新一代混合动力技术发展趋势及对策研究

插电式混合动力汽车、纯电动汽车以及燃料电池汽车是我国新能源汽车未来二三十年的关键组成部分，其技术发展水平对行业节能减排有着重要影响。近年来，无论是丰田、本田、日产、大众等合资车企，还是比亚迪、吉利、长安、理想智造等自主车企，均加码其在PHEV技术方面的研发投入和业务布局。

工信部2019年12月3日发布的《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》，明确提出要深化“三纵三横”研发布局，推动我国新能源汽车产业技术进步。以纯电动汽车（BEV）、插电式混合动力（含增程式）汽车（PHEV）和燃料电池汽车（FCV）为“三纵”，以动力电池与管理系统、驱动电动机与电力电子、网联化与智能化技术为“三横”。

本文基于最新汽车产业政策、“新四化”技术发展、混动技术现状分析及存在的问题进行剖析，提出技术发展对策。

PHEV主要解决问题

1.节能减排重要技术手段

我国能源结构不平衡，能源结构中煤炭占62%，石油占18.3%，天然气占6.4%，核电和可再生能源只占13.3%。2010—2019年，中国原油进口依赖度不断攀升，2019年中国的石油对外依赖度已经高达72%，远超国际安全警戒线（原油进口占比不超过50%）[1]，节能减排十分紧迫。PHEV车型在城市内使用可以完全和BEV同等，而且可以实现跨城市的长里程行驶，并且能耗还能得到控制，可以大幅降低燃油消耗。

2.解决纯电的里程焦虑

根据丰田在日本的统计，日均行驶里程在30km以下的车主，纯电模式占比非常大，一直到日均70km纯电的行驶距离都占相当比例，该结论与美国国家个人交通运输测量数据（Utility Factor）特征描述也是大同小异，63%的单次出行里程低于40mile（64km）的人受惠于纯电行驶带来的节油效果。而在中国，据滴滴公司发布的出行报告显示，北京是中国单程通勤距离最远的城市，居民上下班通勤距离平均17.4km。东莞和深圳紧随其后，平均通勤距离分别为17.3km和16.8km。国内PHEV车型纯电续驶里程基本都超过50km，可以满足基本通勤要求，同时以丰田RAV4 PHEV为例，这款插电混合动力车型加满油，其综合续驶里程可高达1 280km，完全能够满足日常行驶纯电行驶和长途利用油电混合行驶的要求。

3.兼顾BEV和HEV车型的优势

PHEV既可以像BEV一样纯电行驶，也可以像HEV（混合电动汽车）一样，电力只间接来源于燃油，不消耗动力电池中的电量行驶，还可以同时消耗燃油和动力电池电量行驶。对于消费者来说，意味着更低的综合能耗、更接近电动车的驾驶特性以及更为快速的充电特性。对于主机厂来说，PHEV与BEV车型形成了有效的互补，有助于扩宽新能源目标消费者群体。对于新能源汽车供应链来说，PHEV市场的发展同样加速了对电动机和电池的需求，有助于新能源领先供应商继续壮大，形成产业的良性循环。

动力总成架构分析

当前全球的PHEV构型，呈现百花齐放的格局，其中单电动机并联、动力分流、双电动机串联/并联三大构型是主流技术方向，具体见图1和表1所示。

PHEV混动技术具体分为四种，其优劣和技术发展如下：

图1 PHEV车型动力总成结构

表1 主流PHEV车型混动架构及动力总成形式

（1）动力分流深度油电混合动力技术 以丰田、通用为代表，以行星排结构实现动力耦合的双电动机动力分流技术，目前分单行星排及双行星排技术。利用行星排的特性，可以将发动机工况调整到热效最高的狭小区域，因此可以使用混动专用的阿特金森循环发动机。不论是单行星排还是双行星排技术，由于行星排固有的输入转矩转速与输出转矩转速有一定比例关系的平衡特性，造成电动机与发动机的转矩、转速匹配必须符合此规律，不像其他构型一样，电动机选型灵活多变。丰田最新的THS-IV，用平行轴减速机构代替了行星齿轮减速结构，驱动电动机采用更高转速电动机，单行星排技术简单，成本较低，性能稳定，更适合目前市场需求。

（2）单电动机双离合技术 以“单电动机双离合”构型作为核心技术，以欧洲主机厂P2混合动力构型为代表，细分有P2.5构型，降低技术难度。P2结构电动机位于发动机之后、变速器之前，因此变速器的所有挡位都可以被电动机利用，电动机本身不需要太大的转矩及高转速，可以节省成本、减小电动机的体积，采用插电式混合动力形式节油效率高。P2结构高度集成，目前P2的集成技术主要掌握在舍弗勒、博格华纳等国外大公司手中，国内主机厂还没有成熟的技术。目前采用P2构型的多是一些大品牌，国内规模小的自主品牌用不了高度集成的P2模块，且在成本、周期等方面受制于供应商。另外，自主品牌紧凑型轿车的横置发动机很难再集成进去一个P2模块。

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