汽車行業(yè)插電混動(dòng)DHT的技術(shù)盤點(diǎn)

2020年，在面向下一個(gè)汽車行業(yè)的長遠(yuǎn)規(guī)劃，中國汽協(xié)推出《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，在這里一方面把混合動(dòng)力作為一種明確的技術(shù)路線，同時(shí)也延展了插電式混合動(dòng)力（PHEV）繼續(xù)作為新能源汽車發(fā)展技術(shù)路線。我想在這篇文章里面，探討一下基于專用混動(dòng)變速箱開發(fā)的方式，特別是從本田的插電式混合動(dòng)力技術(shù)的i－MMD開始，到比亞迪的DM-i超級(jí)混動(dòng)和長城的檸檬混動(dòng)DHT這些技術(shù)，將會(huì)接下來對于中國的插電式混動(dòng)技術(shù)帶來多大的變量。

01

三者的共同特點(diǎn)

從整體的系列來看，這三個(gè)都屬于基于專用混動(dòng)變速箱開發(fā)的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

1）比亞迪DM-i超級(jí)混動(dòng)

比亞迪也發(fā)布了一套新的插電式混動(dòng)的技術(shù)——DM-i超級(jí)混動(dòng)，這套系統(tǒng)包括驍云-插混專用1.5L高效發(fā)動(dòng)機(jī)、EHS電混系統(tǒng)、DM-i超級(jí)混動(dòng)專用功率型刀片電池等部件。這套系統(tǒng)，是起源于之前2008年比亞迪做的F3 DM的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)圍繞著大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)和大容量動(dòng)力電池供能為主、發(fā)動(dòng)機(jī)為輔的電混架構(gòu)。

這套系統(tǒng)也是采用雙電機(jī)串并聯(lián)架構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)獨(dú)立工作，發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)直連，通過直驅(qū)離合器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分連接，可實(shí)現(xiàn)EV純電、HEV串聯(lián)、HEV并聯(lián)和發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)四大模式。

在純電驅(qū)動(dòng)模式下，由于比亞迪P3電機(jī)采用了扁線設(shè)計(jì)，大功率電機(jī)最高轉(zhuǎn)速高達(dá)16000轉(zhuǎn)，峰值扭矩達(dá)到了325Nm，峰值功率最高達(dá)到160kW。這款大功率電機(jī)結(jié)合大速比的齒輪傳動(dòng)，打造出媲美2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)的超強(qiáng)動(dòng)力，營造出滿滿的推背感。在HEV串聯(lián)模式下，如果整車行車功率小于發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)功率時(shí)，系統(tǒng)可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)高效區(qū)間給電池充電。當(dāng)整車行車功率需求太高，脫離發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)功率時(shí)，采用并聯(lián)模式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以輔助輸出扭矩，從而保證全工況的動(dòng)力需求的同時(shí)，也使發(fā)動(dòng)機(jī)能始終工作在高效區(qū)。在中高速巡航時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)效率比較高，此時(shí)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式。這里值得一提的是，驍云-插混專用1.5L高效發(fā)動(dòng)機(jī)顛覆性采用15.5高壓縮比，阿特金森循環(huán)、25%寬EGR、分體冷卻、超低摩擦等前沿技術(shù)，將量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)做到了43.04%熱效率，發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)時(shí)也很省油。

綜合來看，這套系統(tǒng)追求以電為主，當(dāng)車輛虧電時(shí)，在市區(qū)路況下，以EV行駛為主，81%的工況發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停機(jī)；18%的工況發(fā)動(dòng)機(jī)處于高效區(qū)串聯(lián)行駛；這樣99%的工況下是用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。對于DM-i超級(jí)混動(dòng)來說，這套系統(tǒng)不再過多依靠發(fā)動(dòng)機(jī)，可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)做減法，按照工況區(qū)域來設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)，不需要全面兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)的高低速性能。由于DM-i超級(jí)混動(dòng)的系統(tǒng)架構(gòu)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)與行駛完全解耦，轉(zhuǎn)速不再受車速影響，長時(shí)間維持在高效區(qū)運(yùn)行。在大容量大功率刀片電池的支撐下，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況由散亂的面工況變?yōu)榫奂木€工況，綜合工況38%以上高效區(qū)工作占比高達(dá)70%。系統(tǒng)綜合效率由此得到了大幅度提升。

從電池上面，DM-i超級(jí)混動(dòng)配備大容量動(dòng)力電池，電池容量從8.3kWh到21.5kWh，純電續(xù)航里程從50-120km進(jìn)行配置，滿足不同需求。此外這款電池具備超級(jí)安全、超長壽命的特點(diǎn)。這款DM-i超級(jí)混動(dòng)專用功率型刀片電池為全球首創(chuàng)，采用了串聯(lián)式電芯成組設(shè)計(jì)，大大提高了刀片電池的體積利用率，更有利于產(chǎn)品的平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化。從某種角度來看，這種配置能覆蓋多車型平臺(tái)，而且通過低高度的電芯設(shè)計(jì)，做成了底盤平臺(tái)化的設(shè)計(jì)。

2）本田iMMD

在2014年，本田推出了首款插電式混動(dòng)汽車，也就是Sport Hybrid i-MMD 雅閣。I-MMD系統(tǒng)是一套非常精簡的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套為了連接發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)專門設(shè)計(jì)的齒軸結(jié)構(gòu)。這套齒軸結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)就是能量傳遞路徑短，機(jī)械效率高。從這套系統(tǒng)里面，我們能看到本田的工程師做了很多的劃分，非常重要的一點(diǎn)就是把純電模式作為一個(gè)非常重要的部分來設(shè)計(jì)。純電模式大家都可以理解，由電池+電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)不工作，離合器也處于斷開狀態(tài)。當(dāng)電池耗盡以后，車輛進(jìn)入混動(dòng)模式，電池、發(fā)電機(jī)一起給電機(jī)供電，電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)僅帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作發(fā)電，離合器處于斷開狀態(tài)。而當(dāng)電池的能量較低的時(shí)候，車輛進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)模式，離合器處于接合狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩在發(fā)電的同時(shí)也可以通過離合器傳遞至輪端，與電機(jī)一起驅(qū)動(dòng)車輛行駛。

這套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖，就是始終讓發(fā)動(dòng)機(jī)保持在高效區(qū)間，盡可能讓電機(jī)也保持在高效區(qū)間。當(dāng)電池進(jìn)入較低的電量（電池耗盡模式也就是我們常說的條件B油耗），為了保證系統(tǒng)的效率，兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的高效區(qū)間，在車輛的使用負(fù)荷下，本田的工程師做了多種模式區(qū)分，這些都是依靠整車控制來實(shí)現(xiàn)不同模式的轉(zhuǎn)換。

如果我們要點(diǎn)評(píng)一下i-MMD，這更像是本田的工程師為中高檔車型插電式混動(dòng)模式的一種嘗試。這套系統(tǒng)涉及到一個(gè)核心的問題，就是混動(dòng)模式和發(fā)動(dòng)機(jī)模式的穩(wěn)態(tài)切換，這里涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)是作為單純發(fā)電，還是直接參與驅(qū)動(dòng)。主要關(guān)系到整車的經(jīng)濟(jì)性，通過發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性、電機(jī)發(fā)電機(jī)效率圖等確定基本的經(jīng)濟(jì)切換時(shí)機(jī)。還有在這兩種模式下的瞬態(tài)切換過程，考慮離合器接合或脫開這一過程的扭矩過渡平順性（發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速，離合器輸入端與輸出端轉(zhuǎn)速一致）。

3）長城檸檬DHT混動(dòng)技術(shù)

長城是這條路線的新成員。以檸檬混動(dòng)DHT平臺(tái)模式推出來DHT 三套動(dòng)力總成，涵蓋1.5L+DHT100、1.5T+DHT130、1.5T+DHT130+P4三種動(dòng)力架構(gòu)，這個(gè)也是在這個(gè)技術(shù)路線上的延伸。

這套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想基本在iMMD的基礎(chǔ)上做改進(jìn)，整個(gè)工作模式的設(shè)計(jì)和iMMD是非常相近的。從系統(tǒng)配置來看，這套系統(tǒng)的基礎(chǔ)是長城自己開發(fā)的兩款汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，分別為1.5L阿特金森循環(huán)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)和1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)，主要包括阿特金森循環(huán)、冷卻EGR、電動(dòng)水泵、進(jìn)氣VVT等技術(shù)；混動(dòng)系統(tǒng)也分成兩款100kW和130kW兩個(gè)系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)目前是按照動(dòng)力總成的形式來發(fā)布的，參照B級(jí)SUV和C級(jí)SUV來做的，特別是為C級(jí)SUV來匹配了一個(gè)總電量45kWh超級(jí)大的電池系統(tǒng)，PHEV做出來的純電續(xù)航＞200km。

綜合以上論述，三種DHT的系統(tǒng)，在整體的構(gòu)造理念上是很相近的，實(shí)質(zhì)性的區(qū)別主要差異在電機(jī)、電池、阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)標(biāo)定上。首先還是看到國內(nèi)在做插電式混動(dòng)技術(shù)上，開始把混動(dòng)專用的發(fā)動(dòng)機(jī)作為一個(gè)核心技術(shù)環(huán)節(jié)來做，比亞迪和長城都開發(fā)了相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)極低的油耗更是彌補(bǔ)了虧電狀態(tài)插混車型油耗的短板。由此搭載這套架構(gòu)的雙模車比之前的車型有了很大的進(jìn)步，從目前比亞迪申報(bào)的條件B油耗來看，這套系統(tǒng)NEDC虧電油耗拉低到了3.8L/100km。

從目前的狀態(tài)來看，本田的PHEV車型國內(nèi)布局較少，從產(chǎn)品的綜合性價(jià)比來看還處在一個(gè)循序漸進(jìn)的狀態(tài)。長城的DHT圍繞HEV開發(fā)，PHEV配置偏向于高端有點(diǎn)類似增程式方向的發(fā)展，但尚未看到明確的車型發(fā)布計(jì)劃尚在PPT階段。而比亞迪這次的DM-i超級(jí)混動(dòng)，發(fā)布即量產(chǎn)，宋PLUS DM-i、秦PLUS DM-i和唐DM-i三月初即將上市。不僅如此，從預(yù)售價(jià)格上來看，這幾款車無論從性價(jià)比還是產(chǎn)品力來看都會(huì)對燃油車市場形成較大的沖擊。

02

插電式混動(dòng)的發(fā)展方向及用戶利益

2021年新能源汽車購置補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)在2020年基礎(chǔ)上退坡20%，所以單車補(bǔ)貼的基準(zhǔn)目前變?yōu)?.3萬和1.8萬兩檔，PHEV只剩下6800。在公共交通等領(lǐng)域汽車電動(dòng)化，城市公交、道路客運(yùn)、出租（含網(wǎng)約車）、公務(wù)領(lǐng)域的，2021年補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)在2020年基礎(chǔ)上退坡10%，目前PHEV還有9000（營運(yùn)為目的的還要打7折），可以預(yù)見的是，PHEV的現(xiàn)金補(bǔ)貼已經(jīng)是很少了。

所以PHEV由政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場驅(qū)動(dòng)，無疑推動(dòng)了消費(fèi)者用車習(xí)慣的轉(zhuǎn)化，這勢必就要解決用戶痛點(diǎn)。從單一的燃油車系統(tǒng)變成了電+油，還要進(jìn)行補(bǔ)電的模式，很多消費(fèi)者還不適應(yīng)，由此大功率電機(jī)和大容量電池解決用戶續(xù)航里程痛點(diǎn)，降低能耗成為必經(jīng)之路。

從目前的情況來看，插電式混動(dòng)主要集中在限購城市，是典型的通行權(quán)驅(qū)動(dòng)的模式，在這個(gè)方向上面，癥結(jié)還是消費(fèi)者對于插電式混動(dòng)的認(rèn)知不足還有基礎(chǔ)設(shè)施的限制。

1）每天充電，基礎(chǔ)就是安裝充電樁的便利，在4S店服務(wù)體系還有申請電表、居委會(huì)同意過程中，消費(fèi)者為這個(gè)每天充電的權(quán)益要耗費(fèi)很多的溝通成本，在非強(qiáng)需求下，這個(gè)是很大的阻礙。比亞迪DM-i超級(jí)混動(dòng)推出了直流快充功能，滿足30分鐘快速補(bǔ)電需求，拓寬用戶充電，可以說很大程度上治愈了這個(gè)痛點(diǎn)。

2）條件B油耗和差價(jià)的限值：目前PHEV總體的價(jià)格相對和燃油車還有點(diǎn)距離，而條件B油耗這個(gè)混動(dòng)上非常重要的指標(biāo)和傳統(tǒng)燃油車的油耗差異可以讓消費(fèi)者簡單計(jì)算購置價(jià)格和使用回報(bào)數(shù)據(jù)。

綜上所述，插電式混合動(dòng)力技術(shù)路線，在政策退坡的形勢下，想突破發(fā)展瓶頸勢必要從以油為主的架構(gòu)慢慢向以電為主的設(shè)計(jì)方向發(fā)展。加長續(xù)航里程，降低虧電油耗可謂是勢在必行。比亞迪剛剛發(fā)布的DM-i超級(jí)混動(dòng)是以電為主的混動(dòng)技術(shù)，顛覆了傳統(tǒng)混動(dòng)技術(shù)以油為主的設(shè)計(jì)架構(gòu)，率先走在行業(yè)前列。目前大城市的很大的用車痛點(diǎn)都是高峰擁堵，對于燃油車來說，低速蠕行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)效率是很低的而且易抖動(dòng)。而城市用車高速巡航效率高的情況還是很有限的，除非跑高速。這時(shí)候大功率大容量動(dòng)力電池的PHEV就會(huì)很有優(yōu)勢，電機(jī)低速效率比較高，而且啟停平穩(wěn)，減速時(shí)可以快速補(bǔ)電，可以完全彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)擁堵路段抖動(dòng)、費(fèi)油的不足，在高速時(shí)再通過策略讓發(fā)動(dòng)機(jī)高效介入。

對于企業(yè)來說，其實(shí)插電式混動(dòng)車型為國內(nèi)的整車企業(yè)提供了一個(gè)把車輛做好的機(jī)會(huì)，同時(shí)兼顧動(dòng)力特性和節(jié)油特性，可以讓國內(nèi)品牌在動(dòng)力總成技術(shù)上有一個(gè)品牌向上的機(jī)會(huì)。從目前情況來看，PHEV的需求主要在一線城市，這部分消費(fèi)群體對于車輛的整體品質(zhì)有全方位的要求。通過PHEV的動(dòng)力特性的特點(diǎn)，可以在不同的B級(jí)轎車、A、A+、B級(jí)SUV上提供非常好的動(dòng)力加速性。而大部分中國人每日的上班通勤距離，當(dāng)日是在80公里以內(nèi)的，隨著使用的逐步深入，配置在80-100km的插電式混動(dòng)可以完美地工作在純電范圍內(nèi)，而當(dāng)忘了充電或者需要臨時(shí)改變行程的時(shí)候，在PHEV耗盡模式下，以足夠低的油耗，讓消費(fèi)者能接受用油也能開。對于一線有牌照需求且收入普遍較高的區(qū)域，基于專用混動(dòng)系統(tǒng)的PHEV自然大有可為。

原文標(biāo)題：汽車行業(yè)插電混動(dòng)DHT技術(shù)盤點(diǎn)

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