看到题目才意识到,五菱推出的车型款款火爆,但在竞争最激烈、市场最广阔的家轿领域,竟然还没有推出过产品。
五菱星光是五菱的首款A级新能源家轿,这次来到上海开发布会,可以说是志在必得。五菱也把压箱底的技术拿出来,用到五菱星光这款车上了,那就是灵犀混动与神炼电池。

五菱星光 上海发布会
灵犀混动是什么? 要回答这个问题,我们要简单回顾一下混动技术简史:早期是丰田功率分流式混动的天下,近三四年自主品牌的串并联混动迅速崛起。
比亚迪DM-i的单档串并联取得成功之后,长城、吉利在档位数量上下功夫,推出了两档、三档串并联混动;另一派则进一步优化单档串并联混动,五菱灵犀混动即属于这个类别(上图右侧红字)。

单档、两档、三档,哪种混动最合理? 比亚迪DM-i那么强了,后来者还有优化空间吗?关于这些话题尚存争议,但我们依然可以有三点共识:
- 尽可能追求更高的系统经济性与动力性
- 尽可能追求「无换档、无离合」的体验
- 比亚迪DMi以实践证明了单档串并联的路子走得通,而两档、三档还需要时间去验证
基于以上三个角度,我们就可以回答一个问题:五菱灵犀混动在系统构型上与比亚迪DMi相似,那它会有什么实质创新吗?
一、灵犀混动有何创新?
灵犀混动采用的串并联构型,工作原理特别简单、特别容易理解。我们花两三分钟回顾一下它的4种工作模式。
1. 灵犀混动的工作模式
当电量充足时,电池供电、电机驱动车轮前进,整个系统工作起来与纯电车没什么区别,这就是纯电模式。


当电量不足时,发动机驱动发电机为高压总线输送电力,车轮依然由纯电驱动,这就是串联模式。此时由发电机高效发电,再由电机驱动,富余能量存进电池。


在车速较高、或加速需求较强的场景下,发动机与车轮之间的离合器接合,发动机可以直接驱动车轮:高速工况时可以直驱省油,五菱将其称之为「直驱模式」、超车时也可以并联接入以提高动力,五菱将其称之为「并联模式」。
也有车企将这两种模式统称为「直驱模式」,毕竟从系统状态来看二者区别不大。五菱灵犀混动将二者做区分,主要是想强调同一系统状态下的不同控制策略:「直驱模式」侧重经济性,控制重点是让发动机稳定工作在高效率区;「并联模式」侧重动力性,控制重点是响应速度与动力爆发。


并联模式

直驱模式
此时我们留意到了一点:大部分单档串并联追求的是经济实用性,为什么灵犀混动特别强调了侧重动力性的「并联模式」呢?
这就进入了第二个话题:追求「无换档、无离合」的体验。
2. 追求「无换档」的体验
很多消费者认为增程混动(串联式混动构型)比串并联混动要好,主要是基于一个误解:油车换档时的离合+变速箱带来的动力中断与顿挫体验实在是受够了!单档串并联混动虽然没有变速机构,但还是有一个离合器,估计体验也差不多吧?
实际上,串并联混动的离合器接合/断开过程,与燃油车是完全不同的!
油车换档为什么会有动力中断与顿挫体验?离合器断开时,唯一的动力源发动机使不上劲,那可不就是动力中断了;离合器再闭合时,两端存在较大转速差(可根据相邻档位比换算一下,大概在几百rpm的量级),通过「硬磨」才实现的转速同步 —— 转速差越大,同步过程就越长、产生顿挫感觉的概率就越大!
当然,可以通过发动机的转矩与转速控制,使得离合器接合之前的转速差尽可能小。
但这谈何容易?与电机的精准转控控制相比,发动机的转矩控制精度并不高,简直是一个黑箱混沌系统 —— 这就意味着油车的动力中断与顿挫体验只能尽可能削弱,但不太可能完全消除。
串并联混动虽然也有离合器接合过程,但发动机并不是孤军奋战,它有发电机和驱动电机的协助!
如下图,离合器接合之前,充分发挥发电机快响应、精准稳定控制的转速调节特性,让发电机协助发动机把转速稳定在与车轮一致(二者相除为速比);离合器接合过程中,发电机帮发动机把转速给稳住,驱动电机补偿接合过程中的扭矩波动,从而尽可能实现「无换档、无离合」的体验。

通过上述分析,我们可以发现要想进一步优化体验,就必须要从离合器入手了 —— 离合器的响应越快、控制越精准,则越容易实现「无换档、无离合」的体验。
思路有了,方法是什么? 前文提到了发电机/驱动电机来协助发动机,本质上就是电气化思路:利用「电磁系统」来协助/替代「非电磁系统」。

开拓思路、大胆创新,五菱灵犀混动将这个思路也应用在了离合器上:将传统的液压离合器,替代为电磁式离合器!
利用电磁式弹射技术,电磁DHT前后齿轮盘转速差精度提升4倍,控制在50rpm以内(每秒转速差小于1圈);将响应时间缩短至0.1秒以内,带来毫秒级的0顿挫动力响应;同时传动效率也得到了提升,重量也降低了5%。
回到上面咱们提到的「并联模式」话题,可能也正因为电磁DHT响应快,可以让超车场景下的动力响应更快,所以五菱灵犀混动才特别强调了「并联模式」吧?

灵犀混动的电磁式DHT
听到这里,你肯定警觉了起来:如果电磁式离合器那么好,那么百年汽车史为啥主要还是用液压式离合器呢?你一定隐藏了不可告人的秘密!
电磁式离合器有优点,当然也有缺点,那就是频繁换档、高负荷「硬磨」的工况下容易失效。燃油车开起来,频繁换档、高负荷「硬磨」是必要条件,电磁式离合器就不太适合。
串并联混动构型的使用工况则不一样!首先,大部分工作在纯电与串联模式下,离合器接合/断开的次数比油车要少1-2个数量级,这就避免了频繁换档;其次,在发电机与驱动电机的转速/转矩调节下,离合器接合/断开避免「硬磨」,工作负荷较低;最后,就算离合器失效了,串联式混动一样能开,不像燃油车对故障那么敏感。
「电磁离合器不适合用在车上」可以说是一个思维定式,而灵犀混动敏锐地发现了串并联混动的工况大不相同,可以让电磁离合器扬长避短,于是打破了这一思维定式。这确实是一种「蓦然回首,那人却在灯火阑珊处」式的创新,值得赞扬!
3. 核心零部件水平
单档串并联构型 + 电磁DHT,决定了灵犀混动系统层面的先进性! 这就决定了最终效果差不哪里去,但我们还是来看看它的核心零部件水平。
首先是混动专用的1.5L发动机,最高热效率高达43.2%!除了峰值效率之外,40%热效率的高效率覆盖区域也超过了行业标杆。这是通过创新进气系统、阿特金森循环、低压冷却EGR、DLC类金刚石涂层、分体式冷却和高效电子水泵等可靠高效的新技术,来实现的极致高效率和高效率区间。
你可能会奇怪,怎么回事,国产发动机突然随着三电技术,一起崛起了? 曾经困扰着中国汽车产业的老大难问题,怎么一夜之间解决了?其实,关键还是在于灵犀混动的系统构型和敏捷的电磁DHT,让发动机不必追求全工况都行、不必在动力性与经济性之间纠结,而只需要做好「混动专用」的本职工作就可以了。
「伤其十指、不如断其十指」,这就是「混动专用」的奥义。


灵犀混动采用的电机最高效率达到了96.8%,系统效率在85%以上的区间占比大于85%,获得中汽研高效电驱A级认证。
电机技术方面,五菱应用双层短距低谐波绕组、低损耗高性能硅钢片、低阻轴承、转子斜极等先进技术和材料,降低谐波损耗和铁损;电控技术方面,五菱应用了最新一代IGBT高功率芯片和OreoPACK双面散热塑封技术,体积更小,热阻更低、电流输出更高。

P1+P3电机

中汽研高效电驱A级认证
在系统与零部件两个层面的先进技术加持下,应用灵犀混动的五菱星光在尺寸更大的基础上,实现了WLTC百公里油耗3.98L、NEDC百公里油耗3.7L的惊人成绩。
需要特别指出的是,燃油车标出的油耗,通常比实际开出来的要低一些;串并联混动车标出的油耗,日常使用是真的能够开出来的,甚至经常开得更低!
二、神炼电池
看完五菱星光的神炼电池,用一句话概括印象就是:这是按纯电车的安全标准,来设计插混车的动力电池啊!
新能源车汽车的电池,是一个复杂系统。它是否安全,可以分3个层面简单理解:
- 电芯:正极材料、负极材料、电解液,构成了电芯。
- 电池包:数百至数千个电芯,组合起来成了电池包,俗称Pack。
- 系统:加上传感器(眼睛与耳朵)测电压、电流、温度;用BMS(大脑)来思考决策;加上执行器(手脚)来控制开关,就成了系统。

五菱神炼电池,也正是按照电芯、电池包、系统三个层面来说明电池安全性。电芯层面,五菱并没有简单地选择供应商方案,而是进行了一些安全创新:
- 电芯极耳:由传统的U型改为L型,避免整车应用振动工况中极耳下沉与极片接触带来的内短路风险。
- 正极材料:高热稳定、低热导率的陶瓷层涂覆,抑制隔膜收缩、熔融,降低热失控概率。

神炼电池在电芯方面的技术应用
有了电芯层面的安全措施,那么神炼电芯就有信心通过多种超国标的考验:180℃极端高温加热60分钟、55℃极端高温下短路10min、极限过充放循环10次均可以做到不起火、不爆炸。甚至用钢针垂直刺穿电芯大面中心并停留2小时,依然可以做到不起火、不爆炸。

神炼电池的电芯针刺试验
电池包层面,神炼电池提出了「MUST」(Multifunctional Unitized Structure Technology)多功能一体化结构技术,将电池包中的结构梁、侧板、热管理系统集成为MUST功能件,达成结构刚强度与热管理等的多功能合一,形成三横六纵的高稳定电池结构。


神炼电池包的「多功能合一」?是不是听起来有点熟悉。那不就是大名鼎鼎的麒麟电池三合一水冷板吗?咱们来对比一下:

麒麟电池
- 神炼电池:将结构梁、侧板、热管理系统三合一集成为MUST功能件。
- 麒麟电池:将横纵梁、水冷板和隔热垫三合一,集成为多功能弹性夹层。
神炼电池与麒麟电池都是三合一的合并精简,可以取得电池能量密度、结构强度、散热效率全面提升。在相同结构材料用量的基础下,神炼MUST结构设计将电池系统结构强度提升60%以上。
五菱星光用一些喜闻乐见的方式,来展现神炼电池包的强大之处。例如从5米的高空跌落,观察1小时不起火、不爆炸(老国标<GB31467.3-2015>要求是1米高度跌落,新国标<GB 38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求>已不考察电池包跌落):

还有4吨重的挖掘机碾压电池包之后,观察2小时不起火不爆炸:

除了高空跌落和挖掘机碾压之外,神炼电池还进行了浸水、底部托底、极端温变、系统针刺等试验。这些喜闻乐见的试验,并不是为了噱头。实际上它们大部分都有对应的国标,只是想通过这样的方式,将神炼电池「远超国标」的安全性给形象直观地展现给用户。
系统层面,主要是指BMS电池管理系统。神炼电池车端搭载自研国产化、高集成、高精度智能电池管理BMS系统,能做到全天候、全生命周期秒级电池安全巡检。 同时还结合云端AI-BMS系统,以实现更精准的监控。
看到这里我就明白了,所谓神炼电池,大概就是从电芯到电池包和系统安全,从头到尾、从内到外都试炼了一遍!
总结
五菱星光这款车继承了五菱造车的特点:同级别就是比别人大!将自己定位为A级家轿,但车身长达4835mm、轴距长达2800mm,达到了超A级的水平。在尺寸大一号的情况下,依然将WLTC综合能耗做到了3.98L/100km的水平,除了灵犀混动的因素之外,0.228cd的超低风阻也功不可没。

为什么五菱有这么多技术积累?发布会提到一点:五菱在新能源方面有15年的技术积累。这一点所言非虚,2010年我还在清华读博,就参与了五菱&清华的新能源汽车项目。
研发条件十分艰苦,但合作双方都特别勤奋努力,这场面可以用筚路蓝缕来形容。谁能想到,十来年后五菱能成为中国新能源汽车产业不可忽视的一极呢?当时我到五菱的时候,他们已经有一辆试制完成的电动汽车了,那往前推两年就是2008年,到2023正好是15年!
提起自主家轿市场,大家第一时间想的是比亚迪、吉利、长城三强。进入新能源时代之后,比亚迪DM-i独领风骚,长城两档DHT与吉利雷神混动系统赶紧跟上。评估了灵犀混动与神炼电池的技术实力、再考虑到五菱线下销售网点分布广度毫不逊色,五菱星光很有希望帮助五菱集团开拓出全新的家轿细分市场。
五菱星光将于11月下旬正式上市,值得期待!
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