【微课堂回顾】赵立金：混合动力系统技术架构逐步收敛

综合成本性能等各方面优势，混动化将成为节能汽车未来发展的主流方向，根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》目标，至2035年，节能汽车100%为混合动力汽车。3月11日， 联盟第24期微课堂上，中国汽车工程学会国汽战略院院长助理赵立金带来“混动化在节能汽车中扮演的角色及技术趋势”的精彩课程。在课程中，他表示，乘用车混动化要不断突破核心技术以降低整车油耗，同时通过提升重度混合动力车型占比实现混合动力乘用车平均油耗降低，重点掌握混合动力整车集成、专用发动机、专用动力耦合机构、高性能电机、高水平功率型电池、电控系统开发优化六项技术。

节能汽车路线进一步明确混动化发展趋势

2020年10月27日，《节能与新能源汽车技术路线图2.0》在中国汽车工程学会年会上正式对外发布。节能汽车技术路线图2.0进一步明晰了混合动力汽车的发展趋势。“和路线图1.0相比还是做了很大的调整，在技术架构上，不管是乘用车还是商用车，混合动力部分都用独特的章节来显现，并做了细化的描述。”《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提到，至2035年：节能汽车与新能源汽车年销量各占50%，汽车产业实现全面电动化转型；节能汽车中，混动新车占传统能源乘用车的100%。

不仅如此，路线图综合考虑节能技术进步和测试工况切换的影响，提出至2025、2030、2035年新车平均油耗分别达到：乘用车（含新能源）为4.6L/100km、3.2L/100km、2.0L/100km； 传统能源乘用车（不含新能源汽车）达到5.6L/100km、4.8L/100km、4.0L/100km；混合动力乘用车达到5.3L/100km、4.5L/100km、4.0L/100km。

不仅中国加大对混合动力的重视，赵立金指出，对于目前全球混合动力汽车市场来说也是进一步成熟，过去7年中，全球混合动力汽车产量增长了近3倍，全球各主要车企均将在未来五年内大幅下调传统动力系统的研发数量，同时提高混合动力系统的研发比例。

混合动力系统技术架构逐步收敛

“混合动力汽车商业化发展20多年以来，由于不同国家和企业在政策、战略规划以及市场等方面的差异，全球各车企在混合动力系统架构上的技术路线可谓纷繁多样，但近年来主流方案已逐步收敛。”

按系统架构，他分析，分为串联式混合动力、并联式混合动力、串并联式混合动力以及功率分流式系统架构四种，基本涵盖了所有混合动力系统架构的类型。

他具体分析了每种系统架构的优缺点。串联式混合动力，发动机不参与车轮直接驱动。特点和优势是可以实现扭矩和转速解耦，同时发动机不直接驱动车轮，在发电层面运行高效，尤其适合低速工况的行驶，并实现全工况电驱动这样一个状态。缺点和瓶颈则是高速工况节能效益偏差，对电机功率需求大等。成本方面，此种系统架构综合成本在15000-35000之间。目前应用的车型和系统包括日产e-POWER技术类型以及国内理想One插电式混合动力等。

并联结构分为两种，其一P0结构，能实现8-12%节油的效果，电机功率基本在15-25KW，这种类型的特点是成本优势比较明显，缺点则是节油往上提升的潜力有限。另外一种是P2-P3构型之间，这种类型在国内很多一些车企的车型上应用，这种类型在可纯电驱动里程上和P0相比有很大提升，但是却存在模式切换易顿挫、集成结构的难度大等问题。不过由于可以带来12%-20%以内的节油效果，国外欧洲一些混合车型应用也比较多。

再者就是串并联技术架构，也是分了两种，一种是P1（P2）+P3或者P0+P3的应用，优点是工作模式多，存在多种DHT的技术方案，不过DHT需全新开发，整个技术难度较大，控制较为复杂。另一种Px+P4这种方式，实现了电动四驱，动力性能极佳，但同时存在多电机控制系统，也更加复杂。串并联技术架构能够实现25-35%的节油比例，也是得到了国内外很多车企的赞同，比较典型的是本田的i-MMD、长安的CS75、比亚迪唐等。

最后是功率分流的技术方案，节油比例甚至达到40%以上。优点是也可以实现扭矩和转速的解耦，尤其适合低速工况，系统集成度高。“无论是节油效益还是成本，具有非常高的竞争优势。但是控制系统复杂，开发难道较大。使得国内的企业有一定的担心，面临技术壁垒的问题，突破有一定技术的难度。”

赵立金总结：“从系统架构来看，未来国内外混合动力汽车的系统架构形式，将进一步向着串并联形式为主、串联形式为辅的方向演进，综合油耗有比较大改善，接近功率分流方案，成本也不是很多，成为车企开发热点。同时并在近期同时发展和推广以48V轻混为代表的低成本节能过渡技术也会在一定时期得到应用。” 

混动专用发动机DHE向50%热效率进发

国外混合动力DHE方案主要以混合动力汽车发展较早的丰田和本田为代表，近两年，国内广汽、比亚迪、长安、奇瑞为代表的企业也相继推出使用阿特金森循环并搭载冷却 EGR、低摩擦和智能热管理等技术的DHE产品，最高热效率均已超过40%。

关于热效率，提升每个点难度都非常大。“我们和清华大学合作，关于热效率提升做了相关的研究，觉得可以分四个阶段来逐步的推进和研发。目前为止比较好的车型实现了热效率42%，达到了比较好的水平，下一步是研发45-46%，甚至到50%热效率的水平。另外关于热效率的提升，除了阿特金森循环技术，一些新的技术也逐步得到应用，比如余热回收、低摩擦的技术，整个改善燃烧的性能，在推动未来发动机技术进展方面还是有很大的助力作用。”

根据报道，诸如日产开发出热效率达50%的发动机技术，发动机将减少25%的油耗。他们提出了STARC的概念技术（这一名称源自高效率点火通道），通过加强汽缸内气流的流动和点火效率，并在高压缩比下燃烧更为稀释的混合气体，从而提高发动机的热效率。未来国内车企也希望可以逐步实现50%热效率的产业化。

“从DHE来看，混合动力专用发动机目前量产车型热效率已达43%，随着新技术的应用，但仍有进一步提升空间，并进一步向50%热效率进发。总体衍生两类，一种以经济性为主，一类是以提高动力性为主。” 赵立金认为。

DHT成为机电耦合的核心

与主流混合动力架构“混联和串并联”形式相配套的混合动力专用变速箱（DHT），是混合动力汽车实现机电耦合的核心。相较由P0或P4与其它位置电机组成的串并联系统，DHT方案在系统集成度、成本、重量以及综合能效等方面具有优势，使DHT产品未来更具竞争力。“从DHT来看，未来DHT产品技术在通过模块化、系列化、家族化的设计方式大幅降低成本后，多档位多模式技术方向将进一步得到深化和发展。”

混合动力能量管理系统更加智能

目前，大部分能量管理系统多针对特定的工况和使用场景进行优化标定，且控制算法无法较好的适应用户个性化的复杂工况，因而导致实际使用工况下的能效偏差。

目前来看，朝着智能网联功能自适应能量管理系统方向发展，其产品化技术应用已进入初期阶段。 未来智能网联功能自适应能量管理系统在混合动力车型上用的更多，以及伴随算法优化和迭代，可以实现更好的节油效益。

混合动力新技术

除了前面提到的，赵立金举例了一些最新技术的发布情况。

比亚迪EHS电混系统  采用 P1+P3串并联形式；由双电机、双电控、直驱离合器、电机油冷系统、 单档减速器组成，高度集成化，相比第一代双电机系统体积减少30%，重量减少30%。里面配备骁云-插混专用1.5L高效发动机，实现B状态下低于 3.8L/100km油耗水平。达到了热效率在42%以上。秦pLUS DM-i 上这款典型车型上利用了这套系统。

长城全新柠檬DHT混动技术平台  最大的技术优势体现在它强大的扩展性：能适应A0-D级车、SUV、MPV、越野等。实现了两种动力架构：HEV动力架构系统综合效率达50%以上；PHEV架构具有纯电续航达200km的行业表现。并实现了三套动力总成： “1.5L+DHT100”和“1.5T+DHT130”的动力总成；PHEV架构下，有“1.5T+DHT130+P4”三电机四驱动力总成，分别对应不同级别产品。可能率先会在SUV车型上量产。

AVL未来X模式DHT解决方案  在原有7/8模DHT系统方案基础上，提出新一代具有创新设计的X模DHT解决方案。该方案采用模块化、家族化设计，实现了对HEV 混动、48V弱混以及传统燃油AT的兼容能力。

上汽荣威IEM智能能量管理  实现根据车辆行程中的驾驶员操作意图、道路交通信息以及车辆自身状态，对发动机和电机的工作区间、油电消耗分配、电量保持、能量回收强度等状态进行自适应动态调整，可实现15%以上的能耗降幅。实际道路行驶场景中，IEM将根据道路拥堵信息，在道路拥堵和畅通路段分别使用行车充电模式和纯电驱动模式；依据车速预估曲线，可以结合道路信息，对减速工况强度进行智能识别，自动调整合适的制动能量回收强度，实现最大程度的动能回收利用。