插电式混动核心技术解析

  插电式混合动力汽车（PHEV）综合了纯电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）的优点，。在后补贴时期，政府补贴减少、消费者里程需求增加、电池成本降幅较小且车辆售价不能上涨，为 PHEV 提供了发展机遇。混动方案合理化、动力系统集成化、核心部件专用化和控制策略创新性设计是提升 PHEV 性能的关键核心技术。

  节能和新能源汽车技术路线 年、乘用车新车平均油耗 5L/100km，至 2025年、乘用车新车平均油耗 4 L/100km。

  图 1 为传统车、HEV 和 PHEV 油耗随质量的变化趋势，随着整备质量增加，各车型的油耗均正比例上升。由图 1 可知，整备质量较大的 B 级车必须依靠PHEV 技术才能将油耗控制在 5 或4L/100km 以内，与“以紧凑型及以上车型规模化发展插电式混合动力乘用车为主”技术路线保持一致。

  按照既定的退坡方案，250 公里以上车型两级补贴在北京和天津分别下降 2.2 和 2.75 万。从整车成本方面考虑，零部件成本下降是解决补贴退坡最直接途径，但难度较大。

  理论上零部件价格下降可减少补贴退坡的压力。但近期由于铜材等价格上扬，零部件价格在2017 年上半年只能维持现有状态、小幅波动，无一下子就下降可能。因此，近期通过零部件降本平衡补贴退坡可能性不大。

  表 3 为热销车型续驶里程的统计情况，续驶里程需求持续增加。里程增加，除了轻量化和再生制动优化外，最直接方式是增大电池容量，电量增加导致整车成本上升。

  PHEV 可平衡补贴退坡、零部件价格和里程增加之间的矛盾。PHEV 的混动模式可解决纯电动里程问题；电池的电量小，批量后可解决电量增加的成本问题；电池成本所占比例减少，对电池成本的敏感度降低。

  PHEV 在国内推广阻力之一，就是认为在不充电的情况下、即进入能量维持 CS 阶段后，此时车辆与传统车无异，给出了“95%以上的车主都在以传统汽油车的模式运行插电混动车，建议取消插电混动的特定补贴”的建议，作者发表了“插电式混合动力＝纯电动＋强混≠纯电动+传统车”，解释了不充电情况下 PHEV 仍省油的原理。不充电情况下，PHEV 比相同的重量燃油车省油 30%，这是获得两级补贴最门槛，性能较好的 PHEV 在 CS 阶段可节油 40%。

  表 5 为国内外各主流混动方案的对比分析， EDU 代表上汽的双电机、双离合器、两挡 AMT的集成方案；PGS 为行星排耦合方案；P 系列根据电机位置做定义，P0 和 P1 分别表示 BSG 和 ISG方案，这两种方案不能够实现纯电动模式，不能用于 PHEV；P2 和 P3 分别表示电机集成于变速器的输入和输出端，P4 表示电机集成于后桥的 ERAD 结构，P04 表示前轴为 P0 方案、后轴为 P4 结构。三菱欧蓝德更为复杂，前轴为 P12、后轴为 P4，组成了 P124 混动架构。

  由表 5 可知，可作为 PHEV 结构的各种方案均可实现 30%以上的节油效果，相对于其他方案，电机与有级式自动变速器方案比较适合于自主品牌，P2 和 P3 方案更适用于自主品牌新能源轿车，P04 可实现电子全时四驱功能、适用于 SUV。

  前舱的总布置是乘用车混动系统的难题之一，由于发动机、离合器和变速器均集成于此，横向尺寸非常吃紧、总布置上为 ISG 电机留出 50mm 的空间也比较难，所以很多方案放弃了效率较高的ISG 方案，采用 BSG 方案解决总布置问题。广汽的 GA5 增程式混动更是采用发动机纵置方案，这种方案布置相对容易、但对于发动机工作时 NVH 优化提出了很大挑战。对于发动机频繁启停的插电式混动而言、发动机纵置可行性不大。造成总布置困难的根本原因，就是总布置时采用简单的迭代累加方案，零部件越多、横向尺寸越长。

  丰田等在集成化设计方向取得较大进展，作为全球销量即将迈入千万销量的 THS 系统、仍在不断探索混动系统优化设计问题。最新的第四代 THS 驱动电机 MG2 不再同轴，通过一个反转从动齿轮减速，并与行星齿轮组的齿圈结合。基于新的齿轮传动、新的电机和双电机平行布置，结构更紧凑，重量更轻，而扭矩相差不大。总长度比第三代缩小了 47mm，零件数量和总重量分别降低 20%和 6.3%。

  对于常用的 P2 或 P3 结构而言，可将减震系统或离合器集成到电机转子内，缩短横向尺寸。格特拉克等企业也在试验将电机集成于 DCT 中的结构方式，根本上解决前舱总布置的空间尺寸难题。

  近几年纯电动汽车发展带动电驱动技术的迅速提升，规模较大的主机厂均已掌握整车电控技术、已经有厂家通过 ISO26262 的严格认证。电机和控制器技术可比肩世界领先水平，配电箱和充电机等附件技术也取得较快发展。针对 PHEV 而言，发动机和自动变速器技术仍需加强，尤其是阿特金森循环发动机和带电动油泵的自动变速器。

  与增程式混动动力相比，PHEV 发动机工作比较频繁，在能量维持 CS 阶段的启停、助力、行车发电和串联模式中，都需要发动机参与驱动、使电池 SOC 维持在恒定值（例如 20%）附近。即使在能量消耗 CD 阶段，在油门踏板开度较大的加速模式中，为满足车辆加速需求，仍需要发动机助力驱动，例如沃蓝达在踏板开度较大时，即使电池 SOC 较高，发动机仍会立即参与驱动。

  由此可见，发动机性能对插电式混合动力性能影响较大，尤其是发动机的热效率直接影响着CS 阶段和综合油耗。表 6 为当前市场上几款代表性 PHEV 的发动机，由表中能够准确的看出，日美代表性车辆均装配阿特金森循环特性的发动机、重视车辆油耗，欧洲沿用了传统汽车涡轮增压方式、突出动力性能。国内比亚迪秦和上汽荣威 950 与欧洲类似，采用增压发动机。

  表 7 为三款典型阿特金森循环发动机的特性，热效率均大于 38%、甚至达到 40%，比油耗小于等于 220g/kWh；而涡轮增压发动机比油耗最小一般在 240 g/kWh，从油耗角度性能不及阿特金森循环发动机。

  田雅阁双电机混动车辆，重量达 1.723 吨，SOC 平衡阶段、即不充电情况下油耗仅为5.1L/100km；1.435 吨的第三代普锐斯，油耗仅为 4.7L/100km，第四代系统油耗更低；卡罗拉和雷凌普通混动车辆油耗仅为 4.2L/100km；取得如此低的油耗，热效率高、比油耗低的阿特金森发动机是根本原因之一。

  国内宣传综合油耗为 1.6L/100km 的 PHEV，按照 GB/T 19753 折算后，CS 阶段油耗在6.1L/100km 以上，与国外差距较大。因此，国内 PHEV 也应尝试采用阿特金森循环发动机，降低 CS 阶段油耗，这样即使不充电、也能达到节能降耗的目标。国内有些车企在 2009 年成功开发了阿特金森循环发动机，可见具备这方面研发能力，后续应加大该类型发动机的匹配和装车力度。

  国内自动变速器技术发展严重滞后于整车技术的发展，即使是传统车，除了奇瑞 CVT 和比亚迪 DCT 技术初具规模外，上汽 DCT、青山 DCT、北汽引进 CVT、容大 CVT、盛瑞 8AT、吉利前期引进 DSI 的 AT 和华泰 6AT 技术取得了一定发展，但与国外先进自动变速技术相比差距很大，始终突破不了自动变速器特有的机电液综合难点技术。插电式混合动力由于具有纯电动等运行模式，对变速箱提出特别的条件、应做专用化设计，主要如表 8 中以下四点所示。

  国内外主流 PHEV 采用的变速器类型如下表所示，由此可知，各种变速器均有各自优点、都进入了PHEV 应用范畴，主机厂应根据在动力系统方面的研发积累，选择适用于自己 PHEV 的动力系统。

  自动变速器是 PHEV 中动力耦合和传递的重要一环，随着对 PHEV 的重视的大量研发投入，PHEV 反过来会促进自主自动变速技术的发展。

  控制策略对 PHEV 在 CS 阶段的油耗影响较大，控制目标就是在满足动力性需求前提下，使发动机工作于高效区、同时最好能够降低能量转换次数，综合降低油耗。

  匹配 DCT、AMT 和 AT 等有级式自动变速器的混动系统是国内 PHEV 的主流，针对此类控制管理系统，两参数或三参数换挡规律，以及三线四区扭矩分配方法是当前主要是采用的操控方法。相关操控方法的缺点是，两参数或三参数换挡规律不适用于多动力源的 PHEV 系统；在扭矩分配方面，通过电机助力或行车发电作用，使发动机工作于最佳燃油经济性曲线或高效区，尽管提高了发动机工作效率，但由于助力或发电时电能和机械能的连续转换、导致电耗增加，车辆的综合油耗未达到最优、考虑并不全面。作者自 2001 年开始参与混合动力科研项目，根据研究积累，分享基于电耗补偿的换挡规律和扭矩分配策略。

  基于电耗补偿的控制策略中，参考车速、需求扭矩和工作模式，确定出所有可能的挡位和扭矩分配组合，发动机比油耗修正后最低组合对应的挡位和扭矩，即为发动机和电机的控制指令。比油耗的修正是指根据电机功率大小，在发动机比油耗数值基础上叠加一个惩罚因子，体现出对电动部件电耗的综合考虑；同时该惩罚因子与发动机输出功率相关，电机功率一定的情况下，发动机功率越小，惩罚因子越大，反之越小。图 3 为换挡规律和扭矩分配控制流程框图。

  图4中曲线挡，发动机运行于最佳燃油经济性曲线rpm）时，发动机传递至车轮处的扭矩随车速的变化关系。

  同理，曲线 挡，发动机传递至车轮的扭矩曲线km/h 时，根据加速踏板和车速判断，此时需求扭矩为 2000Nm。由图 4 可知，2～6 挡时、可使发动机转速处于 800～6000 rpm 之间，2～6 挡时对应发动机转速为 n2, n3, n4, n5和 n6。n2～n6 分别插值出在 OEC 曲线上对应扭矩，乘以各挡位速比、主减速器速比和传动效率，即可得到 Te2, Te3, Te4, Te5 和 Te6，如图中 A, B, C, D 和 E 所示。如果此时是行车助力模式， 由于 A 点扭矩大于需求扭矩，此时电机输出动力时、发动机工作点会远离最佳经济性曲线，整车经济性反而不好，因此 2 挡时发动机单独提供需求扭矩、为 Te2，M 输出扭矩为 0； 3～6 挡发动机最佳经济点扭矩小于需求扭矩，假如此时电池放电功率和电机输出扭矩均可补偿发动机扭矩、使发动机分别工作 B～E 点，计算出电机输出扭矩 Tm3, Tm4, Tm5 和 Tm6。根据扭矩和转速，可得到发动机工作在 B～E 点时发动机输出功率 Pe3, Pe4, Pe5 和 Pe6，以及电机输出功率 Pm3, Pm4, Pm5和 Pm6。（n2, Te2）, （n3, Te3）, （n4, Te4）, （n5, Te5）和（n6, Te6）在发动机万有特性对应比油耗分别为 g2, g3, g4, g5 和 g6，发动机万有特性数据应思考曲轴加速度、插值出的比油耗与实车一致。（Pe3, Pm3）, （Pe4, Pm4）, （Pe5, Pm5）和（Pe6, Pm6）插值出比油耗修正值△g3, △g4, △g5 和△g6。油耗修正主要是考虑电耗的影响，在某一挡位时尽管发动机比油耗最低，但此时如果电机输出功率较大、导致电机和电池的损耗增加，从动力系统角度未必是最优经济性选择。由于 2 挡时电机输出功率为 0、综合比油耗为 g2，3～6 挡时综合比油耗分别为 g3+△g3, g4+△g4, g5+△g5 和 g6+△g6，综合油耗最低挡位为确定的目标挡位，对应的发动机和电机输出扭矩是对应部件的目标扭矩。

  如果此时是行车发电模式，2 挡时发动机工作在 A 点对应扭矩、盈余动力由电机发电给蓄电池充电；3～6 挡时发动机最佳扭矩小于需求扭矩，如果发动机单独驱动满足需求、纯发动机工况经济性较好；参考行车助力模式的判定步骤，即可确定出目标挡位和目标扭矩。

  控制指令仲裁和输出时应避免频繁换挡，限定两次相邻换挡的最短时间（例如 5s），输出最终的挡位和扭矩指令。其余工况与以上控制过程类同。

  以两种典型的客车 SUV 为例，对各种策略性能进行了分析计算，客车和 SUV 整备质量分别为12 吨和 1.9 吨。

  在扭矩分配方面，三线四区和五线六区法得到普遍应用，三线四区是指发动机万有特性图形由外特性、最佳燃油经济性和最小工作扭矩曲线分成四个工作区域；在最佳燃油经济性曲线上下各添加一条曲线，两条曲线之间为纯发动机工作区域、称之为五线六区；各种策略性能对比如表 10 所示，前面两种是工程实际中最常用的“两参数+三线四区”和“两参数+五线六区”；第三和第四为基于功耗补偿的操控方法，第三种方法表示惩罚因子均为 0，第四种方法中惩罚因子按照实际参数设定。

  第三和第四与第一和第二两种方法相比，燃油经济性均得到了较大提高，证明从多种挡位和扭矩分配组合中选择较好组合的合理性。第四种方法优于第三种，证明利用惩罚因子修正发动机比油耗的必要性。总之，与常用的第一和第二两种方法相比，基于电耗补偿的第四种方法在 SUV 上分别提高 6.60%和 4.60%，客车上分别提高 9.72%和 9.32%，证明了新型操控方法的优点。

  插电式混合动力汽车可平衡补贴退坡、零部件价格和里程需求增加之间的矛盾，符合国家电动化发展的策略需求，是对纯电动平台技术的有益补充。混动方案合理化设计、动力系统集成化设计、核心部件专用化设计和控制策略创新性设计是 PHEV 的关键核心技术，国内外在核心技术方面均处于发展探索阶段，车企尤其自主品牌应加大核心研发技术投入，推动 PHEV 核心技术快速发展。

  产品升级之后，自然需要销售和服务端的进化，来保证消费者更舒心、便捷地购买和使用吉利的高品质的产品。

  8月5日，上海华庭吉利汽车4S店重装开业，开启了服务的新征程。而这一天，也是吉利全国百家4S店开业庆典的大日子，参加百店开业活动的4S店多达149家，总投资额近10亿元。

  实际上近两年来吉利已经举办了多次集中性的4S店开业庆典活动，从西北9城9店、到华北、西南地区各18家，从江浙地区28家，再到此次的全国百店，吉利在谋划2020年200万辆的同时，整个经销商体系也在不断丰富强化。

  不难理解，目前吉利汽车的产品无论是从技术还是从设计、配置方面，都领先于本土品牌，同时也逐步进入到合资品牌的区间。在销量蒸蒸日上的同时，如何保证产品和销量持续稳步的向上推进，是吉利发展的重中之重。那么作为与消费者接触最直接、也只最紧密的经销商，也需要逐步进化，来保证消费者更舒心、便捷地购买和使用吉利的优质产品。这是吉利直面消费者的第一道端口，也是支撑吉利销量目标达成的最后一道关卡。

  在上海华庭吉利4S店开业的当天，《每日汽车》看到这家在上海于2010年就成立的老牌吉利4S店焕然一新，装修升级可以按照吉利3.0渠道和服务标准建设，导入全新的渠道VI形象标准，对硬件品质做全面品质升级，整个展厅明亮通透，看起来更的现代化、家具设置更加显品质和档次。新车展示区、客户洽谈区、办公区域、VIP休息室、售后维修透明车间等各个区域设置清晰，区隔得体。

  软件上，销售服务团队衣着统一、整洁，精神面貌和气质形象得体，服务热情大方，展示出媲美合资品牌的服务水平和亲和力，为用户更好的提供与吉利3.0代精品车相匹配的高品质服务，让我们消费者在购车全流程中体验到便利、舒适的国际化风范。

  不过从现场《每日汽车》也发现，上海华庭这家旗舰级4S店，其销售面不再像从前那样覆盖吉利旗下的全部的产品和车型。上海华庭4S店总经理吴卫明在采访中表示，吉利从7月份开始就在整个经销商体系中严格区分G网和L网，以便各个车型在不同的渠道的销售得到最大发挥，也保证了同城经销商之间的有序、和谐竞争。为此上海华庭也在宝山开设了新的L网4S店，以确保2018年华庭在上海实现8000辆销量的目标，助力吉利今年在上海实现14500辆的目标突破。

  以往自主品牌更多的是进军三四线市场，但现如今吉利已经在上海市场布局了5家经销，慢慢的变多的自主品牌攀爬中高端，谋求“进城”。自主品牌不能放弃一线市场，这是保持品牌地位，树立品牌形象的重要部分，不仅是周边市场购车的风向标，更考验一个汽车品牌的溢价能力，还可以说北上广等一线市场花了钱的人自主品牌的认可是自主品牌向上推进的最大动力。

  去年全年，吉利汽车在上海的上牌量同比2016年增长了19.26%，市场占有率增长0.2%，在所有乘用车市场中的排名上升3位。今年1-6月，吉利在上海市场销量达到超4651辆，同比增长10%以上，在自主品牌市场占有率中仅次于上汽乘用车。对上海市场的拓展，以及在上海市场的市占率逐步的提升，不仅体现了吉利汽车的勇气，更是由产品带来的企业实力。

  得益于“精品车发展的策略”的持续深入实施，吉利汽车近三年来在终端市场呈现“三级跳”高幅增长态势。从2016年的76.6万辆，到2017年的124.7万辆，再到今年上半年实现76.66万辆的销量、同比增长44%，取得销量行业第四、中国品牌第一的佳绩，吉利凭借精品车给中国汽车品牌和吉利经销商伙伴注入极大的信心。

  而今年也是吉利的产品大年，除了已推出的博瑞GE、帝豪GSe等全新车型，后续还将推出轿车缤瑞、SUV SX11、MPV等极具市场竞争力的新产，为2020年200万辆构建全方位多维度的产品举证。所以此次全国百店开业，将开启吉利汽车3.0品质渠道新时代，使渠道和服务品质与3.0代精品车相匹配，为吉利继续“向上”再添一把劲。

  截至2018年7月，吉利汽车在全国的经销商总数已达965家，近两年有125家经销商是从合资品牌转化而来。与此同时在这一波4S店3.0标准形象化建设中，全国已有累计273家4S店完成吉利汽车3.0标准建设，到2018年底预计有550家4S店完成建设工作，3.0标准渠道和服务形象覆盖率达60%。预计到2019年12月底，所有吉利4S店都将完成3.0标准渠道和服务建设工作。

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