QDSJ174 自主品牌混动汽车动力系统构型及发展情况

NO. 174自主品牌混动汽车动力系统构型及发展情况1 主流混合动力技术路线目前，量产混合动力系统主要有两大流派：以日系品牌为代表的DHT混动专属架构、以欧系品牌为代表的P2并联式混动架构。在DHT和P2之间，自主品牌亦步亦趋，一度面临艰难抉择。随着排放法规逐渐收紧，DHT凭借出色的燃油经济性脱颖而出，成为了混动领域的“大趋势”。目前，汽车行业混合动力技术主要为 THS系统构型、i-MMD系统构型、e-POWER系统构型、DM-i系统构型和P2单电机构型等。1）THS系统构型THS（ToyotaHybridSystem）系统是丰田汽车所采用的混合动力技术，最早应用于1997年发布的第一代普锐斯轿车上。 目前丰田已将该技术更新到第四代，主要应用于卡罗拉、雷凌等车型。 截至2020年5月，丰田已在全球范围内实现1500万辆混合动力汽车的销量，THS系统也成为全球应用最广泛的混合动力技术。 在工作原理上，THS系统属于功率分流型混合动力系统，也被称为串并联拓扑结构。 该系统主要通过行星齿轮结构实现发动机与电动机的动力分配，达到纯电模式和混动模式的驱动效果。2）i-MMD系统构型i-MMD（intelligentMulti-ModeDrive）系统是本田汽车开发的混合动力系统，主要应用于本田雅阁、CR-V 等中端车型上。 目前，i-MMD 系统已更新到第三代。 i-MMD 系统直接与发动机进行串联或并联，具有三种工作模式：纯电驱动模式、串联混动模式和发动机驱动模式。 i-MMD系统最大特点是没有传统意义上的变速箱，只有一套连接发动机、驱动电机和发电机的齿轮结构。3）e-POWER系统构型e-POWER系统是日产汽车主推的混合动力系统，该系统在2016年首次应用于日产 NOTE车型，目前已发展到第二代。 e-POWER系统是典型的串联式混合动力技术，该系统中发动机只负责发电，不用于驱动车辆，车辆完全由驱动电机实现全时纯电驱动。4）DM-i系统构型DM-i（DualModel-intelligent）系统为比亚迪开发的三擎构型混动系统，是基于比亚迪 DM 混动系统升级形成，目前主要应用于比亚迪王朝系列车型上。 该系统与其他混动系统最大的区别是应用大容量电池，采用电驱动为主，只有高速巡航时才使用发动机驱动，主要适配于插电式混合动力汽车。 DM-i系统通过P3+P4双电机、双电控布置，使得系统结构简单，控制策略容易，整车具备动力强、油耗低、续航距离长等特点。 长城柠檬混动系统也采用类似系统构型。5）P2单电机构型P2单电机构型是在传统发动机和变速箱中间增加一台电机而构成的混动系统。 该系统由于结构简单、技术难度小、开发成本低，是众多汽车企业采用的混动技术方案，主要有大众、奔驰、奇瑞、长安等。 其中，大众P2混动系统采用串联布置方式，在发动机和变速箱的中间增加第三套离合器用来连接电机。 电机则用来启动发动机、驱动车辆和发电，实现“一机三用”来的达到纯电和混动模式。但P2构型最大的问题在于布置空间限制了 P2电机的功率提升，电机对发动机辅助优化效果有限。2 我国主要企业混合动力技术我国混合动力技术始于“十一五”初期，国内大多数车企是在国家“863计划”新能源汽车项目的支持下开始进行混动技术研发。 2020年底至今，我国长城、比亚迪、长安、吉利等多家汽车企业陆续发布了混合动力技术，部分产品技术指标达到了国际先进水平。长城汽车也在2020年12月发布了柠檬混动 DHT技术，该技术包括三套动力总成。 “1.5L 发动机+DHT100混动变速箱”、“1.5T 发动机 +DHT130 混动变速箱”和“1.5T发动机+DHT130混动变速箱+P4电机”三套动力总成的综合最大功率分别为140kW、180kW 和320kW。长城采用 HEV 动力架构的 A 级SUV 综合油耗能够低至4.6L/100km；比亚迪早在2004年就开始了 DM 混动技术研发，并分别在2008年、2013年和2018年推出三代 DM混动技术产品。在2021年1月，比亚迪又推出了 DM-i超级混电系统。 该系统采用一台峰值热效率达到43.%的1.5L发动机，最大功率为81kW，扭矩为135Nm。 同时匹配的双电机 EHS电混系统相比第一代系统体积和重量均减少了 30%，搭载整车后能够让整车亏电油耗降低至3.8L/100km；奇瑞汽车在2021年4月上海车展上推出了鲲鹏混合动力技术，其中鲲鹏2.0TGDI发动机最大功率为192kW，峰值扭矩可达400Nm，最大热效率达到41%。该技术的最大亮点是双电机驱动 DHT，共有9个工作模式，11个组合挡位，并已量产搭载瑞虎8PLUSPHEV 车型，实现整车百公里油耗低于1L；长安汽车于2002年前后开始研发混动，并于2007年推出首款混动车型。 2021年6月，长安汽车发布了蓝鲸iDD混动系统。 该系统搭载了1.5L增压发动机，最大功率126kW，最大扭矩260Nm，热效率达到40%。 蓝鲸电驱动综合效率达到90%，在两吨级SUV 产品上，亏电油耗能够低至5L/100km；吉利汽车在2007年研发的电容混动汽车就被列入了国家863计划，并在2021年10月发布了雷神智擎 HiX 混动系统。该系统包括1.5TD和2.0TD 两款混动专用发动机，其中1.5TD发动机热效率达到了43.32%。 同时，吉利还推出了全球首个量产3挡 DHTPro混动专用变速器，结构上实现了双电机、变速器、电控等6合一高度集成，能够实现40%节油率以及最低3.6L/100km 的整车油耗水平。3 混合动力系统未来趋势混合动力汽车综合了燃油车和电动车的优点，具有油耗低、排放少以及性价比高等技术特点，因此混合动力汽车将成为未来主要的汽车技术路线之一。 未来混合动力汽车技术将主要包括高热效率发动机、高效动力耦合装置、专用功率型电池和系统控制策略等。1）高热效率发动机对于混合动力汽车动力、油耗和排放等性能影响最重要的因素就是发动机。 根据相关研究分析，满足2025年第六阶段油耗目标值的发动机热效率需要达到47.7%。为此，高热效率混动专用发动机将采用以下先进技术：（1）“阿特金森循环+高滚流比气道+超高压缩比+冷却EGR技术”的先进燃烧系统，提高热效率，降低燃油消耗；（2）采用分体冷却热管理技术，通过电子冷却系统实现精确水温控制，提升发动机暖机和冷却效果；（3）应用深度低摩擦技术，如低张力活塞环、特殊涂层工艺，配合特殊珩磨气缸壁，连杆、曲轴、活塞等运动件优化设计，以及采用低粘度机油，降低摩擦损耗；（4）采用附件电动化与取消轮系技术，通过电动水泵、可变排量机油泵分别让冷却液流量和机油压力与发动机转速解耦，降低机械损耗。2）高效动力耦合装置混动汽车动力耦合装置由驱动电机、发电机、电机控制器、减速器等零部件组成，呈现多合一、高度集成的特点，具备体积小、重量轻、效率高、等优势。 其中驱动电机关键技术将围绕扁线绕组技术、油冷技术等，进一步提升功率、扭矩和散热效率；电机控制器将应用 SiC芯片，作为第三代宽禁带半导体材料，SiC 具有耐压高、开关损耗小的优点。 行业已开发出最高效率达到98.6%，功率密度37.1kW/L的全SiC电机控制器[6]；减速器将