混動時代 自主品牌混動技術詳解（上）

　　【太平洋汽車 新車頻道】論近年來汽車領域最熱的話題無疑是電動化，2021年純電動車型銷量也迎來了爆發(fā)式增長，成為了市場上不容忽視的增長點。不過在龐大的基數(shù)下，燃油車依然占據(jù)著市場的大頭。2020年10月，我國正式發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》，其中提到2025年，新能源汽車銷量占比要達到20%，而傳統(tǒng)汽車銷量中，混動車型要占比一半的份額。也就是說混合動力車型在2025年要達到千萬級市場規(guī)模。在話題度上并沒有純電動車型火熱的混動車型，會是接下來數(shù)年中市場的寵兒，混動時代已至。

　　當前市場上，比亞迪DM-i、吉利雷神Hi·X、長城檸檬DHT、奇瑞鯤鵬DHT、長安智電iDD、廣汽鉅浪混動GMC2.0、嵐圖智能多模混動以及包括大量增程式混合動力等等混動系統(tǒng)可謂爭奇斗艷，就在近幾年間，自主品牌混動技術的發(fā)展突飛猛進，讓人眼花繚亂。近期，太平洋汽車將攜近30臺國內(nèi)主流混動車型，發(fā)起《太平洋汽車混動時代》策劃，行程超過一千五百公里的高原、高寒環(huán)境下全方位的實測，針對在售所有混動系統(tǒng)，通過多個測試環(huán)節(jié)，幫助用戶全方位了解市面上各大混動車型的各項性能優(yōu)劣，敬請期待。在實測開始前，我們不妨先從技術角度，了解一下各大品牌的混動技術究竟如何。

　　在介紹自主品牌幾大主流混動技術之前，我們先來簡單回顧一下當前混合動力的幾種主流技術路線，主要包括串聯(lián)構(gòu)型、并聯(lián)構(gòu)型、功率分流構(gòu)型和串并聯(lián)構(gòu)型，以及以48V為代表的輕混系統(tǒng)。

　　串聯(lián)構(gòu)型最典型的代表便是增程式電動車，可以類比“串聯(lián)電路”，發(fā)動機作為發(fā)動機供電，由電動機驅(qū)動車輪，電池作為存儲介質(zhì)位于二者之間。發(fā)動機與驅(qū)動電機串聯(lián)，發(fā)動機并不直接參與驅(qū)動車輪。除了主流的可以插電的增程式，也有以日產(chǎn)e-POWER為代表的非插電式串聯(lián)混動車型。

　　并聯(lián)構(gòu)型則可類比“并聯(lián)電路”來理解，發(fā)動機與驅(qū)動電機是相對獨立的兩套動力系統(tǒng)，可以分別驅(qū)動車輪，也可以共同發(fā)力驅(qū)動車輪，因而普遍有全速域更佳的動力表現(xiàn)，但發(fā)動機并不會向電池或驅(qū)動電機供電，因此在饋電狀態(tài)下能耗表現(xiàn)普遍欠佳。

　　功率分流構(gòu)型代表為豐田THS，通過一套相對復雜的行星齒輪，在不同工況下自動分配動力，例如低速時有電機驅(qū)動行星齒輪驅(qū)動車輛；低負荷時發(fā)動機一部分動力用于驅(qū)動車輛，另一部分為電池充電；高負荷時發(fā)動機與電機共同參與驅(qū)動車輛；制動減速時車輪帶動行星齒輪通過電機發(fā)電為電池補能等。豐田作為混動車型的先行者與推廣者之一，功率分流構(gòu)型混動很長時間里成為了最主流的混動技術路線，同時豐田初期樹立的專利壁壘也讓后來在這功率分流構(gòu)型混動技術領域長期舉步維艱。

　　串并聯(lián)構(gòu)型顧名思義融合了串聯(lián)、并聯(lián)構(gòu)型的特征，發(fā)動機即可以為電池、電機供電，也可以參與驅(qū)動車輛。是目前最火的混動技術路線之一，包括本田i-MMD、比亞迪DM-i、吉利雷神Hi·X、魏牌DHT等都屬于串并聯(lián)構(gòu)型的分支。

　　除了以上4種主流混動構(gòu)型，以48V為代表的MHEV輕混系統(tǒng)，也經(jīng)常被列為混動的一種并且得到了大量推廣，但48V輕混系統(tǒng)電動機與發(fā)動機直接相連，并不具備真正的純電驅(qū)動模式，且通常采用小電機、小電池，僅起到輔助節(jié)油的作用，提升空間有限。當然，還有利用超級電容、飛輪等等組成的更多樣化的混動形式，目前并未大量普及，不在本文的討論范圍中。

　　值得一提的是，混動構(gòu)型與是否插電并不直接相關，前述4種構(gòu)型均支持非插電的HEV版本與插電的PHEV（增程式REEV）。主要是國內(nèi)將非插電混動車型歸為節(jié)能車上藍牌，插電車型歸為新能源車上綠牌，以及早年功率分流/串并聯(lián)構(gòu)型代表品牌豐田、本田僅有非插電HEV車型，而當時PHEV車型多數(shù)為并聯(lián)構(gòu)型，給消費者留下了深刻印象。如今兩田均基于自身的混動系統(tǒng)推出了可以上綠牌的插電混動系統(tǒng)，而自主品牌近來推出的插電混動車型也不少采用了串并聯(lián)構(gòu)型。

　　另外介紹混動系統(tǒng)時經(jīng)常會提到的P0、P1、P2、P3、P4電機，其實指的是電機與發(fā)動機、變速箱等的相對位置：

　　P0是指電機布置在發(fā)動機前，主要用于輔助發(fā)動機啟動和動能回收的作用；

　　P1是指電機布置在發(fā)動機后變速箱前，P1電機與發(fā)動機為硬連接，可以看做是一體結(jié)構(gòu)，電機不具備純電驅(qū)動能力；

　　P2是指電機布置在變速箱的輸入軸，與發(fā)動機可通過離合器斷開連接，電機需通過變速箱傳導驅(qū)動車輪。另外雙離合變速箱有兩個離合器和兩根動力軸，放置于其中一根動力軸上的電機可以配合離合器變化出更多樣的驅(qū)動模式，也被稱為P2.5，當然其本質(zhì)也是P2電機的一個分支。

　　P3是指電機布置在變速箱的輸出端，電機不經(jīng)變速箱傳導直接驅(qū)動車輪。

　　P4則是指直接將電機放在與發(fā)動機沒有剛性連接的后驅(qū)動橋，與發(fā)動機完全獨立，并不存在“混”的模式，可以與任意構(gòu)型的動力形式兼容，主要用于前驅(qū)混動車型增加4驅(qū)版本，包括豐田E-Four、比亞迪超級混動四驅(qū)等均通過P4電機實現(xiàn)。當然部分存在第三對車輪的六驅(qū)新能源車，驅(qū)動第三對車輪的電機同樣為P4電機。

　　2004年，剛剛收購了秦川汽車入局造車的電子消費品電池領域巨頭比亞迪首次參加北京車展，便展示了其在新能源汽車領域極具前瞻性的野心。比亞迪不僅帶來了數(shù)款純電動車型，同時展示的還有一款名為Hybrid-S的混合動力概念車，這也是自主品牌在混合動力領域最早的嘗試之一。

　　比亞迪Hybrid-S概念車基于秦川福萊爾車身，提出了一套串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，由一臺29.5 kW的0.8L汽油發(fā)動機負責供電，配備了296V/20Ah的動力電池組和30kW的永磁同步電機，設計最高時速130km/h，0-100km/h加速時間為16.5s，城市道路百公里油耗僅4L。這套混動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上類似增程式電動車，但并不能充電，與如今日產(chǎn)e-POWER結(jié)構(gòu)類似。設計上發(fā)動機始終處于最高效的運轉(zhuǎn)區(qū)間，比亞迪提出該車污染物排放指標大大低于當時最嚴格的歐4標準，排放指標還不到豐田HYBRID混合動力車型的一半。而豐田普銳斯在第二年才正式引進國內(nèi)市場。

　　隨著2005年普銳斯國產(chǎn)，自主品牌對這一面向未來的嶄新技術也蠢蠢欲動，吉利在當年上海市工業(yè)博覽會上展示了基于單向離合器、鎳氫電池組的輕混系統(tǒng)車型。并且在2006年又另辟蹊徑拿出了基于42V超級電容打造混動車型的技術成果，不過時至今日，超級電容也僅蘭博基尼在Sián車型上使用，并沒形成規(guī)模，吉利這一路線當時自然也并沒能走通。

　　比亞迪Hybrid-S概念車上提出的串聯(lián)混動系統(tǒng)同樣沒能實現(xiàn)量產(chǎn)，但采用并聯(lián)構(gòu)型的第一代比亞迪DM混動系統(tǒng)在2008年成功落地，也就是比亞迪F3DM。該車搭載一臺50kW的1.0L汽油發(fā)動機和最大功率分別為25kW、50kW的兩臺電動機組成的并聯(lián)構(gòu)型混動系統(tǒng)，純電續(xù)航里程100km，但加速能力去到了10S開外。這樣一臺如今看起來頗不起眼的混動車型是全球首款PHEV插電式混合動力量產(chǎn)車型，開創(chuàng)了自主品牌混動先河。

　　也是2008年前后，上汽也上馬了自己的混動項目，不過量產(chǎn)成果要等到2013年量產(chǎn)的榮威550插電混動車型上才得以落地，也就是上汽EDU1.0混動平臺首款車型。上汽EDU1.0是由一臺1.5L汽油發(fā)電機、P1+P2雙電機和兩檔變速箱組成的串并聯(lián)構(gòu)型混動系統(tǒng)，是國內(nèi)首款串并聯(lián)構(gòu)型混動系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)上已經(jīng)類似于如今主流的比亞迪DM-i、長城檸檬混動DHT等。

　　比較可惜的是，EDU1.0只有27kW的P1電機和50kW的P2電機在電驅(qū)動能力上表現(xiàn)一般，因而形成了以發(fā)電機驅(qū)動為主，純電驅(qū)動為輔的局面，但其節(jié)油效果仍然達成了約30%左右的不錯水平。

　　然而，上汽在2016年第二代混動系統(tǒng)EDU2.0，取消了P1電機，改為發(fā)動機端的6速變速器以及電機端的4擋變速器組成三平行軸的布局結(jié)構(gòu)并聯(lián)構(gòu)型混動系統(tǒng)，EDU2.0在動力性能表現(xiàn)上得到了大幅提升，但卻犧牲了一部分EDU1.0串并聯(lián)構(gòu)型帶來的節(jié)油能力，被認為是上汽在混動技術路線上的一次戰(zhàn)略誤判。

　　廣汽在2011年前后啟動了混動項目，不同的是廣汽將研發(fā)重心放在了匹配混動系統(tǒng)的超高熱效率混動專用發(fā)動機方面，與全球發(fā)動機技術寡頭AVL、FEV合作研發(fā)高效燃燒技術，成為國內(nèi)第一家成功量產(chǎn)超熱效率阿特金森發(fā)動機的車企。在超高熱效率混動專用發(fā)動機的加持下，廣汽在2015年先后推出了GA5 REEV增程式新能源車以及GA5 PHEV插電式混合動力車型。后者采用的是P1+P3的雙電機結(jié)構(gòu)的并聯(lián)構(gòu)型混動平臺——GMC1.0。

　　在混動研發(fā)上更早發(fā)力的吉利，到2016年才帶來了首款插電式混合動力車型帝豪PHEV，采用吉利與科力遠合作研發(fā)的CHS功率分流構(gòu)型混動系統(tǒng)。在超級電容等領域遇阻后，吉利在2007年便轉(zhuǎn)向了并聯(lián)式插電混合動力系統(tǒng)GPEC的研發(fā)，但吉利對并聯(lián)構(gòu)型并不滿足，也并未量產(chǎn)落地。在2012年又轉(zhuǎn)向了開發(fā)類似豐田THS功率分流構(gòu)型的行星齒輪結(jié)構(gòu)。

　　為了繞開豐田的專利壁壘，吉利選擇了更加復雜的拉維納式雙排行星齒輪組，開發(fā)出由發(fā)動機、雙電動機、雙排行星齒輪組和三組離合器組成的CHS混動系統(tǒng)。在尋找匹配的電池系統(tǒng)時，吉利與科力遠結(jié)緣。后者2011年收購了一家為初代普銳斯供應電池的日本松下旗下的電池工廠，科力遠此后也成為了豐田THS鎳氫電池的供應商之一。2014年，吉利與科力遠成立了研發(fā)CHS混合動力系統(tǒng)的合資公司，吉利持股51%，科力遠持股49%。

　　雖然吉利CHS被稱為最接近豐田THS的混動系統(tǒng)之一，后續(xù)還發(fā)生了吉利/科力遠1元買下豐田THS相關專利的事件，但吉利CHS混動系統(tǒng)最后還是走向了失敗。傳言稱，CHS最終被雪藏的原因之一是高度精密的行星齒輪相關核心技術仍然掌握在日本供應鏈企業(yè)手中。而此時，吉利與沃爾沃合作研發(fā)epro混動平臺進展順利。

　　2013年，比亞迪DM技術也迎來了革新，全面轉(zhuǎn)向性能取向，整套混動系統(tǒng)由P3+P4電機+發(fā)動機的組合，誕生比亞迪“三擎四驅(qū)”的動力總。比亞迪542戰(zhàn)略指導下秦、唐5秒級加速在網(wǎng)上引起的熱議相信不少朋友還記憶猶新。不過并聯(lián)構(gòu)型在饋電狀態(tài)下能耗表現(xiàn)不佳的問題在DM2.0時代并沒能得到解決。2018年，DM3.0混動系統(tǒng)在DM2.0的基礎上在發(fā)動機前的P0位置加入了BSG電機，并且對電控等方面做出了優(yōu)化，一定程度上改善饋電狀態(tài)下的油耗表現(xiàn)。

　　2020年10月，我國正式發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》，其中在總體目標中提出到2035年，新能源汽車占汽車總銷量50%以上，并表示汽車產(chǎn)業(yè)碳排放總量先于國家碳減排承諾達到峰值，預計在2028年左右實現(xiàn)。從具體的數(shù)值來看，其中混合動力車型到2025年油耗限值為5.3L/100km，2030年油耗限值為4.5L/100km，2035年油耗限值為4.0L/100km（WLTC）。

　　在當年的視角下，技術路線圖2.0還頗顯激進。經(jīng)過十余年的發(fā)展，自主品牌在混動技術領域磕磕絆絆取得了不小的成果，但在HEV及PHEV饋電油耗等方面距離豐田、本田主導的混動系統(tǒng)仍有不小的差距。也僅有稍早些時候，也就是2020年6月比亞迪發(fā)布的最新一代混動技術DM-i讓大家看到了自主品牌混動技術在節(jié)油能力上的一些希望。

　　但緊隨而來的是驚喜連連，不僅比亞迪DM-i實測成績亮眼，隨后陸續(xù)出現(xiàn)了吉利雷神Hi·X、長城檸檬混動DHT、廣汽鉅浪混動GMC2.0、奇瑞鯤鵬DHT、長安智電iDD、東風馬赫MHD等等一系列讓人眼前一亮的混動系統(tǒng)。

　　回頭來看，國家節(jié)能與新能源汽車技術路線引導了自主品牌在混動技術上的投入，而也正是自主品牌在混動技術取得關鍵突破的時機，我國正式發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》。這些讓人眼前一亮的混動技術絕非一兩年就能取得突破的技術，相關技術至少在2018年前后就已經(jīng)展開了研發(fā)，而彼時恰好是包括豐田、本田、現(xiàn)代等等混動先行者最早一批技術專利保護期到期的時間段。當然，并不是說自主品牌是在別人技術專利到期時山寨了前人的技術成果，而是重重的技術專利對新技術的研發(fā)同樣形成了不少的阻礙。

　　例如一家名不見經(jīng)傳的美國公司PAICE CORP 1999年在我國申請的USP6209672專利（該專利在美國申請于1998年）涉及的是一套帶離合器的串并聯(lián)混動架構(gòu)，此后的出現(xiàn)的各型串并聯(lián)構(gòu)型混動系統(tǒng)幾乎無不與之相關，包括本田i-MMD，也包括比亞迪的DM-i。PAICE CORP雖然并不從事混動汽車的開發(fā)生產(chǎn)，但其21項關于混動技術的發(fā)明專利讓其成為了混動汽車繞不開的一家公司。從2004年起，PAICE CORP起訴過豐田、現(xiàn)代、福特、大眾、寶馬等等跨國知名車企，且無一落敗。

　　隨著最初一批混動技術專利保護期到期，混動技術的研發(fā)受到的限制也大幅縮減。當然，我們絕非指責專利保護，僅僅是指出自主品牌近年來混動技術大爆發(fā)的客觀原因之一。我們希望自主品牌推出優(yōu)秀的混動產(chǎn)品，能夠在市場上形成良性競爭，也希望大家各自的研發(fā)成果能夠得到法律的有效保護。下面我們來逐一介紹近年來備受關注的各家混動技術，都有哪些亮點。