2022年11月8日-10日，由中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的第12屆中國汽車論壇在上海嘉定舉辦。作為黨的“二十大”召開后的汽車行業(yè)首場(chǎng)盛會(huì)，本屆論壇以“聚力行穩(wěn) 蓄勢(shì)新程”為主題，共設(shè)置“1場(chǎng)閉門峰會(huì)+1個(gè)大會(huì)論壇+16個(gè)主題論壇”，以汽車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展為主線，與行業(yè)精英一起貫徹新精神，研判新形勢(shì)，共商新舉措。其中，在11月9日下午舉辦的“主題論壇5：多技術(shù)路線下的新能源汽車發(fā)展”上，北京航空航天大學(xué)教授、國家乘用車自動(dòng)變速器工程技術(shù)研究中心副主任徐向陽通過視頻發(fā)表精彩演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)演講實(shí)錄：
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位同仁大家好！我今天報(bào)告的題目是混動(dòng)汽車市場(chǎng)和技術(shù)分析，非常遺憾，因?yàn)橐咔樵虿荒艿浆F(xiàn)場(chǎng)跟大家進(jìn)行交流。
今天報(bào)告的內(nèi)容有三方面：
1、混動(dòng)與電動(dòng)將長期并存和戰(zhàn)略互補(bǔ)
2、乘用車混動(dòng)技術(shù)路線競(jìng)爭(zhēng)格局現(xiàn)狀
3、不同混動(dòng)技術(shù)路線和技術(shù)性能對(duì)比，這也是我們近期的研究成果。
一、混動(dòng)與電動(dòng)將長期并存、戰(zhàn)略互補(bǔ)。
從能源安全角度來講，中國從2017年開始原油進(jìn)口占比超過70%，我們需要發(fā)展新能源汽車，從資源安全角度來看，新能源汽車所需要的電池關(guān)鍵金屬材料中國并不是非常富有，主要的金屬資源，鋰、鈷、鎳礦等等也都需要依賴于進(jìn)口，如果從資源角度，完全研發(fā)純電動(dòng)汽車就會(huì)帶來資源安全的問題。
從市場(chǎng)需求角度來講，我們可以看到這些年來純電動(dòng)車高速增長，PHEV和HEV每年也在快速增長，2022年1到9月份PHEV比純電動(dòng)的HEV增長更快，比亞迪插電混動(dòng)比純電動(dòng)銷售也要多一些。
從產(chǎn)品本身特點(diǎn)來看，HEV、PHEV和EV各有各的使用場(chǎng)景，我們汽車使用場(chǎng)景非常龐大，有不同的場(chǎng)景和用戶使用需求，單一的車型難以滿足廣大消費(fèi)者對(duì)節(jié)能新能源汽車的需求。簡單來說，我們從能源安全、資源安全、市場(chǎng)需求、產(chǎn)品特點(diǎn)等各個(gè)角度來看，我認(rèn)為混動(dòng)與電動(dòng)會(huì)是長期并存，并戰(zhàn)略互補(bǔ)的關(guān)系。
二、乘用車混動(dòng)技術(shù)路線的競(jìng)爭(zhēng)格局。
概括起來，混動(dòng)技術(shù)發(fā)展經(jīng)過了四個(gè)階段：
1、1997年到2008年，豐田獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，豐田依靠低成本的方案+專利壁壘，憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)占據(jù)龍頭地位。
2、2009年到2016年，雙田并駕齊驅(qū)，本田的競(jìng)爭(zhēng)力逐漸凸顯，豐田的優(yōu)勢(shì)逐漸被侵蝕，形成了雙田競(jìng)爭(zhēng)格局。
3、2016年到2020年，歐美韓加入，混動(dòng)百花齊放，自主品牌逐漸形成競(jìng)爭(zhēng)能力。
4、2021年開始，我們自主品牌實(shí)現(xiàn)突破，進(jìn)入市場(chǎng)引領(lǐng)，超越雙田，形成全新的混動(dòng)時(shí)代競(jìng)爭(zhēng)格局。
從技術(shù)路線來講，日系，豐田THS是功率分流型，本田串并聯(lián)I-MMD，日產(chǎn)是串聯(lián)，美系是通用為代表，功能多模功能分流。歐系、韓系以AT、DCT、AMT做并聯(lián)的混動(dòng)為主，特別是P2。
中國是串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)功率分流各種技術(shù)路線百花齊放，多擋位串并聯(lián)DHT創(chuàng)新方案實(shí)現(xiàn)從跟隨到引領(lǐng)，混動(dòng)作為技術(shù)品牌成為各大車企品牌營銷的賣點(diǎn)。
國內(nèi)DHT成為自主品牌混動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)，串并聯(lián)、多擋化、雙油冷高速電機(jī)；增程混動(dòng)成為新造車勢(shì)力進(jìn)入新能源汽車領(lǐng)域技術(shù)路徑，也開始被商用車所重視。基于AT、DCT、AMT的P2技術(shù)，曾經(jīng)是我們國內(nèi)乘用車技術(shù)路線研究熱點(diǎn)，商用車也開始關(guān)注P2技術(shù)，為了滿足新的節(jié)能油耗的標(biāo)準(zhǔn)。這張圖給出了國內(nèi)主要企業(yè)不同的混動(dòng)構(gòu)型，以及混動(dòng)車型，這是一部分，我們國內(nèi)混動(dòng)方案比這還要更多。
三、不同混動(dòng)技術(shù)路線的技術(shù)性能對(duì)比。
混動(dòng)有并聯(lián)和串聯(lián)，也有混聯(lián)，混聯(lián)可以分為串并聯(lián)和功率分流。不同的混動(dòng)構(gòu)型有不同的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)，相對(duì)也有劣勢(shì)。時(shí)間關(guān)系不一一講。
對(duì)不同混動(dòng)技術(shù)路線進(jìn)行對(duì)比，北航ITRC團(tuán)隊(duì)基于模塊化的混動(dòng)系統(tǒng)性能評(píng)估工具，這個(gè)評(píng)價(jià)工具采用全局優(yōu)化能量管理策略來消除能量管理策略對(duì)構(gòu)型能耗的影響。不同的能量管理策略對(duì)能耗的管理差異非常大，通過最優(yōu)的能量管理策略可以消除能量管理策略對(duì)構(gòu)型的影響，以方便對(duì)不同混動(dòng)構(gòu)型的動(dòng)力性和節(jié)能性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這樣的平臺(tái)上，可以把不同類型車型的參數(shù)、不同的駕駛循環(huán)作為輸入，按照全局最優(yōu)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法來進(jìn)行評(píng)價(jià)。
基于這樣的評(píng)價(jià)平臺(tái)，北航團(tuán)隊(duì)做了大量的分析研究。下面介紹一下我們研究的結(jié)果：
1、我們對(duì)比了不同車型，在不同循環(huán)工況下，串聯(lián)和串并聯(lián)混動(dòng)系統(tǒng)燃油消耗。A級(jí)車、B級(jí)車、C級(jí)車以及US-FIP75、WLTC、US-Highway。對(duì)比分析結(jié)果，可以得出比較明顯的結(jié)論：
1）對(duì)三種車型在三種駕駛工況下的能耗進(jìn)行綜合對(duì)比，發(fā)現(xiàn)串并聯(lián)混動(dòng)系統(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于串聯(lián)混動(dòng)系統(tǒng)。
2）在功率需求較大的高速駕駛工況下，串并聯(lián)混動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)油潛力更顯著。
3）對(duì)于A級(jí)車在城市工況內(nèi)，串并聯(lián)混動(dòng)系統(tǒng)與串聯(lián)混動(dòng)系統(tǒng)的燃油消耗差異最小，但對(duì)于B級(jí)以上車型在高速工況運(yùn)行，串并聯(lián)混動(dòng)系統(tǒng)與串聯(lián)混混動(dòng)系統(tǒng)的燃油消耗差異更明顯。
需要說明的是，我們這個(gè)對(duì)比分析研究，是基于SOC平衡分析的結(jié)果。
根據(jù)不同車型不同工況下的串并聯(lián)和串聯(lián)的燃油消耗對(duì)比，可以得出這樣的結(jié)論：從燃油經(jīng)濟(jì)性和排放的角度來講，串聯(lián)混動(dòng)更適合小型汽車或者具有長續(xù)航里程的PHEV的車型，長純電續(xù)航里程、城市行駛工況純電行駛為主的車型適合串聯(lián)混動(dòng)。
另外，如果不同的構(gòu)型在同一車型、相同的工況下，不同混動(dòng)技術(shù)路線動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的表現(xiàn)會(huì)是什么樣的狀況？
我們選擇了中級(jí)車的整車參數(shù)，以及在仿真分析的時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的特性和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性，以及需要滿足的整車性能。分析了串聯(lián)和串并聯(lián)技術(shù)路線，串聯(lián)參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)范圍最小值、最大值、循環(huán)次數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩、電機(jī)的最大扭矩和最大功率等，以及串并聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)最大值、最小值以及循環(huán)次數(shù)。不同的參數(shù)組合構(gòu)成了一個(gè)具體方案。通過對(duì)比，左下角是串聯(lián)和串并聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況點(diǎn)和電機(jī)工況點(diǎn)。右下角是串聯(lián)和串并聯(lián)百公里加速時(shí)間和油耗，每一個(gè)點(diǎn)代表一組參數(shù)的百公里油耗。串并聯(lián)的構(gòu)型偏向左下角，越偏左下角動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性更好，所以我們可以得出基本的結(jié)論，串并聯(lián)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性要好于串聯(lián)的構(gòu)型。
國內(nèi)串并聯(lián)的構(gòu)型創(chuàng)新發(fā)展非常快，從單檔的DHT到兩檔的DHT再到三檔的DHT，我們也對(duì)比分析了串并聯(lián)構(gòu)型在不同檔位下DHT動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。這是我們?cè)趯?duì)比仿真分析的電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)以及扭矩等等參數(shù)設(shè)計(jì)。結(jié)果重點(diǎn)看右下角的圖，和前面的仿真結(jié)果一樣，越往左下角的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的構(gòu)型動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性就越好，發(fā)動(dòng)機(jī)三個(gè)擋位的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性最靠左下角，表現(xiàn)是最好的。可以得出這樣的結(jié)論，綜合動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，串并聯(lián)的三檔DHT優(yōu)為兩檔的DHT，優(yōu)于單擋的DHT。
我們也分析了DHT檔位數(shù)量對(duì)串并聯(lián)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的影響。增加發(fā)動(dòng)機(jī)的擋位對(duì)串并聯(lián)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響。無論是一檔、兩檔還是三檔，如果發(fā)動(dòng)機(jī)由一個(gè)擋位變成兩個(gè)擋位燃油可以提升3.06%、3.1%、2.4%，如果發(fā)動(dòng)機(jī)從兩個(gè)擋位增加到三個(gè)擋位，燃油經(jīng)濟(jì)性提高0.8%、0.7%和0.82%。下面這個(gè)表，如果增加電機(jī)檔位對(duì)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的影響，我們可以看出來電機(jī)從兩個(gè)檔位增加到三個(gè)檔位，燃油經(jīng)濟(jì)性可以改善1.02%、0.31%和0.43%。電機(jī)從一個(gè)檔位增加到兩個(gè)檔位分別改善了燃油經(jīng)濟(jì)性的0.14%、0.18%、0.11%。我們可以得出這樣的結(jié)論，我們?cè)黾影l(fā)動(dòng)機(jī)的檔位和增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的檔位均可以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，但發(fā)動(dòng)機(jī)檔位增加對(duì)于燃油經(jīng)濟(jì)性提升更大。
另外，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)檔位數(shù)量增多，我們發(fā)現(xiàn)增加發(fā)動(dòng)機(jī)檔位數(shù)量燃油經(jīng)濟(jì)性改善效果不太明顯。比如，發(fā)動(dòng)機(jī)從兩檔增加到三檔燃油經(jīng)濟(jì)性只改善了0.8%，但是，從二檔增加到一個(gè)檔位可以改善到3.06%，我們可以得出這樣的基本結(jié)論，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的檔位對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的貢獻(xiàn)比增加電機(jī)檔位更大，增加電機(jī)的檔位對(duì)動(dòng)力性的貢獻(xiàn)要比增加發(fā)動(dòng)機(jī)的檔位貢獻(xiàn)大。但是檔位數(shù)量增加的貢獻(xiàn)會(huì)隨著增加以后效益減少，復(fù)雜度會(huì)增加。也就是說，如果想獲得更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的檔位，如果想獲得更好的動(dòng)力性請(qǐng)?jiān)黾与姍C(jī)檔位，但增加擋位不論怎么說都會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。
我們也研究了P2構(gòu)型在不同檔位的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。右下圖可以看出來，隨著擋位數(shù)量的增加，增加檔位對(duì)經(jīng)濟(jì)性提升效果越來越不明顯，比如P2 6擋增加到7擋，燃油經(jīng)濟(jì)性改善只有0.218%，如果我們?cè)黾覲2電機(jī)驅(qū)扭矩，可以看出顯著改善了動(dòng)力性，300NM比200NM的動(dòng)力性百公里加速可以提高2秒。增加P2電機(jī)扭矩可以明顯提高動(dòng)力性，增加P2構(gòu)型檔位對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的貢獻(xiàn)是有限的。從這個(gè)角度來講，如果要做P2構(gòu)型可能6檔就可以了。
對(duì)比分析功率分流各個(gè)方案的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性結(jié)果。我們知道有單模功率分流和雙模的功率分流方案，甚至有三模的功率分流。我們對(duì)比單模功率分流和雙模功率分流。從右下角可以看出，紫色的這些點(diǎn)更靠左下角，是雙模功率分流混動(dòng)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，我們可以得到這樣的結(jié)論，雙模功率分流動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于單模功率分流，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜度會(huì)提高。
我們建立了綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)串聯(lián)、串并聯(lián)、串并聯(lián)的不同檔位以及單模功率分流和雙模功率分流和P2構(gòu)型進(jìn)行了綜合對(duì)比研究，動(dòng)力性占50%的權(quán)重，經(jīng)濟(jì)性占50%的權(quán)重。基于綜合評(píng)價(jià)模型得出總的排序結(jié)果，從技術(shù)指標(biāo)來講，多擋位串并聯(lián)是最優(yōu)的，其次是雙模功率分流、再次是P2并聯(lián)、單擋串并聯(lián)、最差的是單模的功率分流。這個(gè)排序純粹是從動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)去講的，并沒有考慮結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、成本等等相關(guān)因素，以及匹配的車型因素都沒有考慮。
我們研究了一下發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率提升對(duì)整車能耗的影響。我們分別分析了35%、40%、45%的熱率發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)型不變，只改善比發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，最后燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性會(huì)改變多少。不管對(duì)哪個(gè)構(gòu)型，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率每提高5%燃油經(jīng)濟(jì)性可以提升11%。從提高燃油經(jīng)濟(jì)性的角度來講，對(duì)比前面燃油經(jīng)濟(jì)性改變狀況可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的提高是混動(dòng)改善燃油經(jīng)濟(jì)性最有效的途徑。從這個(gè)意義上來講，我們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和性能提升研究不能停止，混動(dòng)作為長期并存發(fā)展戰(zhàn)略來講，我們還是要對(duì)混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究，通過發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的改善提高混動(dòng)車型的整車能耗改善。
我個(gè)人認(rèn)為混動(dòng)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。從前面分析來看，以及我們國內(nèi)外目前的狀況可以得出幾個(gè)結(jié)論：
1、雙電機(jī)串并聯(lián)構(gòu)型已經(jīng)超越功率分流型，成為自主混動(dòng)主流技術(shù)路線。主要有三個(gè)原因：
1）混動(dòng)車型大型化需要更好的動(dòng)力性，串并聯(lián)有更好動(dòng)力性的表現(xiàn)。
2）三電成本快速下降。
3）消費(fèi)者對(duì)混動(dòng)車型的動(dòng)力性駕駛性要求越來越高，串并聯(lián)成為我們自主混動(dòng)的主流技術(shù)路線。
2、多擋化成為雙電機(jī)串并聯(lián)發(fā)展趨勢(shì)。從最早的本田的I-MMD 1擋、廣汽的GMC1代 2擋，到現(xiàn)在的最新推出的吉林雷神的三擋DHT和奇瑞鯤鵬3擋的DHT。主要的目的是圍繞讓消費(fèi)者獲得更好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，有更好的駕駛體驗(yàn)。構(gòu)型方案的發(fā)展沒有止境，也是未來競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵要素。
3、以電驅(qū)動(dòng)為主的DHT，主要是自主品牌，和P2歐系是PHEV主要發(fā)展路線。PHEV自主以電驅(qū)動(dòng)的DHT為主，歐系以P2為主的技術(shù)路線。PHEV總的發(fā)展方向認(rèn)為是高效的“PHEV+DHE+高速油冷電機(jī)+長純電里程+高集成”，通過大的電機(jī)功率讓消費(fèi)者獲得電車的駕乘感受和更低的油耗。
4、隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，智能化、網(wǎng)聯(lián)化的能量管理和控制技術(shù)成為下一步技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)高地。如何更好使用不同駕駛風(fēng)格，適用不同的駕駛工況，通過信息融合提高能量管理策略，進(jìn)而獲得更好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的表現(xiàn)。
總結(jié)：
1、從能源安全、資源安全、雙碳目標(biāo)和國內(nèi)龐大市場(chǎng)規(guī)模等各種因素來看，決定了混動(dòng)汽車和電動(dòng)汽車必將長期共存、戰(zhàn)略互補(bǔ)，混動(dòng)汽車和電動(dòng)車互相競(jìng)爭(zhēng)，加速搶占傳統(tǒng)燃油車市場(chǎng)份額。
2、混動(dòng)技術(shù)路線各有優(yōu)缺點(diǎn)，混動(dòng)技術(shù)路線選擇是企業(yè)結(jié)合自身資源優(yōu)勢(shì)、混動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)、產(chǎn)品屬性需求、成本等綜合考慮而做出最適合自身企業(yè)的技術(shù)路線，混動(dòng)技術(shù)多樣化是發(fā)展趨勢(shì)，沒有最好的技術(shù)路線和產(chǎn)品，只有最適合企業(yè)優(yōu)勢(shì)和車型的技術(shù)路線。企業(yè)在混動(dòng)技術(shù)路線選擇時(shí)候應(yīng)該針對(duì)不同用戶群體和不同產(chǎn)品定位，需要有不同混動(dòng)技術(shù)路線組合，做到模塊化、平臺(tái)化開發(fā)。
3、串并聯(lián)比并聯(lián)有更好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，高速和B級(jí)車優(yōu)勢(shì)更明顯。串聯(lián)或增程適合城市短途以純電行駛為主的場(chǎng)景，多模功率分流提高節(jié)能效果，增加復(fù)雜度，串并聯(lián)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，檔位數(shù)量增加、增加復(fù)雜度，可以獲得更好的綜合性能。單模功率分流成熟度是最高的、成本也最低。串并聯(lián)3擋DHT性能最高，2擋的DHT結(jié)構(gòu)和性能綜合性價(jià)比相對(duì)是最高的，單檔的DHT是不錯(cuò)低成本的解決方案。
4、無論哪種技術(shù)路線，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的增加，每增加5%油耗可以降低11%，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率是提高混動(dòng)燃油經(jīng)濟(jì)性最有效的技術(shù)路徑。
5、電驅(qū)為主，長純電續(xù)航里程，高集成DHT和P2成為PHEV主要發(fā)展方向。
6、構(gòu)型創(chuàng)新，混動(dòng)系統(tǒng)智能網(wǎng)聯(lián)能量管理和控制技術(shù)是未來技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)新高地。
7、“三電（電池、電機(jī)、電控）+DHE+DHT”在混動(dòng)車型成本占的比例高，重要性也非常突出。為保證產(chǎn)業(yè)鏈的安全和有效控制成本，掌握混動(dòng)的核心技術(shù)，我覺得企業(yè)應(yīng)該努力爭(zhēng)取自主設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，進(jìn)一步提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
我的報(bào)告就到這里，謝謝。
（注：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）
