混合動力的技術難點在哪裡？目前最好的混動技術方案是什麼？

近些年越來越多消費者選擇新能源汽車，相比純電汽車，混動汽車同時使用電機和發動機，感覺更複雜。所以就目前來說，混動汽車的技術難點到底有哪些？目前最適合消費者日常使用的混動技術方案是什麼樣的？

混合動力簡介：

混合動力最初的目的是為了幫助傳統內燃機節能（降低油耗）減排（降低排放），技術手段主要是利用電機和發動機的優勢互補。

圖1 電機與發動機特性對比圖

從圖1中可看出電機在絕大部分常用工況下效率都很高，但在高速段扭矩和效率均有所下降，而發動機在低速下（常用工況中低負荷低速段）表現不佳，油耗偏高。兩者有天然的互補性。混動就是在綜合雙方優勢的美好願景下發展的。

混合動力分類：

根據混合程度分為如下五類：

圖2 混合動力分類--混合程度

根據電機位置，又分為P0-P4五種混動形式：

圖3 混合動力分類--電機佈置形式

圖4 P0-P4混動形式解釋

難點：

1、發動機的快速暖機和緩速降溫

（1）快速暖機：對於完全混合動力的混動車，在啟動和低速階段，發動機不介入，沒有燃燒產生熱量，也就是發動機的冷卻水水溫沒有升高，機油也處於常溫。混動的策略就是需要你的時候（高速/充電等），你就要立馬進入到最佳油耗區域。發動機一般需要在水溫90℃左右，才能發揮出最好的油耗水平。而發動機冷，意味著排放和油耗都差，這就是悖論，所以混動專用發動機一般都需要解決快速暖機的問題。

（2）緩速降溫：上述講了，發動機需要在一定水溫下才能保持較好的油耗，那當滿電或是低速行駛時，不需要發動機工作時，發動機不能很快冷卻下去，需要儘可能的保持60-90℃的水溫區間，否則在低水溫下頻繁啟停發動機，油耗和排放一定是一塌糊塗；

這個技術難點主要是針對發動機冷卻系統。

圖5 發動機冷卻系統示意圖

2、混合動力方案及策略

文章第二部分已介紹了混動的分類，基於電機位置的不同以及多個不同電機，衍生出了很多的技術路線。比如奧迪的e-tron（P2）、比亞迪的DM-i混動系統（P1及P2處各一個電機）、長城的檸檬混動DHT、豐田的THS系統、本田的iMMD系統、上汽乘用車的綠芯動力（EDU1EDU2）。

其實很大一部分也是豐田逼的，為了避開豐田混動專利，大家只能各種想辦法規避。其中一部分規避方案結果就是成本上升、策略也更加複雜。

豐田的THS無疑是最早起家名聲最大的：

圖6 豐田THS

上汽自主研發了綠芯動力，已有兩代EDU產品：

圖7 上汽第一代EDU

上汽的第一代EDU，不僅有兩個電機，一個ISG，一個TM，還有一個兩級變速器AMT，控制策略更加的複雜，在不考慮兩級變速下，個人自編瞭如下控制方案，想想都頭大，如果加上兩級變速，綜合考慮油耗、動力性，動力分配將是更加複雜的技術活。所以混動動力的方案及其控制策略，也是混動的難點。

圖8 上汽EDU1代控制策略示意（自編）

3、成本的平衡

首先，混動意味著要兼顧電力驅動系統和傳統內燃機驅動系統，兩套系統，意味為更高的價格，作為PHEV最早的國產玩家某迪和某汽，在十年前PHEV產品都在20萬元朝上，當初電動系統一套下來比發動機變速箱都貴多了，即是現在成本降低了，但依然不比動力總成便宜。所以混動兩套系統成本顯著高於傳統燃油車。

其次，混動使用幾個電機，分別用多大功率以及什麼種類的電機、多大容量的電池，都是很考量對產品的市場定位，以前的PHEV更多的是去卡補貼的線，現在補貼標準提高且補貼金額的退坡，倒逼車企去考慮真正的應用場景。所以最終的產品要綜合考慮實用和成本。

再者，就是如上的難點1和難點2，只要肯花錢，都有解決方案，說到底，還是錢、錢、錢。

畢竟工業化產品，成本是第一位的。

以上，就是我的解答，如果大家對我的回答還滿意，歡迎關注 @老行

@老行?

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考慮到混合動力方面的技術過於專業，我就從產品經理的角度，也就是從行業發展和用戶感知等方面進行來進行回答。

一、混合動力發展歷程

在說明混合動力技術難點之前，我們先來看下混合動力系統的發展歷程。

1、附加式（Add-On）混合動力系統

混合動力技術發展的過程中，曾有一種類似於純電動汽車裡「油改電」產品的技術，即通過在現有的燃油版汽車動力總成基礎上，把電機安裝在動力傳輸的合適位置，輔助或代替發動機為汽車提供動力，從而達到提高效率或節能減排的作用。

這種形式被稱為附加式（Add-On）混合動力系統，根據現有的發動機和變速箱來進行佈置，電機的安裝位置盡量減少對傳統汽車結構的改變，這樣可以實現小成本投入。

但採用這種方式，就和上面提到的「油改電」電動汽車一樣，不算是正向開發，所以難以保證系統的高效率和用戶良好的用車體驗，所以就加速了DHT專用混合動力系統的開發和應用。

2、正向開發的DHT專用混合動力系統

正如前面所說，正向開發的DHT專用混合動力系統會充分考慮結構佈局、運載效率，以及用戶體驗，整體來說具有三個重要優點：

1) DHT 系統結構更加緊密有效率，在傳統自動變速器不斷增加傳動裝置數量來推動驅動發展的同時，採用DHT變速器則會減少傳動裝置；

2) DHT 驅動系統更加節能環保，因為在電氣驅動支持下，內燃機能夠在功率範圍內更加精確的運行，以此實現降低能耗；

3) 電氣驅動可以在額外功率的最佳狀態下運行，以提高動力，進而增強駕駛樂趣。

所以，這也是為什麼AVL李斯特乘用車變速箱部門主管Mario Brunner曾在論壇上坦言：

在接下來的幾年中，混動將佔據很大的市場份額，DHT的產量將大幅增加。

二、混合動力所面臨的難處

目前混合動力系統技術大致可分為三大技術路徑：

以豐田THS-II混合動力為代表的功率分流技術，節油比例高於40%；
以日產e-Power為代表的串聯技術，節油比例大於30%；
以本田IMMD為代表的串並聯技術，節油比例在25%~35%之間。

1、對於消費者來說：價格貴

目前豐田混合動力汽車的銷量佔比最高，在2020年銷量為18.3萬輛，佔整體銷量的11.8%。

這個佔比已經代表了行業最高的狀態，大家可感知市場接受度的有限。

不過市場接受度有限，並不一定是說明對產品的不認可，而是普遍混合動力產品，A級Sedan要比相對應的燃油車版型貴上1.3萬元以上，A級SUV要貴上2.5萬元左右。

這個價格無論是對於A級Sedan還是SUV來說，都不是可以忽略不計的價格，對於消費者來說，他們都會算一筆賬：增加的價格，能夠通過用車的幾年裡平衡掉加油省下來的錢。

但結果是，對於普通消費者來說很難，只有對於作為共享出行用車的用戶來說，值得考慮。

2、對於廠家來說：是否值得開發

1）開發成本不可小覷

正如我上面所提到的，混合動力已經從Add-On階段進入了正向開發的DHT階段，所以兩個階段面臨的成本問題，根本不能相提並論。

正向開發的DHT階段，甚至需要開發專屬匹配的發動機，才能更好的發揮其價值，也就是意味著絕大部分的工作都要從頭做。

2）「混合動力」都被視為「過渡技術」，階段性的未來必將走向「純電動時代」。

從目前廠家所選擇的技術方案裏，一部分選擇了「Add- On 」+ 「電動車」的戰略技術路線，還有車企選擇了「DHT」+「燃料電池」的戰略技術路線。

不需要額外說明，前者屬於大多數，後者以日系+長城為代表。

大家為什麼做這樣的戰略技術規劃？不用多說，結合未來前景做技術搭配選擇。

對於選擇「Add- On 」+ 「電動車」的戰略技術路線來說，顯然不願意在混合動力的技術上花費過多投入；

對於選擇了「DHT」+「燃料電池」的戰略技術路線來說，顯然更願意投入把「混合動力」技術做好。

當然不排除，家裡有礦的大企業大手筆，戰略規劃就是什麼都想要，什麼都想做，也可能會存在「Add- On 」+「DHT」+ 「電動車」+「燃料電池」。

對於以上這樣的選擇沒有誰對誰錯，結合技術發展，以及國家技術路線規劃，再加上用戶的接受程度，在未來會形成一個答案，畢竟市場纔是檢驗真理的唯一標準，如果放在國內，還要加個前提是政策。

所以說，說到這裡，什麼樣的混合動力會更好，那必然是正向開發的以上提到最早的三種方案。

不過對於豐田的混合動力技術，處於早期技術專利和學習難度，國內車企都很難複製，所以本田為代表的方案，變成了國內車企跟隨的主體方案。

那麼什麼時候，消費者更樂於接受呢？

那當然是平價替換的時候。當市場做大了，這種情況很快就會到來了。

我之前曾經評價過長城混合動力DHT，大家可以隨意點擊。

如何評價長城汽車檸檬混動DHT？?

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歡迎關注我 @小巾凡，汽車產品經理。從行業/產品/營銷，更從用戶的視角來看待問題。

一樣的問題，會有不一樣的理解。

說到混合動力的技術難點，我們就要講一下新能源車型的分類，再來看看其中混合動力技術的各大類的優缺點。

新能源汽車從種類上來看，如果分大類常見的有BEV，HEV和PHEV。今天的主題就是插電混動PHEV。因為電池技術完全成熟以前，BEV還是無法滿足長途旅行的需求。但是HEV在日常使用時仍然存在排放，沒有根本解決問題。總體來說PHEV是個不錯且平衡的選擇。而通用汽車提出的EREV概念很新穎。結合了BEV和HEV的優點，同時在PHEV的基礎上進一步提升了純電續航里程和駕駛體驗。這裡算是混合動力的一種新概念吧，這裡也具體展開分析一下。

↑新能源車型分類（來自SAE J1715）

1. 新能源車型種類比較

根據行業信息報告（行業標準）SAE J1715的定義，新能源車型的種類如果分大類常見的有BEV，HEV和PHEV。

純電動汽車BEV能量走向比較簡單。電池組RESS的電量主要來自於插電介面來自電網的電力。少部分可以在行駛過程中進行制動能量回收，從而少量動態補充。行駛時動力電機Traction Motor通過電池的電量經齒輪組Gearing進行車輛驅動。

↑純電電動汽車BEV能量走向示意圖

而對應的全混合動力汽車HEV能量走向則都來自於燃料，最常見的能量來源就是汽油。車輛工作在電量保持模式下，發動機通過齒輪組和電機配合驅動車輪。電池組可以通過電機輸出扭矩，也可以通過電機回收制動能量或者通過發動機發電對電池組充電。這邊提到的齒輪組又有多種分類，稍後會有具體介紹。

↑全混合動力汽車HEV能量走向示意圖

相應的插電混合動力汽車PHEV能量走向則結合了BEV的插電部分和HEV的發動機部分。電池可由外部電網通過充電器充電，也可以通過電機回收制動能量或者通過發動機發電對電池組充電。車輛行駛可以由純電驅動或者發動機通過齒輪組和電機配合驅動車輪。

↑插電混合動力汽車PHEV能量走向示意圖

那麼如前面提到的混合動力齒輪組又分為多種類型。具體如下。

雙電機動力分流

小星曾在之前的多篇新能源相關文章中提到，目前世界兩大混合動力陣營，主要以雙電機動力分流和單電機+變速箱兩種類型分界。關於雙電機動力分流，目前通用和豐田都基於該技術類型，並且已有多年大銷量的使用經驗。再細節來看，通用和豐田在類型細分上又有些不同。

如下圖左為輸入分流，發動機動力從輸入側就開始分流，齒輪組靠近發動機側，車輪則靠近電機。豐田混動系統即屬於該種類型。圖右為輸出分流，發動機動力從輸出側分流。齒輪組靠近車輪，發動機則靠近電機。

↑輸入動力分流（左）和輸出動力分流（右）示意圖

而另一種分類，則考慮瞭如上提到的兩種方式進行結合，成為複合分流。在發動機和車輪側都留有齒輪組。通用第二代Voltec電子可變驅動系統即屬於該種類型。通過離合器可靈活的根據工況在輸入分流和複合分流工作模式之間切換。

↑複合動力分流示意圖

單電機+變速箱

另一種比較大的分類就是單電機+變速箱。由於其和之前傳統車使用的變速箱變化不大，因此使用也比較廣泛。比如單電機雙離合P2，將電機放置在發動機和變速箱之間。兩邊分別用兩組離合器控制其連接和脫開。大眾、奧迪、賓士和寶馬的多款新能源車型即使用的該種方式。而比亞迪的多款車型則把電機放置在了P3的位置。同樣是和傳統變速箱配合，不過電機更多的考慮純電形式的工況。對應的越來越多的四驅車型，開始使用P4的混動模式。比如寶馬的i8和X1 PHEV，又或者是沃爾沃、比亞迪和其他國內整車廠的新能源SUV車型。單電機+變速箱的混動系統的鮮明特點就是結構簡單。但由於只有一組電機，工作模式相對也會少一些。

↑單電機雙離合器混合動力示意圖

那麼通用提出的增程式電動車EREV到底是個什麼概念呢？實際上行業標準SAE J715並沒有做出明確的規定。不過在文首新能源車型分類圖中，你可以看到行業標準將EREV歸類在PHEV的範疇中。你可以認為它是一種特殊的PHEV。怎麼個特殊法呢？通用相關SAE論文中給出了更詳細的定義。當車載電池組有電的情況下，車輛可以達到完全的性能，附屬供能裝置（通常是發動機）可僅在電池組低電量的情況下介入。這樣的車型定義為EREV。

EREV與傳統PHEV車型特性的對比，則可以參考下圖。

上半部分為PHEV特性下半部分為EREV特性。同樣工作在電量消耗模式，EREV較傳統PHEV的純電行駛里程更長。並且傳統PHEV在電池組有電的情況下，要達到全性能工況時需要啟動發動機。這些工況可能就包括高速行駛時的全力加速。而對應的EREV在電池組有電的情況下，應對各種工況發動機都不需要啟動。

↑PHEV與EREV基於電量消耗模式對比（來自通用MTZ期刊文章）

其實由於國內新能源政策的導向，不難發現很多國內自主車型也開始向更長的純電行駛里程發展。相關電機也不斷強化去滿足越來越高的性能要求。但是通用第二代Voltec電子驅動系統有一個非常鮮明的特點。那就是整個系統的平順性。如下為相關車速與加速度關係圖。可見紅色部分對應的電子驅動系統由於其連續可變的特性，相較傳統自動變速箱能夠在全車速範圍內提供良好的平順性。同時不管發動機是否啟動，其整車的駕駛舒適度和加速性能是基本相同的。不會出現某些車型感覺很明顯的有電時如虎，無電時像貓的感受。

↑別克智能電驅系統與傳統自動變速箱比較

日系混合動力技術的主流分類

首先，我們來一起看一下日系主流的混動技術有哪些門派和當家花旦。不得不說日系混動技術起步較早，普遍開始於上世紀90年代並且積累了大量技術專利構成了非常難逾越的專利壁壘。

1. 以豐田為代表的雙電機動力分流

THS動力分流混動技術由豐田集團於上世紀90年代開發並演進。豐田混動系統採用雙電機架構，動力電機和發電機中間隔了一個機械裝置，稱為動力分流裝置（Power Split Device）PSD。而發動機、動力電機和發電機實際上是同軸的通過行星齒輪組成的動力分流裝置連接在一起的。

↑豐田THS動力分流混動系統

豐田電驅系統THS的混動變速箱由於雙電機上下平行佈置。改用平行軸齒輪代替原來的行星齒輪減速機構。但動力分流仍由行星齒輪完成。採用平行軸結構的電機減速機構和雙點連接結構嚙合齒輪組。豐田的THS，電機利用行星齒輪與發動機進行轉速耦合，從而進行動力分流，令發動機時刻處於高效區間。

↑最新的平行軸排布THS混動電驅系統

豐田THS混動系統的本質是功率分流，即電機調速、轉速耦合。THS偏向於發動機驅動車輛，電動機更多的是輔助。而相應的短板就是豐田THS動力分流混動系統只有純電驅動模式、高速混聯驅動模式、非高速混聯驅動模式、制動能量回收模式。相對較少的工作模式，使得豐田THS不得不侷限於對混動模式燃油經濟性的優化，無法兼顧駕駛樂趣。

2. 以本田為代表的i-MMD技術

本田的雙電機i-MMD系統在純電或串聯混動模式時發動機僅通過發電電機發電，產生供動力電機所需的電力，而當系統工作在發動機直驅或並聯混動模式下發動機和動力電機同時出力。

↑本田雅閣混動電驅系統

本田的iMMD混動技術的本質是單速混動，發電機與發動機剛性耦合。電機的工作始終是絕對的主力，發動機更多是用作發電和動能回收，並利用離合器進行不同行駛模式的切換，以確保整個系統永遠處於最佳的工作效率中。iMMD幾乎接近於純電驅動模式的混合動力系統，因此更接近一種升級的增程混動系統。

目前從新能源汽車的全球銷量來看，日系混動車型特別是採用動力分流技術混動專用變速箱的車型經過多年演進得到廣泛應用和市場認可，確實成為混動主流和行業標杆。那麼國內有哪些混動技術呢？隨著小星看一下吧。

長城汽車檸檬混動DHT

剛剛發布的長城汽車檸檬混動DHT依託自主專利打破了日系混動技術組成的專利壁壘。一方面檸檬混動DHT由高效率混動專用發動機、高集成度混動變速箱、高效混合動力電池以及高性能電驅動橋（搭載PHEV架構四驅車型）構成。其中，檸檬混動DHT所搭載的1.5T混動專用發動機以及驅動電機，相較兩田擁有更強的動力輸出表現。

↑檸檬混動DHT搭載的1.5T混動專用發動機以及驅動電機

檸檬混動DHT採用雙電機+兩擋平行軸概念設計佈局，全球首發，目前全速域動力性經濟性完美平衡的最佳混動方案，全球最先進的混動架構；三擎/四擎混動：兩驅車型可實現發動機、驅動電機、發電機三擎共同驅動；四驅車型可實現發動機、驅動電機、發電機、高性能電驅動後橋四擎共同驅動。

↑檸檬混動DHT搭載的雙電機混動專用變速箱

檸檬混動DHT搭載的雙電機混動專用變速箱採用高度集成式七合一（雙電機+雙電機控制器+DCDC+變速箱+PDU）構型設計。具有如下優勢：

? 高度集成：7合1高集成度緊湊設計，易於整車搭載佈置

? 高效率：定軸齒輪傳動，最高傳動效率≥97%，更節油；

? 平順換擋：可實現無動力中斷換擋，提升駕駛平順性

? 靜謐NVH：電機定子低諧波繞組結構，轉子三段斜極式，變速箱採用高齒輪重合度設計，NVH性能優異

? 控制集成：駐車、換擋集成式設計，電子泵直接控制離合器，結構緊湊，成本更優

↑檸檬混動DHT混動專用變速箱7合1高集成度緊湊設計

檸檬混動DHT混動工作模式包括：根據系統負荷、駕駛意圖、電池電量等因素，可分為純電驅動模式、串聯模式、一檔直驅模式（低速巡航）、一檔直驅模式（性能直驅）、二擋直驅模式（高速巡航）、能量回收模式。

↑檸檬混動DHT混動工作模式

比亞迪DM-i

↑比亞迪DM-i超級混動系統和專利圖

曾幾何時，比亞迪是忠實的以DM車型P2單電機混動架構的擁護者。而技術的不斷積累竟然也推出了頗有特色的雙電機超級混動系統DM-i。一上來就直接對標豐田的THS混動系統。比亞迪DM-i超級混動系統的核心思想就是以電為主，以油為輔。一下子在比亞迪三款主力車型秦Plus、宋Plus和唐上都能夠見到DM-i的身影。特別是唐DM-i的虧電油耗達到了優秀的5.3L/百公里，相比之前的唐DM版有了質的飛躍。