浅谈国产双电机DHT混动(比亚迪/长城/广汽/奇瑞/东风)的技术异同

【转】浅谈国产双电机DHT混动(比亚迪/长城/广汽/奇瑞/东风)的技术异同 (mysmth.net)

浅谈国内混动技术(3)：国产双电机DHT混动系统(比亚迪/长城/广汽/奇瑞/东风)的技术异同及其发展意义

☆

引言：

如之前帖子所述，在国家政策引导下，“十三五”期间，国内各家车企逐步开始研发新一代混动专用技术平台——“双电机同桥耦合DHT混动系统”（以下简称为“双电机DHT混动”或者“DHT混动”）。在2021年这个“十三五”与“十四五”交替的时间节点，已经有(1+4)家车企公布了“双电机DHT混动”车型的落地量产/预量产计划。

这其中，1家已经实现车型量产交付（比亚迪），另外4家已经发布车型预量产计划（长城、广汽、奇瑞、东风）。

其它还有一些企业虽然也在研发双电机DHT混动系统，但是目前还没有进入车型预量产阶段（包括但不限于：吉利、五菱、一汽、北汽等）。

对这些还没有进入预量产阶段的企业暂不予详细讨论，以下主要针对(1+4)家已经进入预量产/量产阶段车企的双电机DHT混动系统，比较它们的技术异同。

一、新一代混动专用技术平台——“双电机DHT混动系统”的识别特征与技术优势是什么？

1. 新一代双电机DHT混动系统的特点是什么？ 新一代双电机DHT混动系统，是采用混动专用的效率型发动机、高密度高效率电机作为两种基础动力源，并对发动机、电驱动的MAP特性进行针对性研发设计，然后基于发动机、电驱动的MAP特性对VCU/HCU的动力控制策略/软件算法进行全模式优化， 从而使发动机、电机这两个动力源的高效区在WLTP全工况区间可以尽量实现无死角交叉覆盖。

2. 新一代双电机DHT混动系统有哪些特征？ 包含以下几点特征： ①采用混动专用发动机（阿特金森/深度米勒循环发动机），峰值热效率和高效区范围远比燃油平台发动机更出色； ②采用两个扁线/油冷/高速电机，功率密度、扭矩密度、峰值效率、高效区范围、损耗等特性远比普通圆线电机更出色； ③双电机同桥共箱、高度集成化耦合； ④混动控制软件算法中同时包括发动机独立驱动、电机独立驱动、(发动机+电机)串行驱动、(发动机+电机)并行驱动这4类对应不同速域/功率工况的高效模式。

3. 如何运用(一.2.)中的方法对各款混动平台进行识别？

举例： (1) 第一类例子： 广汽GMC第一代混动、上汽EDU第一代混动、PSA HY2/HY4混动、比亚迪DMp混动、长安CS75 PHEV（不属于长安蓝鲸混动序列）虽然都有两个同桥电机， 但是广汽GMC第一代不完全满足(一.2.①)、(一.2.②)条件，上汽EDU第一代混动不满足(一.2.①)、(一.2.②)条件，PSA HY2/HY4混动、比亚迪DMp混动、长安CS75 PHEV不满足(一.2.①)、(一.2.②)、(一.2.③)条件，所以它们不是新一代双电机DHT混动系统， 它们的量产车型的实际馈电能耗没有明显优于燃油车（混动车型的能耗/碳排放评价方式见第五节内容）。

(2) 第二类例子： 上汽EDU第二代混动、长安蓝鲸混动、吉利epro混动、大众/奥迪/宝马/奔驰车型的混动系统是P2/P2.5单电机架构，它们不满足(一.2.①)、(一.2.②)、(一.2.③)、(一.2.④)条件，所以它们不是双电机DHT混动系统， 它们的量产车型的实际馈电能耗没有低于甚至高于燃油车。

4. 为什么新的碳排放政策会逐渐淘汰落后的混动平台技术？为什么新一代双电机DHT混动更能满足碳排放政策趋势？

2020～2021年，国家标委会、工信部、财政部相继发布了一系列与混动车型相关的新国标与新政策，并从2021年1月～10月相继开始生效。

在新政策中，对混动车型的能耗/碳排放水平明确提出以下要求： ①混动车型的CS模式油耗要低于同级别燃油车型的70%； ②混动车型的CD模式电耗要低于同级别纯电车型的135%； ③混动车型的(CD+CS)模式综合油耗要低于同级别燃油车型的45%。

翻译成通俗的语言就是： 在不充电、只加油的情况下(等同于燃油车的使用方式)，混动车型必须要比同级别燃油车节能/减排30%以上； 在又充电、又加油的情况下(通过国家交通监控大数据进行多函数算法拟合的使用方式)，混动车型必须要比同级别燃油车节能/减排55%以上。

同时，2021年新国标对于燃油车/混动车型的能耗测试方法比旧国标更严苛（见第五节内容），厂家进行油耗“虚标”的空间更小，采用落后技术的混动车型的“欢乐表”现象会逐渐现出原形。 而新一代双电机DHT混动如(一.1.)～(一.2.)中所述，它具备更优秀的降低碳排放/降低能耗的技术潜力，更能满足越来越严苛的碳排放政策；同时它在动力、平顺、NVH三个方面的表现更优于燃油车/其它类型的混动架构，所以也更符合消费者的实际利益。 所以，新一代双电机DHT混动技术会逐渐取代燃油车及其它落后的乘用车混动技术。

5. 国内车企的新一代双电机DHT混动系统何时开始正式出现？

如引言及(一.1.)～(一.3.)所述，国内车企的新一代双电机DHT混动系统，十二五期间个别企业开始自主研发，十三五期间在国家政策指引下大批车企进入集中研发阶段，在十三五末期至十四五开端的2021年，国内各家车企的新一代双电机DHT混动系统逐渐开始量产上市。

二、国内车企的新一代双电机DHT混动系统分别是什么？

(1)已量产/预量产的车企： 比亚迪：DMi混动； 长城：柠檬DHT混动； 广汽：绿擎混动-GMC第二代； 奇瑞：鲲鹏DHT混动； 东风：马赫DHT混动。

(2)尚未SOP的车企（预计最早于2022年量产）： 五菱：菱擎DHT混动； 吉利：GHS第二代混动； 北汽：魔方DHT混动； 一汽：尚未命名。

特别点名： 有两家国内车企目前仍然处于梦游状态，尚未开始自主研发或者尚未重点研发新一代双电机DHT混动系统： ①长安：长安蓝鲸IDD混动平台坚持迷信欧洲的落后单电机架构，坚持拿来主义一百年不回头； ②上汽：上汽EDU第一代混动平台采用简陋版的双电机DHT架构，如果它沿着这条路线继续研发，那么现在也差不多可以做出满血版的双电机DHT混动。但是上汽却自废武功开起了历史倒车，它的EDU第二代混动平台反而去拣起了落后的P2.5单电机架构。

三、这五家(预)量产车企的双电机DHT混动系统的相同点是什么？

1. 这五家车企的DHT混动系统都是由同桥双电机直接集成后与发动机进行动力耦合，从而实现A1-发电机独立直连驱动、A2-电机独立直连驱动、A3-(发动机+电机)串行驱动、A4-(发动机+电机)并行驱动这4种动力源耦合模式，最大化地利用发动机、电机的不同高效区特性对全工况区间进行交叉覆盖。

与这一类混动系统架构形成对比的，是另外两类混动系统：

①单电机Add-on混动系统及其变种结构： 包括P0单电机、P1单电机、P2/P2.5单电机、P3单电机，以及(P0单电机、P1单电机、P2/P2.5单电机、P3单电机)+后桥P4电机的变种结构。 这种混动系统无法全部实现A1～A4这4种动力源耦合模式，或者无法在发动机/电机的高效区分别实现这4种模式。

吉利/领克epro混动系统、长安蓝鲸IDD混动系统、上汽EDU第二代混动系统、大众汽车混动系统、宝马汽车混动系统、奔驰汽车混动系统都是属于这种类型。

②单增程式混动系统： 只能实现A2、A3这2种动力源耦合模式，无法让发动机、电机的高效区交叉覆盖全工况区间。 岚图free、赛力斯sf5、理想one都是属于这种类型。

附图13显示了双电机DHT混动系统在车辆能耗方面提高系统能量利用率的能力。

2. (比亚迪/长城/广汽/奇瑞)这四家的DHT混动系统都采用了扁线/油冷/高速电机，实现了电机的小型化、高效化、低损耗，电机功率密度高达5.6～6kW/kg，高效区从双85%到双90%以上。电驱动系统也做到了高度集成化，双电机的电控器不但与电机集成，而且从控制板层级已经合为一体，共用冷却系统。 暂时的掉队者：由于种种原因，东风的双电机DHT混动系统暂时没有采用扁线电机，预计它在后续的改型中就会使用。

与之形成对比的是，采用另外两类混动系统的车企绝大多数都是使用较低效率、较低密度的圆线电机；有的车企还在使用分体式电驱动产品，还没有做到最基本的电驱动三合一水平。

3. 这五家车企的双电机DHT混动系统都采用了混动专用发动机，包括阿特金森发动机与深度米勒循环发动机，热效率在40%以上，BSFC最优值190～220g左右，排量1.5～2.0L。 （广汽、东风的满血版混动专用发动机预计今年底前开始量产，长城、奇瑞的满血版混动专用发动机预计今年底至明年开始量产。）

4. 这五家车企的双电机DHT混动系统都能同时兼容HEV、PHEV车型，同时兼容两驱（前桥DHT双电机）/四驱（前桥DHT双电机+后桥P4电机）车型。

四、五家车企的双电机DHT混动系统的区别是什么？

1.最大区别： 这五家国产双电机DHT混动系统采用的动力传输档位路线不一样。

在动力传输方式上，双电机DHT混动系统分为3个大类、4个小类：

(1)第一大类：单档传输路线 发动机、电机两个动力源都只有1个动力传输档位。 代表：本田i-MMD混动，比亚迪DMi混动，东风马赫DHT混动，五菱菱擎DHT混动； 该类型的拓扑示意图见附图1。

(2)第二大类：无级传输路线 发动机、双电机三个动力源由行星齿轮组进行耦合，通过功率分流对三个动力源实现无级动力传输。 代表：丰田THS混动，通用voltec混动； 该类型的拓扑示意图见附图2。

(3)第三大类：多档传输路线 发动机、电机两种动力源有2个以上动力传输档位。

根据换档结构的不同形式，这一大类下面又包括两个小类： ①第一小类：同步器换档结构 采用同步器、同步环、拨叉、固定齿轮组进行换档； 代表：长城柠檬DHT混动，奇瑞鲲鹏DHT混动； 该类型的拓扑示意图见附图3(柠檬)、图4(鲲鹏)。 该类型换档结构的示意图见附图5。 ②第二小类：行星齿轮换档结构（拓扑结构中附加同步器组件） 采用行星齿轮组、离合器、制动器（拓扑结构中附加同步器组件）进行换档； 代表：广汽绿擎GMC第二代混动，吉利GHS第二代混动； 该类型换档结构的示意图见附图6～10。

（提示：奇瑞鲲鹏DHT的拓扑结构相当于是用两套离合器组件同轴连接后模拟实现行星齿轮组的效果：1号离合器组件的外毂与1号电机的转子及2号离合器组件的输入轴直接连接，2号离合器组件的2号输出轴再与2号电机的输出轴相连接，2号离合器组件的1号、2号输出轴又与输出齿轮相连接。）

2. 这一点最大区别在本质上意味着什么？(1)动力传输的平顺性不同： 单档传输类型的平顺性＞行星齿轮换档类型的平顺性＞同步器换档类型的平顺性；

(2)动力传输系统的零件复杂性不同： 行星齿轮换档类型的零件复杂性＞同步器换档类型的零件复杂性(档位越多,复杂性越高)＞单档传输类型的零件复杂性；

(3)动力传输系统的可靠性不同： 单档传输类型的可靠性＞同步器换档类型的可靠性＞行星齿轮换档类型的可靠性；

(4)动力源耦合模式的多样性不同： 行星齿轮换档类型的耦合多样性＞同步器换档类型的耦合多样性＞单档传输类型的耦合多样性；

在行星齿轮换档类型/同步器换档类型的DHT混动系统中，发动机、电机动力源可以有两种以上的动力输入模式； 在单档传输类型的DHT混动系统中，发动机、电机动力源有一种动力输入模式。

(5)DHT中两个电机的角色不同： 在单档传输类型的DHT混动系统中，1号电机、2号电机分别担当GM发电机、TM驱动电机的角色； 在行星齿轮换档类型/同步器换档类型的DHT混动系统中，1号电机、2号电机可以分别担当GM/TM、TM的角色。

(6)动力传输系统的档位数量不同： 这5家国产双电机DHT混动系统的档位数量分别是： 奇瑞鲲鹏DHT混动：单动力源3档，组合档位11档；（提醒：奇瑞在宣传中提到的“11档位”的概念是“组合档位”，也就是对于发动机、1号电机、2号电机这3个动力源，交叉组合之后共有11个“组合档位”；实际对于单个动力源来说，最大的档位数量为3档；将3个动力源混搭后，抽出了11个“组合档位”来使用。） 广汽绿擎混动-GMC第二代：≥3档； 长城柠檬DHT混动：2档； （单个动力源） 比亚迪DMi混动：1档； （单个动力源） 东风马赫DHT混动：1档。 （单个动力源）

3. 从四.2中，也就衍生出了以下区别：

(1)动力顿挫/闯动发生的概率不同： 行星齿轮换档类型、同步器换档类型的DHT混动系统，对于控制软件算法的要求很高，如果仿真计算与参数标定稍微有一点偏差，在转速/扭矩匹配/换档过程中就容易发生动力顿挫情况。

(2)对电机的MAP特性与峰值功率需求不同： ①在单档传输类型/同步器换档类型的DHT混动系统中，1号电机、2号电机的角色可以分别是GM电机、TM电机；此时，2号电机是主电机，功率大于1号电机，在100～160kW左右。 ②在行星齿轮换档类型/同步器换档类型的DHT混动系统中，1号电机、2号电机的角色可以分别是GM/TM电机、TM电机；此时，两个电机的功率都比较小，最大电机的功率在70～90kW左右。

所以，在第②种情况下的DHT混动系统对两个电机的MAP特性与峰值功率要求更低。

(3)DHT内部空间设计的难度不同： ①如四.3.(2)所述，四.3.(2).②情况下的DHT混动系统对两个电机的峰值功率需求更低，电机的体积可以更小，降低了DHT内部的空间布置难度。 ②在多档传输类型的DHT混动系统中，换档机构增加了DHT内部的空间布置难度。

(4)DHT混动系统的零部件成本不同：

①多档传输类型的DHT混动系统可以通过档位切换将较窄的特定高效区范围映射至较宽的工况区间，因此，它对发动机MAP特性和电机MAP特性的要求较低。相比之下，单档传输类型的DHT混动系统需要使用MAP高效区范围更宽广的发动机和电机。

如四.3.(2)所述，四.3.(2).②情况下的双电机DHT混动系统对电机的峰值功率要求更低。

所以，在多档传输类型的DHT混动系统中，发动机和电机的研发制造难度更低，成本也可以做到更低。

②在多档传输类型的DHT混动系统中，换档机构增加了零部件成本。

4. 简单比较①比亚迪DMi、②长城柠檬DHT、③奇瑞鲲鹏DHT这三家混动系统在结构上的效率潜力：(1)发动机直驱比例方面：②③可以通过档位变换将发动机直驱范围映射到较宽的速域，因此，③的发动机单独直驱比例＞②＞①；在①中，发动机+电机并联直驱的工况比例较多。(2)动力源效率损失方面：在①中，发动机、电机这两种动力源的动力传输路径都不经过换挡机构；在②中，发动机的动力传输路径需要经过换挡机构；2号电机的动力传输路径不经过换挡机构；在③中，发动机、1号电机、2号电机的动力传输路径都需要经过换挡机构；所以，在动力传输路径中，③的效率损失＞②＞①。(3)能量回收效率方面：在①②中，由2号电机执行能量回收功能时，能量回收路径不经过换挡机构；在③中，由电机执行能量回收功能时，能量回收路径需要经过换挡机构；所以，①②的能量回收效率＞③。

以上3个方面只是不同混动系统的效率差异“潜力”，至于能将这种“潜力”挖掘到什么水平，参见七.2.中内容，最终取决于各家车企的（3类硬件+1类软件）的水平。

举例：在第(1)个方面中，增加的档位可以扩展发动机介入直驱的速域范围，但“发动机何时介入直驱”这个角度并不会直接反映系统综合能量利用率的高低。比较准确的考察角度是“在给定的工况下，(发动机+电驱动)的综合效率是否做到了更优水平”。“(发动机+电驱动)在某一个速域点是否达到更优的综合效率”会直接影响到此时的系统能耗。换句话说，系统能耗的高低，是七.2.中的4方面因素综合作用的结果。

所以，在车型实际量产后，才能对各家车企做到的能耗效果做评估。

五、混动车型的能耗评价方式及五家车企的双电机DHT混动车型能耗情况

1. 如何对混动车型的能耗/碳排放进行横向比较？

PHEV车型的 “馈电油耗”≠“综合油耗”。 对于PHEV车型而言，按照“馈电油耗”口径进行横向比较才有意义。

PHEV车型的“综合油耗”与“馈电油耗”两个基础概念的辨析:

对于PHEV车型而言，“综合油耗”是没有实际意义的“虚假信息”。为什么是“虚假信息”？

因为“综合油耗”的计算公式是这样的：

“综合油耗”=“馈电油耗”×［ 25 ÷（ 25 + 纯电里程 ）］，其中“馈电油耗”以车辆发动机启动作为起始计算点，“馈电油耗”的台架行驶距离为11.04公里。

这个计算公式的两大漏洞是：(1)车型的纯电里程越长，折算系数就越低，“综合油耗”就能显得越小。(2)在NEDC测试工况下，对于那些先天性有高能耗缺陷的混动架构车型（例如P2单电机架构），车企可以在VCU软件程序中采取“调整发动机启动阈值”的做法来制造出“以未馈电状态冒充馈电状态”的作弊效果，从而降低在11.04公里台架测试里程中的真实“馈电里程”，从而降低被测试出的“馈电油耗”数据。（与2015年大众燃油车排放软件作弊事件的基本思路有异曲同工之妙）

PHEV油耗的这种“欢乐表”方法是利用了NEDC标准中的漏洞；所以在欧洲废止NEDC油耗标准后，就出现了两个有意思的现象：①欧洲车企的一些P2单电机混动车型被停售或者被取消了财政补贴资格；②欧洲车企再也不公布它们的P2单电机混动车型的“馈电油耗”，而只敢宣传那个账面上粉饰太平的欢乐表数据——“综合油耗”。

由于一部分混动车型尚未正式上市交付，所以目前它们还没有申报“馈电油耗”。在查阅厂家的宣传通稿时需特别注意甄别“馈电油耗”与“综合油耗”这两个不同的口径。

HEV车型的“综合油耗”口径 ≈ PHEV车型的“馈电油耗”口径。

2. 为什么说新版国标让混动车型的油耗登记值水分更少，对混动车型的节能水平要求更高？

2020～2021年，国家标委会、工信部、财政部相继发布了一系列与混动车型能耗标准相关的新国标与新政策，并从2021年1月～10月相继开始生效。

这其中，对混动车型的节能技术要求更严格的几个关键点是： (1)采用CD测试模式、CS测试模式代替旧国标的A状态、B状态； (2)采用WLTP多次循环测试方式代替旧国标的NEDC单次循环测试方式； (3)采用CS油耗代替旧国标的B状态油耗； (4)采用CD电耗代替旧国标的A状态电耗； (5)采用WLTP多循环的(CD+CS)模式“综合油耗”代替旧国标的NEDC单循环“综合油耗”； （CD+CS模式的循环测试方式见附图11） (6)采用更贴合实际驾驶工况的多系数能耗测算公式代替旧国标的简易单系数能耗测算公式。（混动车型的CD+CS“综合油耗”测算公式见附图12）

所以，在新国标实施以后，各家混动车型进行能耗“虚标”的空间被压缩，国标对于混动车型的真实节能技术水平的考核将更加严苛，那些油耗比燃油车还高的混动车型将逐渐被淘汰。

3. 五家车企的双电机DHT混动车型能耗情况 (1). 比亚迪DMi混动系统： A级轿车（PHEV）：亏电油耗3.8L A级SUV（PHEV）：亏电油耗4.4L B级SUV（PHEV）：亏电油耗5.3L

(2). 长城柠檬DHT混动： A-级SUV（HEV）：综合油耗4.6～4.7L A-级SUV（PHEV）：综合油耗0.8L A级SUV（HEV）：综合油耗4.9L （预计年底前量产）

(3). 广汽绿擎混动-GMC第二代： A级轿车（HEV）：综合油耗3.6L （明年中后期量产）

(4). 广汽绿擎混动-THS第四代： B级SUV（HEV/PHEV）：油耗5.5L （预计年底前量产）

(5). 奇瑞鲲鹏DHT混动： B级SUV（PHEV）：综合油耗