汽車行業(yè)插電混動DHT技術(shù)盤點

2020 年，在面向下一個汽車行業(yè)的長遠規(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力作為一種明確的技術(shù)路線，同時也延展了插電式混合動力（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變速箱開發(fā)的方式，特別是從本田的插電式混合動力技術(shù)的 i－MMD 開始，到比亞迪的 DM-i 超級混動和長城的檸檬混動 DHT 這些技術(shù)，將會接下來對于中國的插電式混動技術(shù)帶來多大的變量。

01、三者的共同特點

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

1）比亞迪 DM-i 超級混動

比亞迪也發(fā)布了一套新的插電式混動的技術(shù)——DM-i 超級混動，這套系統(tǒng)包括驍云 - 插混專用 1.5L 高效發(fā)動機、EHS 電混系統(tǒng)、DM-i 超級混動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)計圍繞著大功率電機驅(qū)動和大容量動力電池供能為主、發(fā)動機為輔的電混架構(gòu)。

這套系統(tǒng)也是采用雙電機串并聯(lián)架構(gòu)，發(fā)動機和驅(qū)動電機獨立工作，發(fā)動機和發(fā)電機直連，通過直驅(qū)離合器和驅(qū)動電機部分連接，可實現(xiàn) EV 純電、HEV 串聯(lián)、HEV 并聯(lián)和發(fā)動機直驅(qū)四大模式。

在純電驅(qū)動模式下，由于比亞迪 P3 電機采用了扁線設(shè)計，大功率電機最高轉(zhuǎn)速高達 16000 轉(zhuǎn)，峰值扭矩達到了 325Nm，峰值功率最高達到 160kW。這款大功率電機結(jié)合大速比的齒輪傳動，打造出媲美 2.0T 發(fā)動機的超強動力，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)動機經(jīng)濟功率時，系統(tǒng)可以通過發(fā)動機高效區(qū)間給電池充電。當整車行車功率需求太高，脫離發(fā)動機經(jīng)濟功率時，采用并聯(lián)模式，驅(qū)動電機可以輔助輸出扭矩，從而保證全工況的動力需求的同時，也使發(fā)動機能始終工作在高效區(qū)。在中高速巡航時，由于發(fā)動機效率比較高，此時主要是發(fā)動機直驅(qū)模式。這里值得一提的是，驍云 - 插混專用 1.5L 高效發(fā)動機顛覆性采用 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)動機做到了 43.04%熱效率，發(fā)動機直驅(qū)時也很省油。

綜合來看，這套系統(tǒng)追求以電為主，當車輛虧電時，在市區(qū)路況下，以 EV 行駛為主，81%的工況發(fā)動機熄火停機；18%的工況發(fā)動機處于高效區(qū)串聯(lián)行駛；這樣 99%的工況下是用電機進行驅(qū)動。對于 DM-i 超級混動來說，這套系統(tǒng)不再過多依靠發(fā)動機，可以讓發(fā)動機做減法，按照工況區(qū)域來設(shè)計發(fā)動機，不需要全面兼顧發(fā)動機的高低速性能。由于 DM-i 超級混動的系統(tǒng)架構(gòu)可以使發(fā)動機與行駛完全解耦，轉(zhuǎn)速不再受車速影響，長時間維持在高效區(qū)運行。在大容量大功率刀片電池的支撐下，發(fā)動機運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 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 超級混動配備大容量動力電池，電池容量從 8.3kWh 到 21.5kWh，純電續(xù)航里程從 50-120km 進行配置，滿足不同需求。此外這款電池具備超級安全、超長壽命的特點。這款 DM-i 超級混動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，大大提高了刀片電池的體積利用率，更有利于產(chǎn)品的平臺標準化。從某種角度來看，這種配置能覆蓋多車型平臺，而且通過低高度的電芯設(shè)計，做成了底盤平臺化的設(shè)計。

2）本田 iMMD

在 2014 年，本田推出了首款插電式混動汽車，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)計了一套為了連接發(fā)動機、驅(qū)動電機、發(fā)電機專門設(shè)計的齒軸結(jié)構(gòu)。這套齒軸結(jié)構(gòu)最大的特點就是能量傳遞路徑短，機械效率高。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，非常重要的一點就是把純電模式作為一個非常重要的部分來設(shè)計。純電模式大家都可以理解，由電池+電機單獨驅(qū)動車輛行駛，發(fā)動機、發(fā)電機不工作，離合器也處于斷開狀態(tài)。當電池耗盡以后，車輛進入混動模式，電池、發(fā)電機一起給電機供電，電機單獨驅(qū)動車輛行駛，發(fā)動機僅帶動發(fā)電機工作發(fā)電，離合器處于斷開狀態(tài)。而當電池的能量較低的時候，車輛進入發(fā)動機模式，離合器處于接合狀態(tài)，發(fā)動機扭矩在發(fā)電的同時也可以通過離合器傳遞至輪端，與電機一起驅(qū)動車輛行駛。

這套系統(tǒng)的設(shè)計意圖，就是始終讓發(fā)動機保持在高效區(qū)間，盡可能讓電機也保持在高效區(qū)間。當電池進入較低的電量（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)動機和電機的高效區(qū)間，在車輛的使用負荷下，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現(xiàn)不同模式的轉(zhuǎn)換。

如果我們要點評一下 i-MMD，這更像是本田的工程師為中高檔車型插電式混動模式的一種嘗試。這套系統(tǒng)涉及到一個核心的問題，就是混動模式和發(fā)動機模式的穩(wěn)態(tài)切換，這里涉及到發(fā)動機是作為單純發(fā)電，還是直接參與驅(qū)動。主要關(guān)系到整車的經(jīng)濟性，通過發(fā)動機萬有特性、電機發(fā)電機效率圖等確定基本的經(jīng)濟切換時機。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)動機調(diào)速，離合器輸入端與輸出端轉(zhuǎn)速一致）。

3）長城檸檬 DHT 混動技術(shù)

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

這套系統(tǒng)的設(shè)計思想基本在 iMMD 的基礎(chǔ)上做改進，整個工作模式的設(shè)計和 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)動機，分別為 1.5L 阿特金森循環(huán)自然吸氣發(fā)動機和 1.5T 發(fā)動機，主要包括阿特金森循環(huán)、冷卻 EGR、電動水泵、進氣 VVT 等技術(shù)；混動系統(tǒng)也分成兩款 100kW 和 130kW 兩個系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)目前是按照動力總成的形式來發(fā)布的，參照 B 級 SUV 和 C 級 SUV 來做的，特別是為 C 級 SUV 來匹配了一個總電量 45kWh 超級大的電池系統(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，實質(zhì)性的區(qū)別主要差異在電機、電池、阿特金森發(fā)動機和系統(tǒng)標定上。首先還是看到國內(nèi)在做插電式混動技術(shù)上，開始把混動專用的發(fā)動機作為一個核心技術(shù)環(huán)節(jié)來做，比亞迪和長城都開發(fā)了相應(yīng)的發(fā)動機，阿特金森發(fā)動機極低的油耗更是彌補了虧電狀態(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步，從目前比亞迪申報的條件 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)品的綜合性價比來看還處在一個循序漸進的狀態(tài)。長城的 DHT 圍繞 HEV 開發(fā)，PHEV 配置偏向于高端有點類似增程式方向的發(fā)展，但尚未看到明確的車型發(fā)布計劃尚在 PPT 階段。而比亞迪這次的 DM-i 超級混動，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)售價格上來看，這幾款車無論從性價比還是產(chǎn)品力來看都會對燃油車市場形成較大的沖擊。

02、插電式混動的發(fā)展方向及用戶利益

2021年新能源汽車購置補貼標準在 2020 年基礎(chǔ)上退坡 20%，所以單車補貼的基準目前變?yōu)?1.3 萬和 1.8 萬兩檔，PHEV 只剩下 6800。在公共交通等領(lǐng)域汽車電動化，城市公交、道路客運、出租（含網(wǎng)約車）、公務(wù)領(lǐng)域的，2021 年補貼標準在 2020 年基礎(chǔ)上退坡 10%，目前 PHEV 還有 9000（營運為目的的還要打 7 折），可以預(yù)見的是，PHEV 的現(xiàn)金補貼已經(jīng)是很少了。

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

從目前的情況來看，插電式混動主要集中在限購城市，是典型的通行權(quán)驅(qū)動的模式，在這個方向上面，癥結(jié)還是消費者對于插電式混動的認知不足還有基礎(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、居委會同意過程中，消費者為這個每天充電的權(quán)益要耗費很多的溝通成本，在非強需求下，這個是很大的阻礙。比亞迪 DM-i 超級混動推出了直流快充功能，滿足 30 分鐘快速補電需求，拓寬用戶充電，可以說很大程度上治愈了這個痛點。

2）條件 B 油耗和差價的限值：目前 PHEV 總體的價格相對和燃油車還有點距離，而條件 B 油耗這個混動上非常重要的指標和傳統(tǒng)燃油車的油耗差異可以讓消費者簡單計算購置價格和使用回報數(shù)據(jù)。

綜上所述，插電式混合動力技術(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 超級混動是以電為主的混動技術(shù)，顛覆了傳統(tǒng)混動技術(shù)以油為主的設(shè)計架構(gòu)，率先走在行業(yè)前列。目前大城市的很大的用車痛點都是高峰擁堵，對于燃油車來說，低速蠕行時，發(fā)動機驅(qū)動效率是很低的而且易抖動。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。這時候大功率大容量動力電池的 PHEV 就會很有優(yōu)勢，電機低速效率比較高，而且啟停平穩(wěn)，減速時可以快速補電，可以完全彌補發(fā)動機擁堵路段抖動、費油的不足，在高速時再通過策略讓發(fā)動機高效介入。

對于企業(yè)來說，其實插電式混動車型為國內(nèi)的整車企業(yè)提供了一個把車輛做好的機會，同時兼顧動力特性和節(jié)油特性，可以讓國內(nèi)品牌在動力總成技術(shù)上有一個品牌向上的機會。從目前情況來看，PHEV 的需求主要在一線城市，這部分消費群體對于車輛的整體品質(zhì)有全方位的要求。通過 PHEV 的動力特性的特點，可以在不同的 B 級轎車、A、A+、B 級 SUV 上提供非常好的動力加速性。而大部分中國人每日的上班通勤距離，當日是在 80 公里以內(nèi)的，隨著使用的逐步深入，配置在 80-100km 的插電式混動可以完美地工作在純電范圍內(nèi)，而當忘了充電或者需要臨時改變行程的時候，在 PHEV 耗盡模式下，以足夠低的油耗，讓消費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，基于專用混動系統(tǒng)的 PHEV 自然大有可為。