混合动力的技术难点在哪里？目前最好的混动技术方案是什么？

近些年越来越多消费者选择新能源汽车，相比纯电汽车，混动汽车同时使用电机和发动机，感觉更复杂。所以就目前来说，混动汽车的技术难点到底有哪些？目前最适合消费者日常使用的混动技术方案是什么样的？

混合动力简介：

混合动力最初的目的是为了帮助传统内燃机节能（降低油耗）减排（降低排放），技术手段主要是利用电机和发动机的优势互补。

图1 电机与发动机特性对比图

从图1中可看出电机在绝大部分常用工况下效率都很高，但在高速段扭矩和效率均有所下降，而发动机在低速下（常用工况中低负荷低速段）表现不佳，油耗偏高。两者有天然的互补性。混动就是在综合双方优势的美好愿景下发展的。

混合动力分类：

根据混合程度分为如下五类：

图2 混合动力分类--混合程度

根据电机位置，又分为P0-P4五种混动形式：

图3 混合动力分类--电机布置形式

图4 P0-P4混动形式解释

难点：

1、发动机的快速暖机和缓速降温

（1）快速暖机：对于完全混合动力的混动车，在启动和低速阶段，发动机不介入，没有燃烧产生热量，也就是发动机的冷却水水温没有升高，机油也处于常温。混动的策略就是需要你的时候（高速/充电等），你就要立马进入到最佳油耗区域。发动机一般需要在水温90℃左右，才能发挥出最好的油耗水平。而发动机冷，意味著排放和油耗都差，这就是悖论，所以混动专用发动机一般都需要解决快速暖机的问题。

（2）缓速降温：上述讲了，发动机需要在一定水温下才能保持较好的油耗，那当满电或是低速行驶时，不需要发动机工作时，发动机不能很快冷却下去，需要尽可能的保持60-90℃的水温区间，否则在低水温下频繁启停发动机，油耗和排放一定是一塌糊涂；

这个技术难点主要是针对发动机冷却系统。

图5 发动机冷却系统示意图

2、混合动力方案及策略

文章第二部分已介绍了混动的分类，基于电机位置的不同以及多个不同电机，衍生出了很多的技术路线。比如奥迪的e-tron（P2）、比亚迪的DM-i混动系统（P1及P2处各一个电机）、长城的柠檬混动DHT、丰田的THS系统、本田的iMMD系统、上汽乘用车的绿芯动力（EDU1EDU2）。

其实很大一部分也是丰田逼的，为了避开丰田混动专利，大家只能各种想办法规避。其中一部分规避方案结果就是成本上升、策略也更加复杂。

丰田的THS无疑是最早起家名声最大的：

图6 丰田THS

上汽自主研发了绿芯动力，已有两代EDU产品：

图7 上汽第一代EDU

上汽的第一代EDU，不仅有两个电机，一个ISG，一个TM，还有一个两级变速器AMT，控制策略更加的复杂，在不考虑两级变速下，个人自编了如下控制方案，想想都头大，如果加上两级变速，综合考虑油耗、动力性，动力分配将是更加复杂的技术活。所以混动动力的方案及其控制策略，也是混动的难点。

图8 上汽EDU1代控制策略示意（自编）

3、成本的平衡

首先，混动意味著要兼顾电力驱动系统和传统内燃机驱动系统，两套系统，意味为更高的价格，作为PHEV最早的国产玩家某迪和某汽，在十年前PHEV产品都在20万元朝上，当初电动系统一套下来比发动机变速箱都贵多了，即是现在成本降低了，但依然不比动力总成便宜。所以混动两套系统成本显著高于传统燃油车。

其次，混动使用几个电机，分别用多大功率以及什么种类的电机、多大容量的电池，都是很考量对产品的市场定位，以前的PHEV更多的是去卡补贴的线，现在补贴标准提高且补贴金额的退坡，倒逼车企去考虑真正的应用场景。所以最终的产品要综合考虑实用和成本。

再者，就是如上的难点1和难点2，只要肯花钱，都有解决方案，说到底，还是钱、钱、钱。

毕竟工业化产品，成本是第一位的。

以上，就是我的解答，如果大家对我的回答还满意，欢迎关注 @老行

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考虑到混合动力方面的技术过于专业，我就从产品经理的角度，也就是从行业发展和用户感知等方面进行来进行回答。

一、混合动力发展历程

在说明混合动力技术难点之前，我们先来看下混合动力系统的发展历程。

1、附加式（Add-On）混合动力系统

混合动力技术发展的过程中，曾有一种类似于纯电动汽车里「油改电」产品的技术，即通过在现有的燃油版汽车动力总成基础上，把电机安装在动力传输的合适位置，辅助或代替发动机为汽车提供动力，从而达到提高效率或节能减排的作用。

这种形式被称为附加式（Add-On）混合动力系统，根据现有的发动机和变速箱来进行布置，电机的安装位置尽量减少对传统汽车结构的改变，这样可以实现小成本投入。

但采用这种方式，就和上面提到的「油改电」电动汽车一样，不算是正向开发，所以难以保证系统的高效率和用户良好的用车体验，所以就加速了DHT专用混合动力系统的开发和应用。

2、正向开发的DHT专用混合动力系统

正如前面所说，正向开发的DHT专用混合动力系统会充分考虑结构布局、运载效率，以及用户体验，整体来说具有三个重要优点：

1) DHT 系统结构更加紧密有效率，在传统自动变速器不断增加传动装置数量来推动驱动发展的同时，采用DHT变速器则会减少传动装置；

2) DHT 驱动系统更加节能环保，因为在电气驱动支持下，内燃机能够在功率范围内更加精确的运行，以此实现降低能耗；

3) 电气驱动可以在额外功率的最佳状态下运行，以提高动力，进而增强驾驶乐趣。

所以，这也是为什么AVL李斯特乘用车变速箱部门主管Mario Brunner曾在论坛上坦言：

在接下来的几年中，混动将占据很大的市场份额，DHT的产量将大幅增加。

二、混合动力所面临的难处

目前混合动力系统技术大致可分为三大技术路径：

以丰田THS-II混合动力为代表的功率分流技术，节油比例高于40%；
以日产e-Power为代表的串联技术，节油比例大于30%；
以本田IMMD为代表的串并联技术，节油比例在25%~35%之间。

1、对于消费者来说：价格贵

目前丰田混合动力汽车的销量占比最高，在2020年销量为18.3万辆，占整体销量的11.8%。

这个占比已经代表了行业最高的状态，大家可感知市场接受度的有限。

不过市场接受度有限，并不一定是说明对产品的不认可，而是普遍混合动力产品，A级Sedan要比相对应的燃油车版型贵上1.3万元以上，A级SUV要贵上2.5万元左右。

这个价格无论是对于A级Sedan还是SUV来说，都不是可以忽略不计的价格，对于消费者来说，他们都会算一笔账：增加的价格，能够通过用车的几年里平衡掉加油省下来的钱。

但结果是，对于普通消费者来说很难，只有对于作为共享出行用车的用户来说，值得考虑。

2、对于厂家来说：是否值得开发

1）开发成本不可小觑

正如我上面所提到的，混合动力已经从Add-On阶段进入了正向开发的DHT阶段，所以两个阶段面临的成本问题，根本不能相提并论。

正向开发的DHT阶段，甚至需要开发专属匹配的发动机，才能更好的发挥其价值，也就是意味著绝大部分的工作都要从头做。

2）「混合动力」都被视为「过渡技术」，阶段性的未来必将走向「纯电动时代」。

从目前厂家所选择的技术方案里，一部分选择了「Add- On 」+ 「电动车」的战略技术路线，还有车企选择了「DHT」+「燃料电池」的战略技术路线。

不需要额外说明，前者属于大多数，后者以日系+长城为代表。

大家为什么做这样的战略技术规划？不用多说，结合未来前景做技术搭配选择。

对于选择「Add- On 」+ 「电动车」的战略技术路线来说，显然不愿意在混合动力的技术上花费过多投入；

对于选择了「DHT」+「燃料电池」的战略技术路线来说，显然更愿意投入把「混合动力」技术做好。

当然不排除，家里有矿的大企业大手笔，战略规划就是什么都想要，什么都想做，也可能会存在「Add- On 」+「DHT」+ 「电动车」+「燃料电池」。

对于以上这样的选择没有谁对谁错，结合技术发展，以及国家技术路线规划，再加上用户的接受程度，在未来会形成一个答案，毕竟市场才是检验真理的唯一标准，如果放在国内，还要加个前提是政策。

所以说，说到这里，什么样的混合动力会更好，那必然是正向开发的以上提到最早的三种方案。

不过对于丰田的混合动力技术，处于早期技术专利和学习难度，国内车企都很难复制，所以本田为代表的方案，变成了国内车企跟随的主体方案。

那么什么时候，消费者更乐于接受呢？

那当然是平价替换的时候。当市场做大了，这种情况很快就会到来了。

我之前曾经评价过长城混合动力DHT，大家可以随意点击。

如何评价长城汽车柠檬混动DHT？?

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一样的问题，会有不一样的理解。

说到混合动力的技术难点，我们就要讲一下新能源车型的分类，再来看看其中混合动力技术的各大类的优缺点。

新能源汽车从种类上来看，如果分大类常见的有BEV，HEV和PHEV。今天的主题就是插电混动PHEV。因为电池技术完全成熟以前，BEV还是无法满足长途旅行的需求。但是HEV在日常使用时仍然存在排放，没有根本解决问题。总体来说PHEV是个不错且平衡的选择。而通用汽车提出的EREV概念很新颖。结合了BEV和HEV的优点，同时在PHEV的基础上进一步提升了纯电续航里程和驾驶体验。这里算是混合动力的一种新概念吧，这里也具体展开分析一下。

↑新能源车型分类（来自SAE J1715）

1. 新能源车型种类比较

根据行业信息报告（行业标准）SAE J1715的定义，新能源车型的种类如果分大类常见的有BEV，HEV和PHEV。

纯电动汽车BEV能量走向比较简单。电池组RESS的电量主要来自于插电介面来自电网的电力。少部分可以在行驶过程中进行制动能量回收，从而少量动态补充。行驶时动力电机Traction Motor通过电池的电量经齿轮组Gearing进行车辆驱动。

↑纯电电动汽车BEV能量走向示意图

而对应的全混合动力汽车HEV能量走向则都来自于燃料，最常见的能量来源就是汽油。车辆工作在电量保持模式下，发动机通过齿轮组和电机配合驱动车轮。电池组可以通过电机输出扭矩，也可以通过电机回收制动能量或者通过发动机发电对电池组充电。这边提到的齿轮组又有多种分类，稍后会有具体介绍。

↑全混合动力汽车HEV能量走向示意图

相应的插电混合动力汽车PHEV能量走向则结合了BEV的插电部分和HEV的发动机部分。电池可由外部电网通过充电器充电，也可以通过电机回收制动能量或者通过发动机发电对电池组充电。车辆行驶可以由纯电驱动或者发动机通过齿轮组和电机配合驱动车轮。

↑插电混合动力汽车PHEV能量走向示意图

那么如前面提到的混合动力齿轮组又分为多种类型。具体如下。

双电机动力分流

小星曾在之前的多篇新能源相关文章中提到，目前世界两大混合动力阵营，主要以双电机动力分流和单电机+变速箱两种类型分界。关于双电机动力分流，目前通用和丰田都基于该技术类型，并且已有多年大销量的使用经验。再细节来看，通用和丰田在类型细分上又有些不同。

如下图左为输入分流，发动机动力从输入侧就开始分流，齿轮组靠近发动机侧，车轮则靠近电机。丰田混动系统即属于该种类型。图右为输出分流，发动机动力从输出侧分流。齿轮组靠近车轮，发动机则靠近电机。

↑输入动力分流（左）和输出动力分流（右）示意图

而另一种分类，则考虑了如上提到的两种方式进行结合，成为复合分流。在发动机和车轮侧都留有齿轮组。通用第二代Voltec电子可变驱动系统即属于该种类型。通过离合器可灵活的根据工况在输入分流和复合分流工作模式之间切换。

↑复合动力分流示意图

单电机+变速箱

另一种比较大的分类就是单电机+变速箱。由于其和之前传统车使用的变速箱变化不大，因此使用也比较广泛。比如单电机双离合P2，将电机放置在发动机和变速箱之间。两边分别用两组离合器控制其连接和脱开。大众、奥迪、宾士和宝马的多款新能源车型即使用的该种方式。而比亚迪的多款车型则把电机放置在了P3的位置。同样是和传统变速箱配合，不过电机更多的考虑纯电形式的工况。对应的越来越多的四驱车型，开始使用P4的混动模式。比如宝马的i8和X1 PHEV，又或者是沃尔沃、比亚迪和其他国内整车厂的新能源SUV车型。单电机+变速箱的混动系统的鲜明特点就是结构简单。但由于只有一组电机，工作模式相对也会少一些。

↑单电机双离合器混合动力示意图

那么通用提出的增程式电动车EREV到底是个什么概念呢？实际上行业标准SAE J715并没有做出明确的规定。不过在文首新能源车型分类图中，你可以看到行业标准将EREV归类在PHEV的范畴中。你可以认为它是一种特殊的PHEV。怎么个特殊法呢？通用相关SAE论文中给出了更详细的定义。当车载电池组有电的情况下，车辆可以达到完全的性能，附属供能装置（通常是发动机）可仅在电池组低电量的情况下介入。这样的车型定义为EREV。

EREV与传统PHEV车型特性的对比，则可以参考下图。

上半部分为PHEV特性下半部分为EREV特性。同样工作在电量消耗模式，EREV较传统PHEV的纯电行驶里程更长。并且传统PHEV在电池组有电的情况下，要达到全性能工况时需要启动发动机。这些工况可能就包括高速行驶时的全力加速。而对应的EREV在电池组有电的情况下，应对各种工况发动机都不需要启动。

↑PHEV与EREV基于电量消耗模式对比（来自通用MTZ期刊文章）

其实由于国内新能源政策的导向，不难发现很多国内自主车型也开始向更长的纯电行驶里程发展。相关电机也不断强化去满足越来越高的性能要求。但是通用第二代Voltec电子驱动系统有一个非常鲜明的特点。那就是整个系统的平顺性。如下为相关车速与加速度关系图。可见红色部分对应的电子驱动系统由于其连续可变的特性，相较传统自动变速箱能够在全车速范围内提供良好的平顺性。同时不管发动机是否启动，其整车的驾驶舒适度和加速性能是基本相同的。不会出现某些车型感觉很明显的有电时如虎，无电时像猫的感受。

↑别克智能电驱系统与传统自动变速箱比较

日系混合动力技术的主流分类

首先，我们来一起看一下日系主流的混动技术有哪些门派和当家花旦。不得不说日系混动技术起步较早，普遍开始于上世纪90年代并且积累了大量技术专利构成了非常难逾越的专利壁垒。

1. 以丰田为代表的双电机动力分流

THS动力分流混动技术由丰田集团于上世纪90年代开发并演进。丰田混动系统采用双电机架构，动力电机和发电机中间隔了一个机械装置，称为动力分流装置（Power Split Device）PSD。而发动机、动力电机和发电机实际上是同轴的通过行星齿轮组成的动力分流装置连接在一起的。

↑丰田THS动力分流混动系统

丰田电驱系统THS的混动变速箱由于双电机上下平行布置。改用平行轴齿轮代替原来的行星齿轮减速机构。但动力分流仍由行星齿轮完成。采用平行轴结构的电机减速机构和双点连接结构啮合齿轮组。丰田的THS，电机利用行星齿轮与发动机进行转速耦合，从而进行动力分流，令发动机时刻处于高效区间。

↑最新的平行轴排布THS混动电驱系统

丰田THS混动系统的本质是功率分流，即电机调速、转速耦合。THS偏向于发动机驱动车辆，电动机更多的是辅助。而相应的短板就是丰田THS动力分流混动系统只有纯电驱动模式、高速混联驱动模式、非高速混联驱动模式、制动能量回收模式。相对较少的工作模式，使得丰田THS不得不局限于对混动模式燃油经济性的优化，无法兼顾驾驶乐趣。

2. 以本田为代表的i-MMD技术

本田的双电机i-MMD系统在纯电或串联混动模式时发动机仅通过发电电机发电，产生供动力电机所需的电力，而当系统工作在发动机直驱或并联混动模式下发动机和动力电机同时出力。

↑本田雅阁混动电驱系统

本田的iMMD混动技术的本质是单速混动，发电机与发动机刚性耦合。电机的工作始终是绝对的主力，发动机更多是用作发电和动能回收，并利用离合器进行不同行驶模式的切换，以确保整个系统永远处于最佳的工作效率中。iMMD几乎接近于纯电驱动模式的混合动力系统，因此更接近一种升级的增程混动系统。

目前从新能源汽车的全球销量来看，日系混动车型特别是采用动力分流技术混动专用变速箱的车型经过多年演进得到广泛应用和市场认可，确实成为混动主流和行业标杆。那么国内有哪些混动技术呢？随著小星看一下吧。

长城汽车柠檬混动DHT

刚刚发布的长城汽车柠檬混动DHT依托自主专利打破了日系混动技术组成的专利壁垒。一方面柠檬混动DHT由高效率混动专用发动机、高集成度混动变速箱、高效混合动力电池以及高性能电驱动桥（搭载PHEV架构四驱车型）构成。其中，柠檬混动DHT所搭载的1.5T混动专用发动机以及驱动电机，相较两田拥有更强的动力输出表现。

↑柠檬混动DHT搭载的1.5T混动专用发动机以及驱动电机

柠檬混动DHT采用双电机+两挡平行轴概念设计布局，全球首发，目前全速域动力性经济性完美平衡的最佳混动方案，全球最先进的混动架构；三擎/四擎混动：两驱车型可实现发动机、驱动电机、发电机三擎共同驱动；四驱车型可实现发动机、驱动电机、发电机、高性能电驱动后桥四擎共同驱动。

↑柠檬混动DHT搭载的双电机混动专用变速箱

柠檬混动DHT搭载的双电机混动专用变速箱采用高度集成式七合一（双电机+双电机控制器+DCDC+变速箱+PDU）构型设计。具有如下优势：

? 高度集成：7合1高集成度紧凑设计，易于整车搭载布置

? 高效率：定轴齿轮传动，最高传动效率≥97%，更节油；

? 平顺换挡：可实现无动力中断换挡，提升驾驶平顺性

? 静谧NVH：电机定子低谐波绕组结构，转子三段斜极式，变速箱采用高齿轮重合度设计，NVH性能优异

? 控制集成：驻车、换挡集成式设计，电子泵直接控制离合器，结构紧凑，成本更优

↑柠檬混动DHT混动专用变速箱7合1高集成度紧凑设计

柠檬混动DHT混动工作模式包括：根据系统负荷、驾驶意图、电池电量等因素，可分为纯电驱动模式、串联模式、一档直驱模式（低速巡航）、一档直驱模式（性能直驱）、二挡直驱模式（高速巡航）、能量回收模式。

↑柠檬混动DHT混动工作模式

比亚迪DM-i

↑比亚迪DM-i超级混动系统和专利图

曾几何时，比亚迪是忠实的以DM车型P2单电机混动架构的拥护者。而技术的不断积累竟然也推出了颇有特色的双电机超级混动系统DM-i。一上来就直接对标丰田的THS混动系统。比亚迪DM-i超级混动系统的核心思想就是以电为主，以油为辅。一下子在比亚迪三款主力车型秦Plus、宋Plus和唐上都能够见到DM-i的身影。特别是唐DM-i的亏电油耗达到了优秀的5.3L/百公里，相比之前的唐DM版有了质的飞跃。