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2022年11月8日-10日，由中国汽车工业协会主办的第12届中国汽车论坛在上海嘉定举办。作为党的“二十大”召开后的汽车行业首场盛会，本届论坛以“聚力行稳蓄势新程”为主题，共设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+16个主题论坛”，以汽车产业的高质量发展为主线，与行业精英一起贯彻新精神，研判新形势，共商新举措。其中，在11月9日下午举办的“主题论坛5：多技术路线下的新能源汽车发展”上，北京航空航天大学教授、国家乘用车自动变速器工程技术研究中心副主任徐向阳通过视频发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录：
尊敬的各位领导、各位专家、各位同仁大家好！我今天报告的题目是混动汽车市场和技术分析，非常遗憾，因为疫情原因不能到现场跟大家进行交流。
今天报告的内容有三方面：
1、混动与电动将长期并存和战略互补
2、乘用车混动技术路线竞争格局现状
3、不同混动技术路线和技术性能对比，这也是我们近期的研究成果。
一、混动与电动将长期并存、战略互补。
从能源安全角度来讲，中国从2017年开始原油进口占比超过70%，我们需要发展新能源汽车，从资源安全角度来看，新能源汽车所需要的电池关键金属材料中国并不是非常富有，主要的金属资源，锂、钴、镍矿等等也都需要依赖于进口，如果从资源角度，完全研发纯电动汽车就会带来资源安全的问题。
从市场需求角度来讲，我们可以看到这些年来纯电动车高速增长，PHEV和HEV每年也在快速增长，2022年1到9月份PHEV比纯电动的HEV增长更快，比亚迪插电混动比纯电动销售也要多一些。
从产品本身特点来看，HEV、PHEV和EV各有各的使用场景，我们汽车使用场景非常庞大，有不同的场景和用户使用需求，单一的车型难以满足广大消费者对节能新能源汽车的需求。简单来说，我们从能源安全、资源安全、市场需求、产品特点等各个角度来看，我认为混动与电动会是长期并存，并战略互补的关系。
二、乘用车混动技术路线的竞争格局。
概括起来，混动技术发展经过了四个阶段：
1、1997年到2008年，丰田独领风骚，丰田依靠低成本的方案+专利壁垒，凭借先发优势占据龙头地位。
2、2009年到2016年，双田并驾齐驱，本田的竞争力逐渐凸显，丰田的优势逐渐被侵蚀，形成了双田竞争格局。
3、2016年到2020年，欧美韩加入，混动百花齐放，自主品牌逐渐形成竞争能力。
4、2021年开始，我们自主品牌实现突破，进入市场引领，超越双田，形成全新的混动时代竞争格局。
从技术路线来讲，日系，丰田THS是功率分流型，本田串并联I-MMD，日产是串联，美系是通用为代表，功能多模功能分流。欧系、韩系以AT、DCT、AMT做并联的混动为主，特别是P2。
中国是串联、并联、串并联功率分流各种技术路线百花齐放，多挡位串并联DHT创新方案实现从跟随到引领，混动作为技术品牌成为各大车企品牌营销的卖点。
国内DHT成为自主品牌混动技术创新重点，串并联、多挡化、双油冷高速电机；增程混动成为新造车势力进入新能源汽车领域技术路径，也开始被商用车所重视。基于AT、DCT、AMT的P2技术，曾经是我们国内乘用车技术路线研究热点，商用车也开始关注P2技术，为了满足新的节能油耗的标准。这张图给出了国内主要企业不同的混动构型，以及混动车型，这是一部分，我们国内混动方案比这还要更多。
三、不同混动技术路线的技术性能对比。
混动有并联和串联，也有混联，混联可以分为串并联和功率分流。不同的混动构型有不同的技术优势、特点，相对也有劣势。时间关系不一一讲。
对不同混动技术路线进行对比，北航ITRC团队基于模块化的混动系统性能评估工具，这个评价工具采用全局优化能量管理策略来消除能量管理策略对构型能耗的影响。不同的能量管理策略对能耗的管理差异非常大，通过最优的能量管理策略可以消除能量管理策略对构型的影响，以方便对不同混动构型的动力性和节能性进行评价。在这样的平台上，可以把不同类型车型的参数、不同的驾驶循环作为输入，按照全局最优的动态规划算法来进行评价。
基于这样的评价平台，北航团队做了大量的分析研究。下面介绍一下我们研究的结果：
1、我们对比了不同车型，在不同循环工况下，串联和串并联混动系统燃油消耗。A级车、B级车、C级车以及US-FIP75、WLTC、US-Highway。对比分析结果，可以得出比较明显的结论：
1）对三种车型在三种驾驶工况下的能耗进行综合对比，发现串并联混动系统燃油经济性明显优于串联混动系统。
2）在功率需求较大的高速驾驶工况下，串并联混动系统的节油潜力更显著。
3）对于A级车在城市工况内，串并联混动系统与串联混动系统的燃油消耗差异最小，但对于B级以上车型在高速工况运行，串并联混动系统与串联混混动系统的燃油消耗差异更明显。
需要说明的是，我们这个对比分析研究，是基于SOC平衡分析的结果。
根据不同车型不同工况下的串并联和串联的燃油消耗对比，可以得出这样的结论：从燃油经济性和排放的角度来讲，串联混动更适合小型汽车或者具有长续航里程的PHEV的车型，长纯电续航里程、城市行驶工况纯电行驶为主的车型适合串联混动。
另外，如果不同的构型在同一车型、相同的工况下，不同混动技术路线动力性和经济性的表现会是什么样的状况？
我们选择了中级车的整车参数，以及在仿真分析的时候发动机和发电机的特性和驱动电机的特性，以及需要满足的整车性能。分析了串联和串并联技术路线，串联参数包括发动机数据范围最小值、最大值、循环次数，发动机的最大扭矩、发动机的最大扭矩、电机的最大扭矩和最大功率等，以及串并联发动机、发电机和驱动电机的参数最大值、最小值以及循环次数。不同的参数组合构成了一个具体方案。通过对比，左下角是串联和串并联发动机的工况点和电机工况点。右下角是串联和串并联百公里加速时间和油耗，每一个点代表一组参数的百公里油耗。串并联的构型偏向左下角，越偏左下角动力性和经济性更好，所以我们可以得出基本的结论，串并联的动力性和经济性要好于串联的构型。
国内串并联的构型创新发展非常快，从单档的DHT到两档的DHT再到三档的DHT，我们也对比分析了串并联构型在不同档位下DHT动力性能和经济性能。这是我们在对比仿真分析的电机和发动机以及扭矩等等参数设计。结果重点看右下角的图，和前面的仿真结果一样，越往左下角的点对应的构型动力性和经济性就越好，发动机三个挡位的动力性和经济性最靠左下角，表现是最好的。可以得出这样的结论，综合动力性和燃油经济性，串并联的三档DHT优为两档的DHT，优于单挡的DHT。
我们也分析了DHT档位数量对串并联的经济性和动力性的影响。增加发动机的挡位对串并联动力性和经济性的影响。无论是一档、两档还是三档，如果发动机由一个挡位变成两个挡位燃油可以提升3.06%、3.1%、2.4%，如果发动机从两个挡位增加到三个挡位，燃油经济性提高0.8%、0.7%和0.82%。下面这个表，如果增加电机档位对燃油发动机的影响，我们可以看出来电机从两个档位增加到三个档位，燃油经济性可以改善1.02%、0.31%和0.43%。电机从一个档位增加到两个档位分别改善了燃油经济性的0.14%、0.18%、0.11%。我们可以得出这样的结论，我们增加发动机的档位和增加驱动电机的档位均可以提高燃油经济性，但发动机档位增加对于燃油经济性提升更大。
另外，随着发动机档位数量增多，我们发现增加发动机档位数量燃油经济性改善效果不太明显。比如，发动机从两档增加到三档燃油经济性只改善了0.8%，但是，从二档增加到一个档位可以改善到3.06%，我们可以得出这样的基本结论，增加发动机的档位对燃油经济性的贡献比增加电机档位更大，增加电机的档位对动力性的贡献要比增加发动机的档位贡献大。但是档位数量增加的贡献会随着增加以后效益减少，复杂度会增加。也就是说，如果想获得更好的燃油经济性，增加发动机的档位，如果想获得更好的动力性请增加电机档位，但增加挡位不论怎么说都会增加系统的复杂度。
我们也研究了P2构型在不同档位的动力性和经济性。右下图可以看出来，随着挡位数量的增加，增加档位对经济性提升效果越来越不明显，比如P26挡增加到7挡，燃油经济性改善只有0.218%，如果我们增加P2电机驱扭矩，可以看出显著改善了动力性，300NM比200NM的动力性百公里加速可以提高2秒。增加P2电机扭矩可以明显提高动力性，增加P2构型档位对燃油经济性的贡献是有限的。从这个角度来讲，如果要做P2构型可能6档就可以了。
对比分析功率分流各个方案的动力性和经济性结果。我们知道有单模功率分流和双模的功率分流方案，甚至有三模的功率分流。我们对比单模功率分流和双模功率分流。从右下角可以看出，紫色的这些点更靠左下角，是双模功率分流混动的动力性和经济性指标，我们可以得到这样的结论，双模功率分流动力性和经济性明显优于单模功率分流，但结构复杂度会提高。
我们建立了综合评价模型，对串联、串并联、串并联的不同档位以及单模功率分流和双模功率分流和P2构型进行了综合对比研究，动力性占50%的权重，经济性占50%的权重。基于综合评价模型得出总的排序结果，从技术指标来讲，多挡位串并联是最优的，其次是双模功率分流、再次是P2并联、单挡串并联、最差的是单模的功率分流。这个排序纯粹是从动力性和经济性指标去讲的，并没有考虑结构复杂度、成本等等相关因素，以及匹配的车型因素都没有考虑。
我们研究了一下发动机的热效率提升对整车能耗的影响。我们分别分析了35%、40%、45%的热率发动机，构型不变，只改善比发动机的热效率，最后燃油经济性和动力性会改变多少。不管对哪个构型，发动机热效率每提高5%燃油经济性可以提升11%。从提高燃油经济性的角度来讲，对比前面燃油经济性改变状况可以发现，发动机热效率的提高是混动改善燃油经济性最有效的途径。从这个意义上来讲，我们对发动机技术和性能提升研究不能停止，混动作为长期并存发展战略来讲，我们还是要对混动专用发动机进行研究，通过发动机燃油经济性的改善提高混动车型的整车能耗改善。
我个人认为混动技术发展的趋势。从前面分析来看，以及我们国内外目前的状况可以得出几个结论：
1、双电机串并联构型已经超越功率分流型，成为自主混动主流技术路线。主要有三个原因：
1）混动车型大型化需要更好的动力性，串并联有更好动力性的表现。
2）三电成本快速下降。
3）消费者对混动车型的动力性驾驶性要求越来越高，串并联成为我们自主混动的主流技术路线。
2、多挡化成为双电机串并联发展趋势。从最早的本田的I-MMD1挡、广汽的GMC1代2挡，到现在的最新推出的吉林雷神的三挡DHT和奇瑞鲲鹏3挡的DHT。主要的目的是围绕让消费者获得更好的动力性、经济性，有更好的驾驶体验。构型方案的发展没有止境，也是未来竞争的关键要素。
3、以电驱动为主的DHT，主要是自主品牌，和P2欧系是PHEV主要发展路线。PHEV自主以电驱动的DHT为主，欧系以P2为主的技术路线。PHEV总的发展方向认为是高效的“PHEV+DHE+高速油冷电机+长纯电里程+高集成”，通过大的电机功率让消费者获得电车的驾乘感受和更低的油耗。
4、随着智能网联技术的发展，智能化、网联化的能量管理和控制技术成为下一步技术竞争高地。如何更好使用不同驾驶风格，适用不同的驾驶工况，通过信息融合提高能量管理策略，进而获得更好的动力性和经济性的表现。
总结：
1、从能源安全、资源安全、双碳目标和国内庞大市场规模等各种因素来看，决定了混动汽车和电动汽车必将长期共存、战略互补，混动汽车和电动车互相竞争，加速抢占传统燃油车市场份额。
2、混动技术路线各有优缺点，混动技术路线选择是企业结合自身资源优势、混动技术特点、产品属性需求、成本等综合考虑而做出最适合自身企业的技术路线，混动技术多样化是发展趋势，没有最好的技术路线和产品，只有最适合企业优势和车型的技术路线。企业在混动技术路线选择时候应该针对不同用户群体和不同产品定位，需要有不同混动技术路线组合，做到模块化、平台化开发。
3、串并联比并联有更好的经济性和动力性，高速和B级车优势更明显。串联或增程适合城市短途以纯电行驶为主的场景，多模功率分流提高节能效果，增加复杂度，串并联结构相对简单，档位数量增加、增加复杂度，可以获得更好的综合性能。单模功率分流成熟度是最高的、成本也最低。串并联3挡DHT性能最高，2挡的DHT结构和性能综合性价比相对是最高的，单档的DHT是不错低成本的解决方案。
4、无论哪种技术路线，发动机热效率的增加，每增加5%油耗可以降低11%，提高发动机热效率是提高混动燃油经济性最有效的技术路径。
5、电驱为主，长纯电续航里程，高集成DHT和P2成为PHEV主要发展方向。
6、构型创新，混动系统智能网联能量管理和控制技术是未来技术竞争新高地。
7、“三电（电池、电机、电控）+DHE+DHT”在混动车型成本占的比例高，重要性也非常突出。为保证产业链的安全和有效控制成本，掌握混动的核心技术，我觉得企业应该努力争取自主设计和生产，进一步提升企业的竞争力。
我的报告就到这里，谢谢。
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）
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