混动技术到底哪家强？我们这次居然“直线超车”了！

原创电动车公社 2022-05-16 23:59 1616浏览 0评论 0点赞

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大家好，我是电动车公社的社长。

前段时间，有好几位小伙伴都在评论区留言，想知道几家自主品牌的混动车型到底该怎么选。

当然，在比亚迪4月销量再次突破10万台之后，也有小伙伴直呼别让比亚迪一家独大。

比亚迪：阿嚏！听说有人在cue我？

但要说其他国产混动没抓紧，还真有点冤枉他们。

最近这一两年，自主品牌就好比“下航母”一样，疯狂推出混动技术。手里没捏着点混动技术，都不好意思跟友商打招呼。

除了比亚迪的DM-i超级混动之外，还有吉利的雷神混动、长城的柠檬混动、奇瑞的鲲鹏混动、长安的iDD混动等等。而最离谱的广汽，手里居然捏了两套混动系统……

好家伙，这内卷也没有这么卷的吧？

而且这几家混动技术的表现，也完全颠覆了人们对自主品牌的刻板印象，一点都不菜。发动机热效率是一个赛一个地高，油耗也是一个赛一个地低。

社长简单翻了一下参数，发现在前几年说自己是混动第二、就没人敢称第一的丰田，单论省油，竟然还不如上面这几家！

纯电领域喊了多年的弯道超车，似乎都还在超越过程中。到了混动系统这，怎么我们直接就直线超车了？

真说起来，混动技术到底哪家强？

这一切，还要从混动系统的原理开始讲起。

（今天的内容会有些硬核，我尽量用最通俗易懂的方式来跟大家讲明白）

01. 燃油车最大的短板：发动机

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汽车工程师们之所以要这么大动干戈，其实是因为发动机有自身无法避免的缺陷。

最重要的一点，是量产汽油发动机的效率（也被称之为热效率）目前还无法达到50%。

这也就是说，有至少一半的汽油都会变成热量散发到空气中，这既不经济，也不环保。

而且即使是同一台发动机，在不同的工况下，它的工作效率也有着天壤之别。

我们平时听车企宣传的什么41%、43%热效率，那都是最高热效率。这个最高点往往不能维持很久，甚至用转瞬即逝来形容都不为过。

那么，发动机的热效率最低会低到多少？

我们以丰田凯美瑞/亚洲龙上的这台A25A发动机为例。虽然它的最高热效率能达到40%，但在低功率区间的热效率还不到22%，5L汽油里有4L都被白白烧掉了！

正因如此，工程师们才发明了变速箱。

在同等功率输出的前提下，发动机能从40N·m@2500rpm（1挡）变成100N·m@1000rpm（3挡），热效率也由此从27%提高到了35%，能省接近四分之一！

要是红线转速这种超级费油的工况，省一半都不是没可能。

而发动机“效率低”，其实还有另一层因素。

我们在等红绿灯、或者停在路边等人的时候，只要“点火”了，发动机就会烧油。但这时车可是没挪一步，也就是说热效率为0！

为了解决发动机的缺陷，就轮到发动机的老朋友——电机出马了。

说它是老朋友，是因为早在一百年前的燃油车上，人们为了免受“手摇点火”的辛苦，发明了把发动机从0转速带到怠速转速的起动机。

而这个起动机，正是由电驱动的电机：

这时，汽车工程师们灵机一动：既然电机能把发动机带到怠速，那为什么不把电机做大做强、让它干发动机不擅长的工作呢？

于是，混动系统的雏形，逐渐出现了。

02. 发动机的好朋友：电机

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俗话说得好，一口吃不成个胖子

。

在汽车发展史上，电机逐渐取代发动机的地位，也是一步步来的。

最早，还得追溯到距今已有50年的1970年——

当时的丰田，就曾经尝试加强起动机，从而让它能更频繁、更快速地启动发动机，使得汽车能够在停车1.5秒后主动熄火并重新启动，这也成了自动启停技术的雏形。

这项技术仅凭怠速停机这一项就能够节油10%，在当时来说可是一个不小的数字！（现在也是）

但随着1973年石油危机、以及排放法规的影响日益深入，这点节油效果越来越不够看。在这段时间里，所有车企都开始疯狂研究到底怎么搞发动机，才能省油。

这时，一个重大的利好消息出现了：镍氢电池和锂离子电池先后问世，一举让电池大步迈进了新时代。

由一个个小电芯先串联、后并联组成的大电池包，能够提供比铅酸电池更高的能量密度。更高的放电功率。

也让大功率电机取代发动机，成为汽车的动力来源有了可能性。

这样一来，发动机在低效区间完全可以停机，低速区间几kW最多几十kW的驱动功率，对电池电机来说也是毛毛雨。

到了车速跑到中高速、热效率提高上来之后，发动机再启动，用来驱动车轮。

在发动机输出功率高、或者电池电量低的时候，发动机还能给电池充电。

这就形成了一个完美的闭环。

但要想设计出一套合格的混动系统，可不只是在燃油车的基础之上增加电机、电池那么简单。

工程师们不仅要确定电池、电机的大小和布局，还要控制热管理和电池安全，而且还得考虑到发动机和电机协同工作的稳定性。

毕竟混动系统有至少两个动力源，还要考虑到变速箱挡位。

这就好比一个四元N次方程，发动机、变速箱、电机、电池中哪个未知数变了，整个公式的结果都会发生变化。

如何针对每一个常数，都找出这个方程所对应的最优解，也是一个大工程。

就像往一个现成的乐高成品里硬塞进去好几块新积木，还得保证积木不倒，这可是难倒了工程师们。

所以直到1997年，“说自己混动第二，没有人敢称自己是第一”的丰田才推出了第一台混动车型——丰田普锐斯。

而此时距离电机开始辅助发动机，已经过去了接近30年。

但这台车的造价，却一点都不低。算上研发和制造成本，一台车要卖到3.2万美元，基本已经摸到了豪华车的门槛。但售价却仅有1.7万美元，卖一台要亏接近一倍！

当然，同期的电动车通用EV1也是一个样，但通用的玩法更狠：干脆不售只租，租期到期了就回收销毁。这又是另一个故事了。

如果对这个故事感兴趣的话，戳这里：这家百年车企曾经破产倒闭！如今却扛起了新时代的大旗？

直到今天，如果一台车既有燃油版、又有混动版车型，混动的价格也往往要比燃油版高出不少。

而且不管是丰田大众这类合资品牌，还是长城比亚迪这类自主品牌，都是如此。

03. 混动系统的大难题：变速箱

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丰田的混动之所以会卖这么贵，除了电池、电机本身需要占用一定的成本之外，更重要的原因，其实是变速箱。

要知道，燃油车的自动变速箱在某些极端状况下，效率甚至有可能会低于50%！

没错，车企们宣传的那个传动效率，也是最高效率

。

为了让起步和换挡的时候能够更加平顺、也减少不必要的磨损，发动机和自动变速箱必须软连接，因此要增加液力变矩器之类的传动机构。

再加上齿轮摩擦、液压机构等都会有传动损耗，最高传动效率能超过90%都已经算高效了，所以燃油车才会有曲轴马力和轮上马力之分。

但就是这么个影响效率的东西，居然会是某些家用燃油车里最贵、也最复杂的零部件，地位甚至比发动机还要高！

所以，混动工程师们开始对变速箱“先下手为强”，而下手的深浅，也从侧面证明了混动系统的技术含量。

（丰田的那套混动系统，变速箱用上了行星齿轮组，非常复杂）

混动系统中最简单的，就是彻底不要变速箱的增程式，也就是单纯的串联：

增程式车辆的发动机不参与驱动车轮，发动机也基本维持在高效区间，它唯一的作用就是发电。

因此，只需要配备电机使用的1挡变速箱，在变速箱上极为高效。

还记得社长刚才举的四元N次方程的例子吗？

增程式就好比把四元给简化成了二元……只剩两个未知数了，这题不就好做了嘛！

从这个角度来看，增程还真就好比一台电池更小的纯电动车，用省下来的成本和空间换了一台发动机和油箱，它还真不是油车。

平时，能当做纯电动车来开；出远门的时候可以加油，来提高补能效率和续航能力。

但从不好的角度来看，由于发动机不参与直驱，发动机产生的动力要先转化成电能、再转化成机械能，所以会多一次能量损耗。

因此如果纯跑高速的话，增程式甚至要比同级别的燃油车还要费油，而且费不少。就比如理想ONE纯跑高速下的油耗要接近10L/100km，比其他C级SUV高了近20%。

这也是为什么一年以前，大众中国CEO冯思翰批评增程式电动车“没有想象中那么环保，是最糟糕的解决方案”的原因。

既然增程聊过了，社长再给大家简单介绍一下还有什么混动形式，它们又都有什么优缺点。

04. “魔改”燃油车：单/双电机并联型

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有没有相对环保、又特别简单的方案呢？

工程师们想了个简单的办法，就是保留原有的发动机和变速箱不变，在燃油车的基础之上直接增加一个或多个电机、以及给电机供电的电池，也就是单/双电机并联型。

最典型的例子，就是大众帕萨特PHEV、宝马5系PHEV这两台“政策绿牌车”。

而根据并联的位置不同，也把电机分为P0、P1、P2、P3和P4电机。数字越大，距离发动机就越远，输出功率也会越高（大多数情况下）。

那P0-P4都是什么意思，它们又起着什么样的功能？在这里，照搬一下@王元祺的结论：

总结一下，P0电机单纯是为了启停功能、节约停车油耗用的，也能提供动能回收；

P1电机多了辅助驱动功能，一般48V轻混车型会用到它；

P2电机开始才是真正的驱动电机，但仅仅是简单粗暴地把它加在发动机和变速箱之间。大众、宝马、英菲尼迪等混动系统（不一定是绿牌），都是最典型的P2电机；

P2.5电机其实就是把电机整合进变速箱，能够获得变速箱放大扭矩的效果。但因为系统复杂，调校难度比较高，一般不太常见；

P3电机相当于更“深入直接”的P2电机，跳过了变速箱、直接连接在输出轴上。像早期的比亚迪秦DM、本田的i-MMD，就是P3电机；

而P4电机是完全独立于发动机变速箱的，比亚迪唐DM、沃尔沃的T8混动，都是P4电机。

无论是电机布局在哪里，它的地位都是发动机的辅助，只不过在省油和提升动力两者之间有所取舍。

所以单/双电机并联型混动的本质，其实还是一台“加强版”的燃油车。

05. 魔改”变速箱：双电机功率分流型

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最为复杂的，还得说是丰田。

丰田直接舍弃了燃油车原有的变速箱，换成了一套超级复杂的行星齿轮组，并且配上了2个电机来辅助发动机运行。

这么做的好处，是把省油效果一举拉到了50%以上！

这种方式，也被称之为功率分流型。它的原理看似复杂，但理解起来并不难。

最外面的大圆是外齿圈，连接车轮的它，也连接着负责动力输出的2号电机。

在低速状态下，2号电机可以单独工作，实现纯电行驶。

减速时候，在深绿色太阳轮上的1号电机可以反转，来进行动能回收。

发动机则是连接在后方浅色的行星架上，通过与太阳轮、外齿圈啮合的深黄色行星轮，来和太阳轮、外齿圈组成了三个同心圆。

于是，外齿圈（车轮）、行星轮（发动机）、太阳轮（1号电机）这三者就变成了一个三元一次方程组——

只有其一转速固定的时候，另外两者的转速可以任意转换。只有两个未知数都确定的时候，第三个未知数才有解。

这也就是说，发动机和车轮之间的传动比可以无极变化，比传统变速箱输出更加平顺，也因此被命名为E-CVT。

而这，就是发动机功率分流的雏形：

发动机的输出功率会被行星齿轮组分成两部分，一部分走机械路径，传递给车轮；

另一部分走机电路径，通过1号电机回收成电能，再由2号电机辅助发动机进行功率输出。

看起来，这套混动系统已经达成了最初的设想，让发动机能够尽可能维持在高效率区间。但实际使用起来，却有一个最致命的问题。

丰田的HEV由于电池电量比较小，也没办法在发动机高效运转的时候储存太多的电量。

这也就导致了在中高速工况、发动机高效运转一段时间之后电量会很满，就不得不熄火，用纯电来运行。

这时，由于“同心圆”作用、以及出于发动机介入平顺的考虑，电机要带动发动机内部的活塞高速运转，无形中增加了行驶阻力、降低了效率；

而且相比于纯机械连接，这种功率分流成电能存储进电池、再由电机输出成动力的行为属于能量的第二次转换，损耗也会增加。

因此丰田THS系统跑高速的效率虽然比燃油车好，但某些时候甚至比增程还低！

毕竟增程只需要一次转换（不及0次转换的直驱），还没有发动机阻力。

所以丰田的混动，只能说是“在非高速路段非常省油的燃油车”，这也给了我们自主品牌在工信部油耗上直线超车的机会。

当然功率分流型也不只丰田一家，通用等企业也有另一种构型，今天就不在这里展开了。

06. “变种”最多：单/多电机串并联型

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说变种最多，是因为它的方案实在是太多了——

发动机有自吸有涡轮，变速箱上有1挡、2挡、3挡、6挡，电机上有单电机、双电机甚至三电机，电池也有40kWh大电池、9kWh小电池等等，不一而足。

大家想看哪家的技术分析，欢迎在评论区留言。

今天社长先挑了4台自主品牌的插混SUV，简单列了个表：

这部分的原理，由于篇幅有限，社长今天就不在这里讲太多了。

总之，它兼顾了增程式（串联）和“魔改燃油车”（并联）双方的优点。

在低速状态下是串联运行，尽可能用电来驱动车辆，发动机随时处于高效区间；

高速状态下则是并联运行，发动机可以和车轮纯机械连接，提高效率。

而且在纯电运转和动能回收状态下，也没有功率分流型的能量二次转换问题，总体效率是最高的。

而唯一的难点，仅在于发动机热效率。

这一点不得不提，我们的自主品牌能够技术井喷，离不开一家名为AVL的公司的帮助。这个话题，我们下次有机会再聊。

有了AVL的燃烧包之后，我们的自主品牌才在热效率上迅速突破，这才在同级别车型的油耗上反超了丰田、本田。

而且相比之下，由于它的兼容性和扩展性最强，也和能上绿牌的PHEV最配。

毕竟隔壁的丰田PHEV卖得很贵，电池包还要占用车内空间；本田不仅性能变差了，连油箱都缩水了……

无论是纯电续航、油耗、还是空间，目前来看还是自主品牌最香。

但这种混动也不是没有缺点。由于系统零部件多、比较复杂，会在一定程度上提高成本、影响售价，可靠性也比较依赖品控。

07. 写在最后

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如果能耐住寂寞、看完这五千多字，相信你已经对混动系统有了最基本的了解。

然而关于大家对“混动技术哪家强”的争议，说实话，也没有一个绝对的定论。

一方面，混动非常吃发动机。热效率差1%，放到实际的油耗体验很有可能会差5%，因此我们的自主品牌也在大力研发发动机技术，都在飙热效率。

所以抛开发动机谈混动技术的含金量，其实是在耍流氓。

另一方面，不同的混动技术也有不同的侧重点，也会在油和电中间采用不同的比例。

所以如果真的深究“工信部同样是3.8L/100km的馈电油耗，到底哪台车油耗更低？”这个问题，可能只需要实测才能知道。

毕竟每个人的驾驶习惯和驾驶工况都不一样。有些大脚开省油、有些温柔开省油；有些市区开省油，有些高速开省油……不能一概而论。

但其实实测的差距，并不会很大——0.2L/100km，已经是一个比较大的差距了。

所以关于小伙伴们问“选车怎么选”的问题，比起挑混动系统来说，不如去看看车其他的部分，比如性价比。

毕竟这个世界上没有不能买的车，只有不能买的价格。

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