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标 题: 浅谈国内混动技术(1):四大混动企业的技术路线,及新玩家长城
发信站: 水木社区 (Fri Feb 26 18:08:22 2021), 站内
浅谈国内混动技术(1):四大混动企业的技术路线,及新玩家长城
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一、谈谈国内混动四大企业
2020年底发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中规划，到2025年新能源汽车的销量占比要达到20%（BEV18%+PHEV2%），混动汽车的新车销量占传统汽车的比例要达到50%（HEV+MHEV共50%）。也就是说，2025年混动汽车（HEV+MHEV+PHEV）将占汽车销售总量的42%。
按照2020年的汽车销量2035万辆来推算，2025年预计汽车销量2500万辆，其中混动汽车（HEV+MHEV+PHEV）销量将有1050万辆。在这个目标值下，混动汽车的市场蛋糕变得比以往更明显，混动车型取代燃油车型的步伐会提速。
考虑到将于2025/2026年实施的欧Ⅶ排放标准更为严苛，可能会让MHEV无法满足排放标准；而中国国七排放标准的制定会紧跟欧Ⅶ标准。所以预估2025年之后，电机无法单独驱动车辆的MHEV弱混模式会逐渐被（HEV+PHEV）强混模式所替代。
在混动汽车这个领域中，国内深耕技术研发的车企数量比参与BEV电动车领域的车企数量更少。
国产混动四大企业，比亚迪、吉利、上汽、广汽，已经自主研发混动技术13～18年之久。
其中比亚迪、上汽、广汽这三家的插混技术是固定轴式机电耦合路线；
吉利的插混技术是固定轴式机电耦合路线+行星齿轮式机电耦合路线这两条路线都有。
第一类群体的发展过程：
1999年底，本田IMA混动平台（MHEV→HEV）的第一款车型量产上市。这是全球第一款固定轴式机电耦合混动系统的量产车型。
本田IMA混动平台第一代是弱混方式、单电机结构，其中的电机无法独立驱动车辆行驶。
至2011年，IMA混动平台进化至第四代，技术路线改换成了HEV模式。然后在2012年IMA混动平台被iMMD混动平台（HEV）所替代。
比亚迪从2003年开始研发DM混动平台（PHEV+专用发动机），2008年，DM混动平台第一款车型量产上市并出口至欧洲。这是全球第一款PHEV混动系统的量产车型。
DM混动平台是强混方式、双电机结构，DM混动系统中的电机可以独立驱动车辆行驶。
第一款DM混动车型采用固定轴式机电耦合系统及P1+P2的双电机结构。
2015年后，比亚迪学习广汽的专用发动机研发模式，开始与全球发动机技术寡头AVL、FEV、RICARDO合作研发采用高效燃烧技术的阿特金森发动机。随后在它第一款量产的阿特金森发动机上，做到了比广汽第四代阿特金森发动机更高的热效率。
2011年，国外车企第一款PHEV混动车型——雪佛兰Volt/欧宝Ampera量产上市。
2012年，本田i-MMD混动平台（HEV）第一款车型量产上市。第一款i-MMD车型采用固定轴式机电耦合系统及P1+P3的双电机结构。
2008年左右，上汽从比亚迪挖走了一批混动研发团队人员，于2009年开始研发EDU混动平台（PHEV）。2013年，EDU混动平台第一款车型量产上市，采用固定轴式机电耦合系统及P1+P2的双电机结构。
2008年，广汽开始研发混动技术，其中平台发动机部分是引进阿尔法罗密欧的发动机技术，然后进行阿特金森发动机技术的拓展开发。广汽也是国内第一家进行阿特金森发动机自主研发的企业。2011年后，广汽与全球发动机技术寡头AVL、FEV合作研发高效燃烧技术，从而成为国内第一家自研成功并量产超高热效率阿特金森发动机的企业。
2012年，广汽第一台混动样车采用的是与本田IMA混动平台第一代类似的弱混方式、单电机结构，电机无法独立驱动车辆行驶。
随后广汽改变了技术路线，并将其定名为GMC混动平台（HEV+PHEV+专用发动机）。
2015年，GMC混动平台第一款车型量产上市，采用固定轴式机电耦合系统及P1+P3的双电机结构。
所以，比亚迪、上汽、广汽这3家的混动平台第一代技术都是：固定轴式机电耦合系统、双电机结构。
但是P2电机构型的离合器、换挡拨叉的控制平顺性问题对国内企业来说是一个无法逾越的难题，这一项关键技术，目前只有舍弗勒、采埃孚、吉凯恩、博格华纳等国外企业才掌握成熟方案。
为了消除在不同机电耦合模式间切换时的顿挫闯动现象，比亚迪、上汽在第二代混动平台中都改变了混动拓扑结构，绕过了P2电机构型。
至2021年，
比亚迪DM混动平台进化到第三代（已量产）并有两个分支：DMi分支采用的是P1+P3双电机结构；DMp分支采用的是P0+P3双电机结构、P0+P3+P4三电机结构（前后桥电四驱结构）；
上汽EDU混动平台进化到第二代（已量产），采用的是P2.5单电机结构；
广汽GMC混动平台进化到第二代（未量产），采用的可能仍是P1+P3双电机结构。
第二类群体的发展过程，
1997年，丰田THS混动平台（HEV）第一款车型量产上市，采用行星齿轮式机电耦合系统；这是全球第一款行星齿轮式机电耦合混动系统的量产车型。
随后，丰田将THS混动技术授权给通用汽车和福特汽车使用。
2005年，吉利开始研发混动技术，但这时它还没有确定混动平台的技术路线。
2005～2007年，吉利探索的混动技术方向是MHEV模式。
2007～2009年，吉利探索的混动技术方向是PHEV、固定轴式机电耦合系统、单电机结构。
2009～2011年，吉利探索的混动技术方向是PHEV、行星齿轮式机电耦合系统。
2010年，吉利全资收购沃尔沃；
2011年，吉利开始与沃尔沃合作研发epro混动平台（HEV+MHEV+PHEV，固定轴式机电耦合系统），该平台基于沃尔沃的Drive-E 1.5T发动机技术与沃尔沃的MHEV技术进行拓展开发。
2013年，科力远与丰田公司合资生产THS混动系统电池，并由此获取丰田THS混动平台的相关技术资料。
2014年，吉利与科力远成立CHS合资公司（吉利控股），开始研发CHS混动平台（基于丰田THS混动平台进行复制开发，行星齿轮式机电耦合系统）。
2017年，吉利CHS混动平台第一款车型量产上市，采用行星齿轮式机电耦合系统。
2018年，吉利卖出在CHS合资公司中的全部股权，退出CHS合资公司，放弃CHS混动平台，放弃行星齿轮式机电耦合技术路线。
2018年，吉利epro混动平台第一款车型量产上市，采用固定轴式机电耦合系统及P2.5单电机结构。
由于行星齿轮式机电耦合系统的关键部件——行星减速齿轮对制造工艺及精度要求极高，而高精度行星减速齿轮的生产技术完全被日本企业所垄断，国内企业的产品工艺质量难以满足要求；因此吉利放弃了CHS混动平台，转而只研发固定轴式机电耦合系统的epro混动平台。
（关于吉利与沃尔沃的混动技术合作：
吉利并不是在2021年发布了合并沃尔沃的公告之后，才会开始与沃尔沃合作研发混动技术；而是早在10年前，吉利全资收购沃尔沃之后，它就开始了与沃尔沃的混动技术合作研发，并且这种基于沃尔沃发动机技术与沃尔沃MHEV技术的联合研发早已有了成果——吉利epro混动平台已经量产了10款以上（HEV+MHEV+PHEV）混动车型。）
基于某一条技术路线的一个代际的混动平台的研发费用在15亿元以上，混动平台的技术路线一旦确立，至少会延续5年以上。所以，国内四大混动企业的技术路线发展就是扬长避短的过程：
当发现无法解决行星减速齿轮难题时，就放弃了行星齿轮式机电耦合路线。
当发现无法解决P2电机控制难题时，就放弃了P2拓扑路线。
至2021年，各大混动企业在旗下混动平台中所运用的主要领先技术是：
（注：以下提到的所有“阿特金森发动机”，其准确的技术定义名称为“进气门晚关的采用可变气门技术的仿阿特金森循环效果的米勒循环发动机”）
丰田：
阿特金森发动机（热效率41%）、
高精度行星减速齿轮、
扁线电机、
油冷技术、
全电无轮泵系；
本田：
阿特金森发动机（热效率40.6%）、
扁线电机、
高速电机（13000rpm）、
油冷技术、
超高放电倍率电池；
上汽：
扁线电机、
高速电机（15000rpm）、
油冷技术；
广汽：
阿特金森发动机（压缩比15.5:1、热效率42.1%的型号搭载于GMC第二代平台，可量产但车型尚未上市；已上市的GMC第一代平台车型搭载的发动机热效率为38.5%）、
扁线电机（搭载于GMC第二代平台，车型尚未上市）、
油冷技术（搭载于GMC第二代平台，车型尚未上市）；
比亚迪：
阿特金森发动机（压缩比15.5:1、热效率43%）、
扁线电机、
高速电机（16000rpm）、
油冷技术、
全电无轮泵系、
高功率、大容量、低内阻电池；
吉利：
暂无；但是吉利正在与沃尔沃合作研发有效热效率41%左右的混动专用发动机（预估是阿特金森发动机），量产时间未知。
长城：
扁线电机、
油冷技术、
大容量电池；
如上所述，通过各自所采用的领先技术，各大混动企业旗下的混动平台所达到的主要领先性能分别为：
丰田：
发动机MAP图高效区占比高、
电机MAP图高效区占比高；
本田：
发动机MAP图高效区占比高、
电机MAP图高效区占比高；
上汽：
电机功率密度高（＞5.8）、
电机效率高（97%）、
系统传动效率高（≥94%）、
电机MAP图高效区占比高（＞90%以上高效区占比88%）；
广汽：
系统传动效率高（＞97%）、
系统综合效率高（＞92%）、
发动机MAP图高效区占比高；
比亚迪：
电机功率密度高（5.8）、
电机效率高（97.5%）、
电控效率高（98.5%）、
电机MAP图高效区占比高（＞90%以上高效区占比90.3%）、
电控高效区占比高（＞90%以上高效区占比93%）、
发动机MAP图高效区占比高（70%，高于丰田和本田，混动技术领域最高水平，最关键指标）；
长城：
电机功率密度高（5.6）、
电机效率高（96.6%）。
吉利:
暂无。
主要原因是吉利epro混动平台继承自欧洲车企混动系统的技术思想，以应付排放法规要求为主要任务，没有一种真正提高混动系统能量利用率的主观意愿，也就没有采用各种领先技术去主动超越法规要求的能动性。
☆
二、谈谈新入场玩家:长城
关于长城，它在混动领域的技术积累远远少于前面的这四大家企业。
本来起步就晚，长城的第一个混动平台（Pi4混动）还学了吉利的模式，去照搬了欧洲车企的混动技术思想，以敷衍应付排放法规作为混动平台架构的主要目标。这导致它的第一个混动平台在核心领先技术方面没有积累下任何经验。
长城的第二个混动平台（柠檬混动）才能算是一款正经的、以提高系统能量利用率为主要目标的混动平台。但是由于起步太晚（3年前这个平台才立项），并且它的第一个混动平台没有留下什么关于核心领先技术的有用经验，所以现在仓促上市的柠檬混动平台，也是难以取得什么突出的技术表现的。
下面就谈谈长城的这两个混动平台：
第一个是用于WEY品牌的Pi4混动平台，第二个是用于哈弗品牌的柠檬混动平台。
Pi4混动平台（HEV+MHEV+PHEV）于2013年立项。可能是因为当时长城等不及要进场卖车（就像它现在等不及要推出柠檬平台卖车一样），所以在立项后，它并没有采取自主研发的路线，而是采取了购买拼凑的策略：
在德国挖了一群西门子法雷奥电机的人成立德国工作室，负责电驱动与控制器部分；在印度挖了一群捷豹汽车和博世的人成立印度工作室，负责混动系统策略与软件部分；由此，长城Pi4混动平台完全成了欧洲车企混动系统的复制翻版。
由于欧洲车企只擅长于做MHEV轻混系统及P4电驱，于是，Pi4混动平台原封不动地采用了P0+P4分离式电机结构。——如假包换地原封不动：电机买的是德国西门子，电控器买的是德国西门子，减速器买的是德国舍弗勒，混动控制器买的是德国大陆，混动系统软件是捷豹和博世的框架。
与固定轴式机电耦合系统、行星齿轮式机电耦合系统相比，P0+P4分离式电机结构是技术含量最低的路线。这是在照搬欧洲车企的（弱混架构+硬塞P4电机）的混动模式，而这种模式是典型的敷衍应付排放法规的欧洲车企思想。
混动系统的核心精髓，在于通过优化机电耦合的效率来最大程度地拓展发动机和电机在高效工作区内运行的时间比例，从而融合发动机与电机的驱动优势，显著地提高燃油与电池的能量利用率。
但P0+P4分离式电机结构完全失去了这种灵魂，剩下的只有简单粗暴的动力输出，而缺乏发动机与电机之间运行策略与能耗的优化配合。
所以，长城Pi4混动平台通过掩耳盗铃的方式，变相逃避了机电耦合系统设计与制造这一个混动领域中最关键的技术难题，也表明了长城在混动领域的薄弱实力。
对于发动机高效区与电机高效区的优化控制是提高混动系统平顺性及能量利用率的核心，而长城通过Pi4混动平台，积累的这种对双重高效区进行融合的技术经验接近于0。
2018年底，Pi4混动平台第一款车型量产上市。
同年，长城的第二个混动平台——柠檬混动（HEV+PHEV）开始研发。这款平台才算是一款正经的混动平台，因为它采用了固定轴式机电耦合系统及P2+P3双电机、P2+P3+P4三电机结构。
但是柠檬混动平台的研发启动时间实在是太晚，在3年这么短的时间内，连一个完整的新产品验证周期都不够用，更不用提具备成熟上市的条件。
目前，柠檬混动系统的关键技术指标如：发动机热效率、发动机高效区占比、电机效率、电机高效区占比、电控效率、电控高效区占比、系统传动效率等都没有公布。
但是不需要对其保持太高期望，
现在它已经公布的一项关键指标是：系统综合效率，这个指标它达到了50%，但是这个成绩实在是低得可怜。
要知道，在2021年国家重点研发专项里面，针对混动系统提出来的综合效率目标是要达到85%以上；而广汽GMC混动平台、上汽EDU混动平台的系统综合效率都已经＞92%。
柠檬混动系统50%的综合效率，差不多连及格线都够不到。
既然关键指标数据这么低，那为什么长城还要把它公布出来打脸呢？
——因为长城是在2020年底热情地宣传柠檬混动平台，但那时候它还想不到国家会在2021年公开发布行业的技术指标要求。
此外，柠檬混动平台还有两个明显的短板：
①低效率发动机+混动系统高效区调控经验的缺失，导致系统能量利用率低。
柠檬平台中的发动机热效率<38%，低于丰田THS、本田iMMD、比亚迪DMi、广汽GMC平台中的阿特金森发动机的热效率，和上汽EDU平台中的发动机热效率在同一水平；
柠檬平台发动机的MAP图高效区未公布，从原理上来说，只会比丰田THS、本田iMMD、比亚迪DMi、广汽GMC平台中的阿特金森发动机的高效区范围更狭窄。
混动技术最关键的是对发动机与电机的双重高效区进行有效融合以扩大发动机和电机高效区的覆盖范围；上汽EDU平台已有多年的混动策略调控经验，从而可以部分弥补它在发动机热效率方面的短板。
但是长城的第一个混动平台（Pi4）没有给它留下任何对发动机与电机的双重高效区进行融合的经验与能力，所以在柠檬平台中，它的这块短板也无法弥补。
也就是说，柠檬混动平台最终体现出来的发动机高效区与电机高效区的运行覆盖范围会很小，系统的能量利用率也就会较低。
②硬伤隐患：P2拓扑结构。
长城柠檬平台的拓扑结构中带有P2电机构型。如同前面所指出的，P2电机的平顺性控制是国内企业无法解决的一道难题。比亚迪、吉利、上汽、广汽都因为无法解决这个难题而改变技术路线，没有再使用P2拓扑结构。长城如果不是天赋异禀或者整套外包购买了舍弗勒的技术，那么柠檬平台中P2电机所带来的顿挫闯动问题是不可避免的。
所以，长城第一个混动平台照搬欧洲车企思想已经是乏善可陈；第二个混动平台柠檬混动，立项3年后就匆匆上市，如上分析，这个平台的真实技术水平也并不乐观。
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※ 修改:·FHWYSH 于 Feb 28 08:35:03 2021 修改本文·[FROM: 140.207.23.*]
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