插电式混动核心技术解析详解.docx

插电式混动核心技术解析2017-01-06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，既可实现纯电动零排放行驶，也能通过混动模式增加车辆的续驶里程。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。1.发展PHEV的原因1.1 PHEV符合技术路线节能和新能源汽车技术路线图中规定，至2020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。图1 车辆油耗与整车质量变化关系1.2两级补贴大幅退坡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。表1 补贴退坡统计退坡价格纯电动插电混动100~150km150~250km250km以上50km以上国补退坡（万元）0.50.91.10.6北京退坡（万元）0.50.91.10.6天津退坡（万元）0.751.351.650.91.3零部件价格无大幅下降可能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，无大幅下降可能。因此，近期通过零部件降本平衡补贴退坡可能性不大。1.4续驶里程持续增加表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，最直接方式就是增大电池容量，电量增加导致整车成本上升。表3 热销车型续驶里程统计热销车型北汽EU260帝豪EV比亚迪EV300华泰XEV260260km253km300km266km1.5 PHEV可平衡各种制约因素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。表4 PHEV综合优势轿车SUV电池9~16kWh电池13~18kWhPHEV的混动模式可解决纯电动里程问题电池电量小，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可规避纯电动“怕热怕冷”环境适应性问题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比同等重量燃油车省油30%，这是获得两级补贴最基本条件，性能较好的PHEV在CS阶段可节油40%。2.PHEV关键核心技术2.1 混动方案合理化设计表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系列根据电机位置进行定义，P0和P1分别表示BSG和ISG方案，这两种方案不能实现纯电动模式，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。三菱欧蓝德更加复杂，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。表5 各种混动方案对比2.2动力系统集成化设计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。造成总布置困难的主要原因，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