意讲就有区别。长城柠檬的DHT全称为Dedicated Hybrid Technology,中文的翻译为混合动力专用技术,而奇瑞鲲鹏的DHT全称为Dedicated Hybrid Transmission,也就是混合动力专用变速箱的意思,是基于传统燃油车变速箱,加装一些电气化组件来实现混合动力的技术。

具体方面,奇瑞鲲鹏DHT同样采用发动机+双电机的组合,是目前中国品牌中唯一一家采用双电机驱动的混动架构。可以提供以电驱动为主的输出模式。在这套混动系统内,电机承担了主要的驱动重任,发动机可以在低负荷工况下,为动力电池进行能源补给。因此通过搭载两台功率相对较小的驱动电机,配合奇瑞研发的FIO定点喷射油冷电机技术、TEM双电机动力分配技术,以求替代单一大功率驱动电机的效果。

数据方面,鲲鹏DHT的动力输出最高扭矩可达510N·m,整箱扭矩密度35N·m/kg,可匹配大中型轿车、SUV车型,并且能够实现单/双电机驱动、增程、并联、发动机直驱、单/双电机制动能量回收、行车/驻车充电等9种高效能工作模式。鲲鹏DHT采用TEM超高效双电机动力分配技术,可根据负载大小,选择最佳电驱动源和挡位,提升驱动效率,从而营造平顺驾驶体验和更高效的动力分配。最传动效率大于97.6%,NEDC工况电驱动平均效率超过90%,扁线电机峰值效率超过97%,功率实现6.0kW/kg,低电量模式节油率大于50%。

长安蓝鲸iDD

去年6月,长安汽车在重庆车展上发布蓝鲸iDD混动系统。与前三种混动架构不同,长安iDD混动系最大的特点是将电机布置于发动机与变速箱之间的P2混动架构。这种混动形式多出现于传统合资车企的混动车型。该混动基于蓝鲸1.5T动力总成打造而来,通过加入高集成度湿式三离合模块、S-winding绕组、IGBT双面冷却、高效高压液压系统与智能电子双泵技术耦合等技术,大大降低了车型的油耗水平。

另外,长安这套基于P2结构6速混动变速箱的蓝鲸iDD混动系统,可以兼容PHEV和HEV两种混动架构,并且无需对传统车企擅长的内燃机动力系统进行大改,只需在原有动力基础上加入三电系统即可,因此,未来推出的新款车型均可搭载。

吉利雷神智擎Hi·X

去年10月,吉利汽车集团在吉利研究总院正式发布全球动力科技品牌——雷神动力以及世界级模块化智能混动平台——雷神智擎Hi·X。该混动系统包含1.5TD/2.0TD混动专用发动机,以及DHT(1挡变速器)/DHT Pro(3挡变速器)混动专用变速器,支持A0-C级车型全覆盖,同时涵盖HEV、PHEV、REEV等多种混动技术。

不过这里值得一提的是,雷神智擎Hi·X并不是节油机器,而是对经济性、动力性、舒适性和智能化的全面升级。最主要的是,该混动系统拥有六大号称行业“天花板”的技术。

首先,新车搭载的DHE15(1.5TD)混动专用发动机,是世界首款量产增压直喷混动专用发动机。这款发动机采用高压直喷、增压中冷、米勒循环、低压EGR四大先进技术,创造了当前世界量产混动发动机的最高热效率记录——43.32%!超过日系混合动力最高水平的41%,并且高热效区域覆盖率接近一半,同时指示热效率达到了52.5%。

另外,该混动系统搭载的DHT Pro是全球首个量产的3挡混动变速器,其将双电机、变速器、电控制器等6合1高度集成,重量仅120kg,却可以做到最大4920N·m的输出扭矩,扭质比41N·m/kg。P1发电机无感切换,P2驱动电机+3DHT保证动力随叫随到,让节能与驾控不再“打架”。因此,在量产增压直喷混动专用发动机全球最高热效率43.32%基础上,DHT Pro采用3挡速比,通过直接驱动的模式,将能量直接传递到车轮,实现转换能量0损耗。雷神智擎Hi·X比日系HEV低0.4-0.6L,节油9-12%,拥有比同级日系混动车更省油的表现。

特别需要说明的是,雷神智擎Hi·X可以实现全速域并联。例如,在时速20km/h以上即可进入并联模式,实现弹射起步,远低于日系车混动至少70km/h的并联车速,系统效率提高20%。在提升动力方面,起步时,3挡DHT Pro通过离合器滑摩,匹配1挡大速比,实现弹射起步,起步加速能力提升50%。80~120km/h 加速,释放60%的储备功率,快速实现高速超车。

氢燃料电池技术

氢燃料电池汽车作为一种清洁无污染、续航里程长、加注时间短等优势的技术车型,在各国都在开展相关技术的研究。所谓氢燃料电池技术,是指将燃料之中蕴含的化学能由电化学变成电能的—种发电设备。单体电池结构由燃料、氧化剂两种正负电极、电解质构成,其中电解质两侧具有两个隔膜,可以分别起到氢氧化、氢还原两种反应,再由电子经过外负载时形成电力能源。此技术具有热机与电池两方面优点,不仅转换速度快,污染小,无噪音,还能在低温情况下工作。

如果仅将氢气作为燃料,通过化学反应得到水,可实现零排放。而且氢气变水主要原理为放热反应,在转换过程中形成蒸汽与热水,除了供应电力能源,还能起到供暖效果。氢燃料电池被认为是未来清洁环保的理想技术,是终极新能源动力解决方案。从理论上讲,燃料电池在转换能量过程中效率几乎可达90%左右,但在实践过程中受多种因素影响,现阶段燃料电池实际能量转换效率基本在 50% 左右。

氢燃料电池系统以电堆为核心发电单元,电堆是氢气和氧气发生电化学反应及产生电能的场所,是燃料电池基本原理得以实现的核心物质载体。鉴于单个燃料电池单元输出功率较小,通常将多个燃料电池单元以串联方式层叠组合、各个单体之间嵌入密封件以构成电堆来提高整体输出功率。除电堆以外,燃料电池发动机系统还需要一系列辅助系统才能实现其功能。燃料电池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器(DC/DC)、车载氢系统(车载高压储氢瓶和配套阀件)等构成,其中燃料电池发动机主要包括电堆、发动机控制器、氯气供给系统、空气供给系统、水热管理系统等。相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统,燃料电池发动机系统结构较为复杂。

编辑总结:

可以看出,汽车在2021年的发展中迎来了全面电动化、智能化的拐点。特别是在国家政策持续力挺之下,并加上汽车周边技术的日益纯属,都成为未来汽车全面智能化的重要契机。另外,也正因为该领域对于个车企来说都是平等起步发展,因此对于未来汽车市场的产品竞争也将呈现白热化,而对于广大消费者来说对于产品的需求层面也将丰富起来,绝对是一个重大利好,我们拭目以待。

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刘昊编辑
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