「混合动力汽车发展前景」混合动力汽车市场和技术分析

第12届中国汽车论坛于2022年11月8日至10日在上海嘉定举行。作为党的二十大召开后汽车行业的首场盛会，本次论坛以齐心协力稳步行动为基础 以蓄势新程为主题，共设置一闭门峰会 1个大会论坛 以汽车行业高质量发展为主线的16个主题论坛，与行业精英一起贯彻新精神，研究判断新形势，讨论新措施。其中，北京航空航天大学教授、国家乘用车自动变速器工程技术研究中心副主任徐向阳在11月9日下午举行的主题论坛5:多技术路线下新能源汽车发展上发表了精彩演讲。现场演讲实录如下：

亲爱的领导、专家、同事们，大家好！我今天报道的题目是混合动力汽车市场和技术分析。可惜因为疫情不能去现场和大家交流。

今日报告有三个方面：

1.混合动力和电力将长期并存和战略互补

2.乘用车混合动力技术路线竞争格局现状

对比不同的混合动力技术路线和技术性能，这也是我们最近的研究成果。

混合动力和电力将长期并存，战略互补。

从能源安全的角度来看，自2017年以来，中国原油进口占70%以上。我们需要开发新能源汽车。从资源安全的角度来看，中国新能源汽车所需的电池关键金属材料并不十分丰富。锂、钴、镍矿等主要金属资源也需要依靠进口，如果从资源的角度来看，纯电动汽车的全面研发将带来资源安全问题。

从市场需求的角度来看，近年来纯电动汽车的快速增长，PHEV和HEV2022年1月至9月也在快速增长PHEV比纯电动的HEV增长更快，比亚迪插电式混合动力比纯电动销售更多。

从产品本身的特点来看，HEV、PHEV和EV每个都有自己的使用场景，我们的汽车使用场景非常大，有不同的场景和用户需求，单一的模型很难满足大多数消费者对节能新能源汽车的需求。简单地说，从能源安全、资源安全、市场需求、产品特点等角度来看，我认为混合动力和电力将长期共存，并具有战略互补性。

二、乘用车混合动力技术路线的竞争格局。

综上所述，混合动力技术的发展经历了四个阶段：

1.从1997年到2008年，丰田领先风骚，丰田依靠低成本计划 凭借先发优势，专利壁垒占据领先地位。

2.2009年至2016年，双田并驾齐驱，本田竞争力逐渐凸显，丰田优势逐渐被侵蚀，形成双田竞争格局。

3.从2016年到2020年，欧美韩，混动百花齐放，自主品牌逐渐形成竞争力。

自2021年以来，我们自主品牌取得突破，进入市场引领，超越双田，形成全新的混动时代竞争格局。

在技术路线方面，日本和丰田THS是功率分流型，本田串并联I-MMD，日产是串联的，美国是通用的，功能多模功能分流。欧韩系统AT、DCT、AMT主要做并联混动，尤其是P2。

中国是串联、并联、串并联的各种技术路线，百花齐放，多档串并联DHT混合动力作为一个技术品牌，已经成为各大汽车企业品牌营销的卖点。

国内DHT成为自主品牌混合动力技术创新的重点，并联、多档、双油冷高速电机；扩展混合动力已成为新能源汽车领域的技术路径，也开始受到商用车的重视。基于AT、DCT、AMT的P2技术曾经是我国乘用车技术路线研究的热点，商用车也开始关注P为满足新的节能油耗标准，油耗标准。这张图给了国内主要企业不同的混合动力车型和混合动力车型，这是我国混合动力方案的一部分。

对比不同混合动力技术路线的技术性能。

混合动力有并联和串联，也有混合动力。混合动力可分为串并联和功率分流。不同的混合动力结构具有不同的技术优势和特点，相对缺点。时间关系是不同的。

比较不同的混合动力技术路线，北航ITRC基于模块化混合动力系统性能评价工具，该评价工具采用全球优化能源管理策略，消除能源管理策略对构型能耗的影响。不同的能源管理策略在能源消耗管理方面有很大的差异。能源管理策略可以通过最佳的能源管理策略消除能源管理策略对形状的影响，以便于评估不同混合动力形状的动力和节能。在这样的平台上，根据全球最佳动态规划算法，可以输入不同类型车型的参数和不同的驾驶周期进行评估。

北航团队的评价平台，北航团队做了大量的分析研究。以下是我们研究的结果:

1.我们比较了串联并联混合动力系统在不同循环条件下的燃油消耗。A级车、B级车、C级车以及US-FIP75、WLTC、US-Highway。对比分析结果，可得出更明显的结论：

1)综合比较了三种驾驶条件下三种车型的能耗，发现串并联混合动力系统的燃油经济性明显优于串联混合动力系统。

2)在高速驾驶条件下，串并联混合动力系统的节油潜力更大。

3)在城市工况下，串联混合动力系统与串联混合动力系统的燃油消耗差异最小，但串联混合动力系统与串联混合动力系统的燃油消耗差异较明显。

需要注意的是，我们的比较分析研究是基于SOC平衡分析的结果。

根据不同济性和排放的角度来看，串联混合动力更适合小型汽车或具有长里程的汽车PHEV长纯电续航里程、城市行驶条件纯电行驶车型适用于串联混合动力。

另外，如果在同一车型、同一工况下，不同混合动力技术路线的动力和经济性能如何？

我们选择了中级车辆的车辆参数、发动机和发电机的特点以及模拟分析中需要满足的车辆性能。串联并联技术路线分析，串联参数包括发动机数据范围最小值、最大值、循环次数、发动机最大扭矩、发动机最大扭矩、电机最大扭矩和最大功率，以及串联发动机、发电机和驱动电机的最大值、最小值和循环次数。具体方案由不同的参数组合组成。相比之下，左下角是串联并联发动机和电机的工况点。右下角是100公里加速时间和油耗，每个点代表一组参数的100公里油耗。串并联的构型偏向左下角，左下角的动力和经济性越好。因此，我们可以得出基本结论，串并联的动力和经济性优于串联的构型。

从单档来看，国内串并联的构型创新发展非常快DHT到两档的DHT再到三档的DHT，我们还对不同档位的串并联构型进行了比较和分析DHT动力性能和经济性能。这是电机、发动机、扭矩等参数设计的对比模拟分析。结果侧重于右下角的图片。和之前的模拟结果一样，左下角点对应的构造功率和经济性越好。发动机三档的功率和经济性最靠左下角，性能最好。综合动力和燃油经济性、串并联三档的结论可以得出DHT优为两档的DHT，优于单挡的DHT。

我们也分析了DHT档位数对串并联的经济性和动力性有影响。增加发动机档位对串并联动力和经济性的影响。无论是一档、两档还是三档，如果发动机从一档到两档，燃油可以增加3.06%、3.1%和2.4%。如果发动机从两档增加到三档，燃油经济性将提高0.8%、0.7%和0.82%。在下表中，如果增加电机档对燃油发动机的影响，我们可以看到电机从两档增加到三档，燃油经济性可以提高1.02%、0.31%和0.43%。从一档到两档，电机分别提高了燃油经济性的0.14%、0.18%和0.11%。我们可以得出结论，增加发动机档位和驱动电机档位可以提高燃油经济性，但增加发动机档位可以大大提高燃油经济性。

此外，随着发动机档位数量的增加，我们发现燃油经济性的增加并不明显。例如，发动机从两档增加到三档的燃油经济性只有0.8%，但从二档增加到一档可以增加到3.06%。我们可以得出这样的基本结论，增加发动机档对燃油经济性的贡献大于增加发动机档，增加发动机档对动力的贡献大于增加发动机档。然而，随着档位数量的增加，效率会降低，复杂度会增加。也就是说，如果你想获得更好的燃油经济性，增加发动机齿轮，如果你想获得更好的动力，请增加电机齿轮，但无论如何增加齿轮都会增加系统的复杂性。

我们也研究过P2不同档次构型的动力和经济性。从右下图可以看出，随着档位数量的增加，档位的增加对经济提升的影响越来越小，如P2 如果我们增加6档到7档，燃油经济性只有0.218%。P2电机驱动扭矩显著提高动力，300NM比200NM动力百公里加速可提高2秒。增加P2电机扭矩可显著提高动力，增加动力P对燃油经济性的贡献有限。从这个角度来看，如果要做的话P2型号可能是6档。

比较分析各方案的动力和经济效果。我们知道有单模功率分流和双模功率分流方案，甚至有三模功率分流。对比单模功率分流和双模功率分流。从右下角可以看出，紫色点更靠近左下角，是双模动力分流混合动力的动力和经济指标。我们可以得出结论，双模动力分流的动力和经济性明显优于单模动力分流，但结构复杂性会提高。

我们建立了对串联、串并联、串并联、单模功率分流、双模功率分流的综合评价模型P经过综合对比研究，动力性占50%，经济性占50%。从技术指标的角度来看，多档并联是最好的，其次是双模功率分流，再次是P并联，单档串并联，最差的是单模的功率分流。这个排名纯粹是从动力和经济指标来看的，没有考虑结构复杂性、成本等相关因素，也没有考虑匹配车型因素。

我们研究了发动机热效率提高对整车能耗的影响。我们分别分析了35%、40%和45%的热发动机，其形状保持不变，只提高了比发动机更高的热效率，最终会改变燃油经济性和动力性。无论发动机热效率提高5%，燃油经济性都可以提高11%。从提高燃油经济性的角度来看，与以往燃油经济性的变化相比，提高燃油经济性最有效的方法。从这个意义上说，我们不能停止对发动机技术和性能改进的研究。混合动力作为一种长期共存的发展战略，仍需研究混合动力专用发动机，通过提高发动机燃油经济性，提高混合动力车型的能耗。

我个人认为混合动力技术的发展趋势。从前面的分析和我国国内外的现状可以得出几个结论：

1.双电机串并联结构已超越功率分流，成为自主混合动力的主流技术路线。主要有三个原因：

1)混合动力车型的大型化需要更好的动力，串并联具有更好的动力性能。

二、三电成本迅速下降。

3)消费者对混合动力车型的动力驾驶要求越来越高，串并联已成为我们独立混合动力的主流技术路线。

2.多档化已成为双电机串并联发展的趋势。本田最早I-MMD 1挡、广汽的GMC1代 2档，吉林雷神最新三档DHT和奇瑞坤鹏3档DHT。主要目的是让消费者获得更好的动力、经济和更好的驾驶体验。构图方案的发展没有尽头，也是未来竞争的关键因素。

以电驱动为主DHT，主要是自主品牌，和P2欧系是PHEV主要发展路线。PHEV独立以电驱动DHT以欧系为主P以技术路线为主。PHEV总体发展方向被认为是高效的PHEV DHE 高速油冷电机 长纯电里程 高集成，消费者可以通过大电机功率获得电车的驾驶体验更低的油耗。

4、随随着智能网络技术的发展，智能网络能源管理和控制技术已成为下一个技术竞争高地。如何更好地利用不同的驾驶风格，适用不同的驾驶条件，通过信息整合改进能源管理策略，从而获得更好的动力和经济性能。

总结：

1、从能源安全、资源安全、双碳目标、国内巨大市场规模等因素来看，决定了混合动力汽车和电动汽车将长期共存、战略互补，混合动力汽车和电动汽车将相互竞争，加快传统燃料汽车的市场份额。

2、混合动力技术路线各有优缺点，混合动力技术路线选择是企业结合自身资源优势、混合动力技术特点、产品属性需求、成本和最适合企业的技术路线，混合动力技术多样化是发展趋势，没有最好的技术路线和产品，只有最适合企业优势和模型的技术路线。在选择混合动力技术路线时，企业应针对不同的用户群体和不同的产品进行定位，并需要不同的混合动力技术路线组合，以实现模块化和平台开发。

3.串并联比并联具有更好的经济性和动力性，高速和B级车具有更明显的优势。串联或扩展适用于城市短途纯电动驾驶场景。多模式功率分流可以提高节能效果，提高复杂性。串并联结构相对简单，档位数量增加，复杂性增加，综合性能更好。成熟度最高，成本最低。串并联3挡DHT最高性能，2档DHT综合性价比最高，单档DHT这是一个很好的低成本解决方案。

4.无论采用何种技术路线，每增加5%的油耗都可以降低11%。提高发动机热效率是提高混合动力燃油经济性最有效的技术路径。

5.电驱为主，长纯电续航里程，高集成DHT和P2成为PHEV主要发展方向。

6合动力系统智能网络能源管理与控制技术是未来技术竞争的新高地。

七、三电(电池、电机、电控) DHE DHT混合动力车型的成本占很高的比例，其重要性也非常突出。为了确保产业链的安全和有效控制成本，掌握混合动力的核心技术，我认为企业应努力争取独立设计和生产，进一步提高企业的竞争力。

这是我的报告，谢谢。

(注:本文根据现场速记整理，未经演讲者审核)