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未来的新能源汽车究竟是纯电动、混合动力还是燃料电池汽车的天下？

2020-08-27

中国电源产业网

导语：不同于燃油车和纯电动汽车的单一能量流“动力-传动-输出”的清晰结构，混合动力将两种动力源相耦合，自由度更为高，形成的技术分类十分纷繁。即使是汽车爱好者，可能也无法说得明白“混合动力技术到底都有哪些”。

不同于燃油车和纯电动汽车的单一能量流“动力-传动-输出”的清晰结构，混合动力将两种动力源相耦合，自由度更为高，形成的技术分类十分纷繁。即使是汽车爱好者，可能也无法说得明白“混合动力技术到底都有哪些”。

从现有的主流混合动力技术谈起，再简要概述市场领先的插电式混合动力技术与代表车型。

1. 横看成岭侧成峰——主流混合动力技术

首先从混合动力构型与电气化程度两个维度回答题主的第一个问题：混合动力技术的分类。

第一个维度，混合动力构型，指的是混合动力系统的动力源耦合方式。构型的差异和车辆动力系统的机械结构、工作模式、输出特性都十分相关。按混合动力构型进行分类。

如图1，图中代表了目前市场上最为主流的混合动力构型：串联，并联，以及功率分流与串并联两种混联构型。图1以并联构型中应用最广泛的P2作为代表。简单来说，各类构型的原理如下：

1、串联构型将发动机与车轮解耦，发动机通过发电机发电，再由电机驱动车轮；

2、并联构型发动机与发电机可以同时驱动车轮，实现两个动力源的相互补充与配合；

3、混联构型可以同时实现串联与并联功能，其中的典型代表是功率分流与串并联，分别使用了行星齿轮排与串并联机构，控制逻辑最为复杂。

图1 混合动力构型示意图

第二个维度，电气化程度，指的是混合动力系统使用能量的油电比例。

如图2，从左往右分别是内燃动力（ICE）、非插电式混合动力（HEV）、插电式混合动力（PHEV）与纯电动（EV）：HEV实际上仍是使用燃油的动力系统，典型的HEV包括使用48V的微型混动（MHEV）与日系的各类混动系统。而HEV和PHEV的区别很好理解，因为它们在外观上有很明显的不同：插不插电。可以说从ICE – HEV –PHEV– EV一方面反映了油电能量比例，另一方面是不断加严的油耗要求下的动力发展趋势。

图2 不同电气化程度的汽车动力系统分类

如果说在第一种分类下，不同动力系统构型的比拼是各家主机厂的技术竞赛；那么按电气化程度分类的车型发展，则很大程度上反映了新能源政策的引导。从消费者、主机厂和供应链的角度看，高纯电续驶里程的PHEV（纯电型PHEV），都是新能源汽车发展的有力支撑：

1、对于消费者来说，意味着更低的综合能耗、更接近电动车的驾驶特性以及更为频繁的充用电使用习惯；

2、对于主机厂来说，PHEV与EV车型形成了有效的互补，有助于扩宽新能源目标消费者；

3、对于新能源供应链来说，PHEV市场的发展同样加速了对电机和电池的需求，有助于新能源领先供应商继续壮大。

因此，政策对PHEV的引导趋势明显：以中国和欧洲的新能源汽车政策为代表，仅有EV和PHEV两类车型能够获得市场补贴，而在中国PHEV定义政策则将要求插电混合动力汽车的纯电续驶里程在43公里以上[1]，同时PHEV在上海、深圳等地区都有着车牌、路权和购置税的优惠政策。这反映了高电气化PHEV在新能源汽车中的重要地位。

2. 排空驭气奔如电——高电气化PHEV技术

仅看电气化维度下的PHEV的细分市场，在当下市场中，从动力系统构型的维度区分：串联、并联与混联均已有PHEV车型投放，车型丰富程度从低到高依次为：

串联PHEV最少，以自主车企为主，串联的高电气化PHEV按国标定义又称为增程式，增程式的行驶特性接近纯电动车，但高速能耗相对较差，且动力系统成本较高，车型选择较少；

混联PHEV其次，以日系车企从非插电HEV衍生而来的车型为主，该类车型动力系统涵盖了功率分流与串并联两种构型，在原有的混动系统基础上，增大了电池、调整了控制逻辑，技术成熟但相对复杂，车型选择有限；

并联PHEV最多，以欧系车企为主，该类车型技术成熟、动力系统构型相对简洁，兼具了高动力和低油耗，也因此成为了市场中最为主流、车型最多的PHEV技术。

在并联PHEV中，又以欧洲车企主导的P2构型为主流。所谓P2指的是动力流的耦合位置，如图3示意（其他并联分类暂不赘述），P2是在离合器后和变速箱前将电动机与发动机的转矩耦合共同输出，在这一构型下，能够实现纯电驱动、混动驱动、发动机直驱、制动回馈四类模式，而四类模式下又分别贴合了消费者的驾驶场景。

图3 并联混合动力系统构型分类

下面以大众PHEV的执牛耳者——探岳GTE为例，详述四类模式。如图4，红色与蓝色分别表示了电动与发动机两条能量流：

纯电驱动，探岳GTE配备了85kW/330Nm的驱动电机，配置与部分A0/A级纯电动车的电机功率相当，而这还只是动力源之一，电池方面配备了13kWh的高功率三元电池包，能够实现54km的纯电续航，在起步、城区通勤等使用场景下，纯电驱动能够带来更为柔和的驾驶体验、更快的起步和更低的能耗；

混动驱动，在混动驱动时，探岳GTE所配备的110km/250Nm的经典EA211发动机与驱动电机同时输出转矩，在车载的GTE模式，混动驱动能够实现更为澎湃的动力表现；

发动机直驱，在发动机直驱的模式下，EA211发动机工作在最高效率区间，保持着稳定高效率的高转矩输出，在高速场景下运行的发动机直驱，是并联混合动力的最大优势，它相较于增程式能够实现更高的效率，此外发动机的功率流还可以在输出的同时保持电量平衡或为电池补电，以尽可能利用发动机的高效率区间；

制动回馈，制动回馈利用电动机的特性回收制动、下坡、下坡的能量，这一部分能量对于燃油车来说，都损耗在了刹车盘发热上，而制动回收则有效利用了这部分能量，降低能耗的同时使得制动更为敏捷，新能源汽车通常具有2-3档不同的制动回馈力度，驾驶者可以根据自己的偏好选择合适的档位，而探岳GTE配备了四挡不同的回馈力度，在D、GTE、Charge和B四个档位下实现不同力度的制动回收。