導讀：《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》提出：到2035年節能汽車與新能源汽車銷量各占50％，汽車產業實現電動化轉型；傳統能源動力乘用車全部為混合動力，新能源汽車成為主流，銷量占比達50％以上。新版汽車技術路線圖，將混合動力的地位明確提升。這為中國汽車產業鏈帶來了新的挑戰，也帶來了新的機遇。近日，電動汽車聯盟副秘書長趙立金受邀在新能源汽車國家大數據聯盟微課堂講課，圍繞混動化在節能路線中的定位、混動在節能汽車的技術演進方向等內容進行了詳細的觀點分享。
以下為專家主要觀點：
觀點1：全面進入成熟期的混合動力汽車
綜合成本、性能等各方面優勢，混動化將成為節能汽車未來發展的主流方向，根據《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》目標，至2035年節能汽車100%為混合動力汽車。混動化需要重點掌握混合動力整車集成、專用發動機、專用動力耦合機構、高性能電機、高水平功率型電池、電控系統開發優化等六項核心技術。
1896年混合動力汽車第一次誕生，距今已有125年，而距離現代混合動力汽車大批量商品化也已過去了20多年，對于在上世紀九十年代初就進入了觸發期的混合動力技術而言，已經獲得了足夠的成長周期，即將進入全面成熟期。市場成熟了，回顧新能源汽車市場發展進程，受國內外多種節能環保政策因素的影響，消費者和車企對混合動力汽車的需求顯著增加。過去7年中，全球混合動力汽車產量增長近3倍，全球各主要車企均已在未來五年內大幅度下調了傳統動力系統的研發數量，同時提高了混合動力系統的研發比例。
技術成熟了，混合動力技術經過不斷的“試錯”和迭代升級，不斷突破核心技術實現了油耗和排放的持續降低。作為當前技術復雜程度最高的汽車產品，在混合動力系統架構、混合動力專用發動機、混合動力專用變速箱、混合動力系統控制、電池電機等多方面已趨于技術成熟和方案收斂。
觀點2：多樣的混合動力系統架構如何收斂
對于混動系統架構，未來國內混合動力汽車的系統架構形式將進一步向著串并聯形式為主、串聯形式為輔的方向演進，并在近期同時發展和推廣以48V輕混為代表的低成本節能過渡技術。
混合動力汽車商業化發展20多年以來，由于不同國家和企業在戰略規劃、政策以及市場等層面上的差異，全球各車企在混合動力系統架構上的技術路線可謂紛繁多樣，但近年來主流方案已逐步收斂。
在這幾大主流方向中，以日系企業為代表的“三劍客”各自技術路線充分展示了主流混合動力系統架構技術方案的發展和演進過程。
混聯“霸主”，豐田自1997年第一代Prius面世以來，已發展至第四代THS系統，并擴展至PHEV車型。在混聯功率分流領域，除了早期通用等企業推出部分車型、國內吉利與科力遠開發的CHS系統之外，已鮮有企業繼續研發該技術方案。
“開源”新秀，本田早期基于并聯方案的IMA系統在問世的14年間完成了七代技術的迭代更新，但單電機系統各方面仍難以匹敵豐田THS系統優勢，已于2012年放棄了IMA并聯系統，重點推出i-MMD系統，憑借串并聯方案實現高低速不同工況下的模式切換，并匹配了高效的專用發動機，綜合能耗水平已不輸THS系統。由于串并聯架構較低的技術和專利壁壘，已成為越來越多企業的第一選擇，是混合動力架構方案收斂的核心趨勢。
城市“潛力股”，日產在混合動力領域直到2016才推出了基于串聯形式的e-power系統，目前有三款車型搭載在日本本土銷售，2018年日產憑借Note e-power車型重獲新車銷量冠軍。目前，國際主流串聯式混合動力車型產品已寥寥無幾，直至國內串聯式混合動力的興起。
反觀國內市場，比亞迪作為混合動力領域先行者，經歷了幾乎每代產品都使用不同混合動力架構的技術迭代，并在第三代DM技術獲得較好反響后，于2021年初發布了第四代DM-i超級混動系統，其混合動力架構形式實質上是回歸了基于P1+P3 DHT形式的串并聯架構，另外，長城、長安、東風、上汽、廣汽也都主要以雙電機串并聯作為混合動力產品的主要技術路線和發展方向。在串聯式方向，隨著理想 ONE發布打破僵局成為國內唯一的增程式車型產品，目前東風旗下的東風小康E3、嵐圖FREE和金康賽力斯SF5，吉利，五菱等企業也開始推出多款增程式車型。
總體來說，混聯領域，由于豐田長期積累的技術和專利優勢形成了較高的技術壁壘，后來者很難與之抗衡；以本田為代表的雙電機串并聯形式的混合動力架構，全工況下都具有較好的節能水平，受到后來者的廣泛關注；以日產為代表的串聯式系統，機電耦合系統設計和控制相對簡單，雖然其高速工況油耗較差，但具有很好的城市工況節能水平，受到國內企業一定的關注。
觀點3：50%熱效率專用發動機技術如何突破
對于混合動力專用發動機（DHE），目前國內量產車型熱效率已達43%，但仍有進一步提升空間，并進一步向50%熱效率進發。
結合混合動力對發動機的特殊需求，混合動力專用發動機（DHE）可始終運行在較為高效的區間，其發動機熱效率提升空間較之傳統發動機要高出許多。目前國外混合動力DHE方案主要以混合動力汽車發展較早的豐田和本田為代表，近兩年國內長安、奇瑞、廣汽以及比亞迪為代表的企業也相繼推出使用阿特金森循環并搭載冷卻 EGR、低摩擦和智能熱管理等效率提升技術的DHE產品，最高熱效率均已達到43%。
根據《中國高效節能動力系統技術發展戰略構想》給出的技術路線和目標，通過對已知的發動機先進節能技術的組合開發，2035年前將分4個階段逐步實現發動機熱效率50%的目標。目前，2階段大部分技術已經廣泛應用于量產產品中，未來幾年內，根據專利公示和企業公開的相關信息顯示，吉利、長城等企業也將推出搭載稀薄燃燒技術的高效發動機，實現45%以上的最高熱效率。
觀點4：核心中的核心，DHT演進朝向何方
對于混合動力專用變速箱（DHT），未來DHT產品技術在通過模塊化、系列化、家族化的設計大幅降低成本后，多檔位多模式技術方向將進一步得到深化和發展。
與前文提到的主流混合動力架構—混聯和串并聯形式相對應的，是與之配套的混合動力專用變速箱（DHT），這是混合動力汽車實現機電耦合的核心中的核心。相較由P0或P4與其它位置電機組成的串并聯系統，DHT方案在系統集成度、成本、重量以及綜合能效方面的優勢，使DHT產品未來更具競爭力，從當前各企業的混合動力系統產品規劃方向上也能發現這一明顯趨勢。在功率分流領域，豐田通過提高MG1最高轉速擴大系統調速范圍、不斷優化迭代控制系統等手段，持續提高其E-CVT系統的綜合能效，而通用和科力遠針對豐田單行星排輸入式功率分流方案的自身缺陷和專利壁壘，開發過多種復合式功率分流方案，實現了更寬的高效運行區間，以及通過多個模式的切換，實現了不同模式性能優勢與工況的良好匹配。
在串并聯領域，其技術及產品正處在高速發展期，目前絕大部分產品是基于P1+P3形式的單檔DHT方案，同時國內廣汽G-MC系統和上汽EDU系統作為此領域的先行者，均在其二代產品中進行了方案的調整，系統各工作模式下的檔位數量增加明顯。國外先進產品以GKN和雷諾的方案演變為例，GKN一代方案為基于P1+P3架構下的固定速比基礎模式，雷諾一代方案采用單電機并聯的平行軸設計，共可實現2個純電、4個并聯、能量回收和駐車充電模式。
國內外企業在DHT產品上的技術演進趨勢主要是通過多種模式和多個檔位的切換，將車輛運行模式作具有顯著特征的區分，同時利用模式之間的優勢互補，以實現系統總體的最優效率。相信未來DHT產品通過模塊化、系列化、家族化設計方式大幅降低成本后，多檔位多模式的技術方向將得到進一步深化和發展。
觀點5：混動能量管理系統如何更智能
對于混動能量管理系統，自適應能量管理技術將進一步體現多種控制算法結合使用以及多種信息的融合使用，具有智能網聯功能的自適應能量管理系統已進入產品化初期階段。
基于規則的確定門限和模糊邏輯的混動控制策略仍占據很大的應用比例，其實用性強，但對于復雜工況的適應能力較差，同時當前混動能量管理系統多針對特定的工況和使用場景進行優化標定，且控制算法無法較好的適應用戶個性化的復雜工況，因而導致實際使用工況下有能效偏差。隨著汽車電子電氣架構跨越式發展和汽車智能網絡化技術的應用，整車控制系統計算和信息通訊能力飛速提高，更多基于高級規則策略、全局和實時優化以及人工智能算法的能量管理控制策略得以更好的實現，并已具備了實現智能網聯化能量管理策略的基礎條件，具有智能網聯功能的自適應能量管理系統已進入產品化初期階段，2019年底上汽榮威率先投入產品化應用的IEM（智能能量管理）系統已可實現15%以上的能效提高。未來自適應能量管理技術一方面將體現在多種控制算法的結合使用，根據每種算法特性進行優化組合、取長補短，推動實現能量管理策略最優性、實時性、魯棒性等多優化目標。
另一方面體現在多種信息的融合使用，依托智能網聯技術，可實現基于行駛場景大數據+AI云計算平臺+C-V2X的智能網聯的能量管理系統，其可根據導航和車輛自帶傳感器等提供的實時環境信息并結合駕駛員操作風格，減小控制系統的不確定性，自適應選擇最適合動力系統運行模式、能量回收強度等，最大限度的優化整車運行的系統效率。
觀點6：新產品新技術彰顯國內發展趨勢
比亞迪回歸“初心”，EHS電混系統重新定義油電混合動力汽車
新的EHS電混系統采用基礎的P1+P3串并聯形式，由雙電機、雙電控、直驅離合器、電機油冷系統、單檔減速器組成，并實現了系統的高度集成化，相比第一代雙電機系統體積減少30%，重量減少30%。電機采用了扁導線技術，最高效率達到97.5%，效率大于90%以上的高效區占比為90.3%，并采用油冷技術，電機功率密度提高至44.3kW/L，而搭載的比亞迪第四代自主IGBT技術，使電控系統綜合效率高達98.5%。配合其驍云-插混專用1.5L高效發動機，實現了虧電狀態（B狀態）下低于3.8L/100km的超低油耗水平。比亞迪將此套混合動力系統命名為“電混系統”，結合該系統配置的更大功率電機和更大容量電池，不難發現其意圖以此重新定義其混合動力汽車，推動混合動力汽車的深度電動化趨勢。
長城發布全新檸檬混動技術平臺，具備非常強大的擴展性
長城汽車正式發布了檸檬混動DHT技術，這是一套具有高集成度的油電混動系統，其涵蓋了兩種動力架構和三套動力總成。兩種動力架構是指混合動力技術上，面對不同的消費需求有，可以應用于HEV油電混動車型，也可以用于PHEV插電混動車型。三套動力總成是在HEV/PHEV兩種架構下，有“1.5L+DHT100”和“1.5T+DHT130”的動力總成，同時PHEV架構下，有“1.5T+DHT130+P4”四驅動力總成。HEV系統總功率到180kW，PHEV兩驅系統總功率240kW，PHEV四驅的系統總功率更是達到了320kW。
上汽榮威推出搭載IEM智能能量管理車型，能耗節省15%以上
搭載IEM（Intelligent Energy Management）系統的車型，通過建立HCU混合動力中央控制器與車載智能終端之間的聯系，可實現根據車輛行程中的駕駛員操作意圖、道路交通信息以及車輛自身狀態，對發動機和電機的工作區間、油電消耗分配、電量保持、能量回收強度等狀態進行自適應動態調整，以基于不同的實際道路行駛工況，發揮最高的系統工作效率，可實現15%以上的能耗降幅。實際道路行駛場景中，IEM將根據道路擁堵信息，在道路擁堵和暢通路段分別使用行車充電模式和純電驅動模式；依據車速預估曲線，智能優化發動機啟停控制，更精準的控制發動機運行狀態；根據導航信息和前后車距的雷達信息，預估行駛車速變化，控制混動模式切換，避免由于車輛自身狀態和駕駛員操作造成的發動機頻繁啟停或長時間怠速；還可以結合道路信息，對減速工況強度進行智能識別，自動調整合適的制動能量回收強度，實現最大程度的動能回收利用。
結語
進入2021年，全球混合動力汽車市場尤其是中國和歐洲市場，相信將進入下一個快速增長時期。對于乘用車市場，未來國內混合動力汽車架構形式應構建以串并聯形式為主、串聯形式為輔的混合動力汽車產品特征，對于如48V輕混等節能過渡技術，還應進一步降低系統成本以實現更廣泛的推動應用。對于商用車市場，由于商用車種類繁多，需要重新定義不同商用車車型的使用場景，根據使用場景選擇性的推進如48V輕混系統、串聯、并聯和混聯系統在不同車型上的使用。
來源：智享新動力
