【长安奔奔拆装压缩机】新能源汽车小课堂（五）：不同混动车型的结构特点（一）

1，概述

目前混动车型的东总结构显示了百花齐放的特点。例如动力分类丰田系、串行并行本田IMMD等。但是不管是什么动力枪结构和控制形式，一个设计原则：是协调发动机和电动机的驱动点。总是让两个动力源在目前最经济的工作点工作。其中发动机效率和效率比电动机小得多，所以绝对不行。

某发动机热效率map

某电机效率map

如上图可以看到，发动机的热效率高效率也就是30-40%左右，而电机效率轻轻松松达到85%以上，从系统效率上，电机是可以秒杀发动机的。因此发动机需要配上一个多档变速器，用速比调节发动机的工况点，让发动机尽量在不同车速点工作在经济区以降低油耗，而电机由于效率高，高效区占比大，一般为了节省成本大部分电动车仅采用单档减速器（但是笔者认为以后电机+多档变速器是一个趋势）。

混动车的工作基础原理很简单，就是前文所说利用效率较高高效区占比大的电机来辅助发动机工作，“以电节油”，例如：发动机在当前车速下工作的功率在30kw是最经济的，但是当前用户的踏板需求需要调用的功率需要达到50kw,此时电机输出20kw功率，以保证发动机可以在30kw经济点来工作；同理当前用户踏板的加速需求是20kw，发动机同样提供30kw的功率，多出来的10kw给发电机，将此部分能量储存在电池中以备后续使用，此时发动机始终处于一个经济的工作点，达到省油的目的，而电池作为一个储能池，时而充电时而放电，在整个过程中电池的SOC是个动态的平衡。

前面的数值只是简单介绍下匹配的大概原理,数值大小因车而异，实际上发动机和电机都是需要按照不同的工况并根据发动机Map、电池SOC及充放电功率mapping、加速踏板深度、当前车速等参数进行控制的

怎样保证整车整个能量流效率最高来保证省油省电呢？

还是要经过很多轮计算的，计算发动机在高效区工作带来的效率提升以及在此点工作下电机发电效率和电池充放电效率等系统带来的效率损失进行取舍，以寻求最优解，过程中还要充分考虑NVH，驾驶性等问题，当然也需要权衡动力经济性和其他性能之间产生矛盾。

电池如何达到动态的平衡？

因为驾驶员的实际使用场景和驾驶习惯不是一成不变的，电池不可能达到一个绝对的平衡，因此需要发动机的输出功率在不同的电池SOC的情况下在经济曲线上插值变化，SOC较低，电池多充电少放电，SOC较高时，电池少充电多放电。

以上就是简单描述下混动车型工作的一个大概机理，实际上在做整车策略开发时候，需要动力经济性、策略、NVH、标定、热管理等相关工程师反复沟通确认，甚至是争论才能制定完成的，这是一个浩大的工程。

2、几个典型的混动系统基本工作逻辑介绍

2.1 串联式混合动力（也叫增程式纯电动）

代表车型：理想one，宝马I3，日产NOTE

由上图可知，发动机是和路面解耦的，无任何机械连接，无论是在任何车速下，发动机都可以以任意转速和功率工作，因此作为增程器的发动机的工况热效率会比其他HEV或PHEV的发动机匹配效率会高一些（车速和扭矩双解耦，其他混动是扭矩单解耦），但是发动机由于无法直驱车辆，驱动能量链过长，过程中的效率损失会更大（发动机效率高，但是整个动力传动不一定高）。

在纯电模式下发动机不启动，电池提供功率驱动电机实现纯电行驶，此方式和纯电动车完全一致，不再赘述。

在增程混动模式下，发动机根据当前需求功率、电池电量、电池充放电能力确定工作功率,同时以当前功率下最优经济转速进行工作，虽然能量链较长，但是发动机经济点带来的优势是大于发电机以及驱动电机的效率损失的。

所以说串联式混动车辆在频繁加减速的城市工况下相较燃油车的经济性优势明显（没有频繁反复的换挡、减少了低转速大扭矩等低效率工况的出现，同时还伴随着能量回收），但是由于发动机在中高速匀速驱动时，本身已经可以处于经济点，而上图中我们可以看到，串联式混合动力发动机无法直驱车辆，必须通过发电机电机驱动车辆，中间过程是有效率损失的，同样的驱动功率需求下，发动机的功率较高，因此串联式混合动力在中高速巡航工况下不省油！

串联式混动的优势在于，在绝大部分使用场景的城市工况下较省油，纯电的驾驶体验，加速顺滑无顿挫；但是在中高速循环工况下能耗偏高。

日产NOTE：中型发动机+小型功率型电池

优劣分析：

• Note搭载一个1.5kwh的功率型电池，假设放电倍率可达到20倍，大约可以提供30kw的放电功率。因此Note的发动机为主要动力能量来源，电池只是作为辅助，两者叠加大约提供80kw的功率，恰为驱动电机的最大功率，输出功率较低，整车动力性不会很好。
• 同时此种动力配置，在一些性能需求的工况下，发动机需要提供较大功率，发动机声压级较高，NVH表现会较差。
• 电池电量较少，没有纯电里程！
• 而且SOC变化会更为频繁，伴随着发动机的启停也会频繁而且预期不可控，驾驶和乘坐感受较差。

毕竟Note是一个小型轿车，电池小，车子轻，成本低，本着经济性优先的定位还是可以的！

BMW I3增程版:大型电池+小型发动机

I3增程版采用的是33kwh电池+125kw驱动电机+28kw两缸发动机。

I3增程版的逻辑就是简单粗暴一些，就是电池尽量使用至较低的SOC（表显6%-7%左右）以最大限度增加纯电里程，而发动机启动的意义就是提供几十公里的续航以便车辆可以行使到充电桩或者是加油站进行能源补给（油箱容积8L，考虑油泵安全油量预留，实际使用可能不到8L）。这样带来的优势就是纯电续驶里程较长，但是燃油里程较低，发动机功率较小，为保证电池SOC不过低，可能会限制驱动功率，性能一致性就会很差。同时发动机启动噪音很大！

但这可能就是I3对发动机的定位，只为增程！所以说就把I3当做一个纯电动开就好，正常充电，如果非要开到增程器启动那么你就默认了你可以接受车辆性能变差的。

理想ONE：中大型电池+中大型发动机

理想one采用的是40.5kwh电池+前后共240kw电机+96kw 1.2T发动机

理想one定位的是中大型豪华SUV，大电量电池、240kw的驱动电机加上接近100Kw发动机表明了：纯电里程我要，车辆性能我也要！我全都要！

当然有同学会说，1.2T的发动机相对这么大的一个车，还是太小了。当然不是！理想ONE增程器启动时，电池SOC保持的也是相对较高的一个水平，此时电池的放电功率还是很大的，电池加上发动机可以提供的功率可以完全满足用户的使用了,不会有性能衰减。所以说理想宣传的纯电里程180Km=150km+30km.这30km就是为了保证车辆性能和SOC保持预留的电量。当然如果最后油箱没有油了，这个电量也是可以放出来的，这个是和I3的最大差别。

也有同学会说，如果车辆还是主要靠着电池放电，那电池电量会不会掉到很低的一个点，那车辆性能还是会变差的。理论上这个是对的，其实所有混动的车都是这样的一个情况，只要电机需求功率大于发动机可以提供的功率，势必就会有电池功率损耗，电池电量就会下降。哪怕是唐DM搭载2.0T发动机，百公里加速可以做到4.9S，但是如果这么一直反复加速下去，电池也会掉电的，也是无法一直维持4.9S的加速的。所以这个是混动车的共性问题，只是发动机功率越大则越会减少SOC降低的几率而已。

理想one官方公布NEDC能耗是20kwh/100km,我们可以估算一下，如果用户日常使用的驾驶强度哪怕是NEDC的1.5倍（大部分人日常驾驶应该没这么多），那能耗也就是30kwh/100km，平时使用平均车速按30km/h算，平均功率也就是10kw左右，加上PTC或者是压缩机也就是15kw左右。这么来看一个理想one的发动机支持用户日常使用或者短暂的暴力工况是没问题的，如果说用户就是喜欢一直暴力驾驶，喜欢连续几十次加减速，那么我只能告诉你，混动车可能不适合你。

理想one和Note以及I3相比：空间大，配置高，电量多，带来的就是里程长，性能及性能一致性好等优点，同时也会带来质量重，阻力大，成本高的缺点。而理想one定位为一个豪华中大型SUV，这种取舍无可厚非。能量是守恒的，鱼和熊掌不可兼得，明确车型定位做好取舍才是最重要的！不能因为宝马X7比长安奔奔能耗高就说宝马X7比不上奔奔的，买车要明确自己的需求。

2.2 串并联式混合动力

代表车型:本田雅阁hybrid 三菱欧蓝德PHEV

由上可见，串并联结构就是比串联结构多了一个连接方式：发动机可以通过离合器的结合直驱车轮（很多时候串并联为了集成化设计，发电机减速器，驱动电机减速器，发动机直驱减速器及离合机构都集成在一个减速机构内，例如GKN的多模混动变速器）。上文提到过，串联式混动动力在中高速巡航工况下由于能量链过长，在省油方面没有优势。并联式混合动力就是弥补了串联式混动的这一缺点，在中高速车速下，当车辆处于巡航稳态工况，发动机直驱的离合器结合，使得发动机可以直驱车辆。（由于在串联模式下和串联式混合动力一模一样，下文就不介绍了，只介绍下并联模式）

1、为什么要达到中高速才可以？

因为在中高速工况下，发动机转速才会工作在经济区，一般发动机直驱档速比大小和常规车直驱档或者超速档的速比相当。

2、为什么要在巡航工况下才可以？

巡航工况是稳态工况，离合器前后转速差较小，此时离合器结合才不会产生顿挫感。一般在稳态持续一段时间离合器才会结合，之前发动机需要调速以减少离合器前后转速差，当转速差在一定范围内才可以结合，同时扭转减震器可以帮助减少顿挫。

例如欧蓝德phev的策略，就是当车速达到60km/h以上时，且控制在此车速下巡航3-5S，此时发动机离合器结合，为发动机直接驱动模式；当踏板开度发生较大变化时，此时发动机离合器断开，驱动电机介入驱动，进入纯电增程驱动模式。

模式切换策略和电池SOC、充放电mapping、车速、发动机转速、发动机水温、加速踏板开度等参数都相关。要考虑发动机启动点，发动机最低工作时间，高低温工况电池充放电功率等情况，需要细化逻辑及标定。

本田雅阁hybrid：中型发动机+小型功率型电池

雅阁hybrid采用的是：2.0L阿特金森107Kw发动机+1.3kwh功率型电池+135kw电机。

参数和表现类似于日产Note，没有纯电里程，就不再赘述了。

三菱欧蓝德PHEV：中大型发动机+中型电池

三菱欧蓝德采用的是：2.0L 87KW发动机+12kwh电池+前后共120kw电机

三菱欧蓝德PHEV参数和表现类似于理想one，但是动力性上理想是有明显优势的，同样不再赘述了。

雅阁hybrid和欧蓝德PHEV原理基本相同，只是结构上有差别：雅阁是同轴布置，欧蓝德是平行轴布置。

文章未完待续，且听下回分解！