中國混合動力汽車動力總成技術(shù)進展

關(guān)鍵詞： 混合動力汽車；混動專用變速器；混動專用發(fā)動機；動力總成

中圖分類號： U 461.2 文獻標(biāo)識碼： A DOI： 10.3969/j.issn.1674-8484.2024.03.001

目前，全球共有151個國家提出碳中和目標(biāo)[1]，中國承諾將在2030 年前實現(xiàn)碳達峰、2060 年前實現(xiàn)碳中和，通過節(jié)能減排應(yīng)對氣候變化已成為全球共識。世界交通領(lǐng)域碳排放占全球碳排放總量約20%，中國交通領(lǐng)域碳排放占全國碳排放總量約10% [2]，發(fā)展節(jié)能與新能源汽車是實現(xiàn)交通領(lǐng)域低碳化轉(zhuǎn)型的重要抓手。

據(jù)中國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃及補貼政策規(guī)定[3–5]，節(jié)能汽車以發(fā)動機為主要動力，綜合油耗優(yōu)于下一階段目標(biāo)值，包括節(jié)能內(nèi)燃機汽車（internalcombustion engine vehicle，ICEV） 及油電混合動力汽車（hybrid electric vehicle，HEV）。新能源汽車采用新型動力系統(tǒng)，完全或主要依靠新型能源驅(qū)動。目前中國新能源汽車以電驅(qū)動為主，包括純電動汽車（batteryelectric vehicle，BEV）、插電式混合動力汽車（plug-inhybrid electric vehicle，PHEV）、增程式電動汽車（rangeextended electric vehicle，REEV）以及燃料電池汽車（fuelcell electric vehicle，F(xiàn)CEV）。HEV、PHEV 與REEV屬于混合動力汽車，圖 1展示了節(jié)能汽車、新能源汽車與混合動力汽車的分類與關(guān)聯(lián)。HEV 動力總成系統(tǒng)包括發(fā)動機與電動機兩套動力源，主要實現(xiàn)動力混合；REEV 動力總成包括增程器與動力電池兩套能量源實現(xiàn)能量混合；PHEV 則介于二者之間，實現(xiàn)發(fā)動機驅(qū)動與電機驅(qū)動、增程發(fā)電與外接充電的靈活混合。

中國混合動力汽車的重點研發(fā)可追溯至2001年科技部發(fā)起的863 電動汽車重大專項，多年來圍繞混合動力汽車出臺的鼓勵性政策主要涉及戰(zhàn)略部署與產(chǎn)業(yè)扶持兩方面（ 如圖 2所示）。21世紀(jì)初出臺的多項政策文件強調(diào)中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)“三縱三橫”的發(fā)展規(guī)劃，混合動力汽車作為三縱之一是重要的戰(zhàn)略方向。2008年起，中國政府推出針對節(jié)能與新能源汽車的購置補貼政策與示范運行工程，帶動HEV與PHEV 的早期市場銷量。2017年乘用車企業(yè)雙積分管理政策發(fā)布，PHEV與REEV計入企業(yè)的新能源汽車積分，HEV 比ICEV油耗更低有助于企業(yè)滿足趨嚴(yán)的油耗要求，進一步推動傳統(tǒng)車企轉(zhuǎn)型發(fā)展混合動力汽車。

在國家政策的持續(xù)推動下，2021年中國混合動力技術(shù)實現(xiàn)突破，長城、比亞迪、奇瑞等國內(nèi)自主品牌車企陸續(xù)發(fā)布新一代具有代表性的自主研發(fā)混合動力系統(tǒng)，推出一批在世界范圍內(nèi)具有競爭力的混合動力乘用車產(chǎn)品，圍繞消費者實際需求在成本、油耗、性能與排放間謀求平衡，開發(fā)出具有中國特色的多種混合動力技術(shù)，多樣化的技術(shù)路線使混合動力汽車在不同細分市場具備競爭優(yōu)勢，促使混動車型市場銷量實現(xiàn)爆發(fā)式增長。隨著市場接受度的不斷提升，混合動力汽車已成為中國乘用車市場帶動傳統(tǒng)能源車轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵，也是新能源車滲透率進一步增長的主要推動力，不僅有助于中國乘用車本土市場進一步擴大銷量規(guī)模，朝動力系統(tǒng)多元化方向不斷發(fā)展，同時也為中國車企在海外市場創(chuàng)造了新的出口機會。

2023年，中國汽車產(chǎn)銷量突破3000萬輛創(chuàng)歷史新高，中國國內(nèi)銷售乘用車2192.3萬輛[6]，是全球最大的乘用車市場；其中，混合動力汽車銷量突破300萬輛，同比增幅高達83% ；純電動汽車銷售507萬輛，同比增長28%。混合動力汽車的增長勢頭強勁，正迅速逼近純電動車的市場規(guī)模。近年來，BEV 銷量增速放緩，主要因為充電設(shè)施建設(shè)滯后和動力電池技術(shù)瓶頸為消費者帶來的補能焦慮[7]。相比之下，可外接充電的混合動力乘用車（ 含PHEV 和REEV） 能夠在電動和燃油動力之間靈活切換，揚電動之長、補電動之短，使用成本低，無補能焦慮的同時具備電動化智駕體驗，成為帶動新能源車滲透率不斷深化的新增長點。此外，近年來燃油價格持續(xù)處于高位，HEV不受地形、氣候、基建水平限制，能夠在全使用場景下減少油耗，憑借其節(jié)能優(yōu)勢獲得市場與政策的青睞。據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》規(guī)劃，2035年HEV 將完全取代ICEV實現(xiàn)傳統(tǒng)能源車的技術(shù)升級，占汽車市場總銷量的50% [8]。2023年各動力形式乘用車市場份額如圖 3所示，BEV與PHEV 成為市場主流，HEV與REEV的市場份額也穩(wěn)步上升。混合動力汽車成為中國乘用車市場的重要力量，隨著混動技術(shù)市場接受度的不斷提高，中國乘用車動力系統(tǒng)多元化趨勢逐漸明晰。

中國是世界第一的汽車出口大國，如圖4所示，2023年中國共向俄羅斯、墨西哥等國家出口汽車491萬輛，其中傳統(tǒng)燃油車370.7萬輛，新能源車120.3萬輛[6]。在新能源車出口中， 近半數(shù)BEV被出口到比利時、英國、西班牙等西歐國家。其余的電動汽車則大多銷往發(fā)達國家如澳大利亞，以及實施新能源汽車激勵政策的發(fā)展中國家，例如泰國和巴西。相比之下，基于內(nèi)燃機動力的ICEV、 HEV和PHEV出口國家則更為分散，所覆蓋的市場范圍更廣、受區(qū)域性政策調(diào)整影響的風(fēng)險更小。

縱覽全球乘用車市場，由于各國氣候條件、油電差價和基礎(chǔ)設(shè)施存在差異，2023年純電動車在全球乘用車市場的占有率不足13% [10]，基于內(nèi)燃機的乘用車動力形式仍為市場主流。由于純電動車市占率不及預(yù)期，且大量車企在BEV 業(yè)務(wù)上面臨巨額虧損，近期歐美多國紛紛放緩電動化進程，混合動力汽車成為政府推動節(jié)能減排、車企落實低碳化轉(zhuǎn)型的技術(shù)重點。2023年歐盟放寬原定的2035年內(nèi)燃機銷售禁令，允許使用碳中性燃料的內(nèi)燃機動力乘用車?yán)^續(xù)在歐盟市場銷售[11]；2023年底德國政府取消電動汽車購買補貼[12] ；2024年美國環(huán)境保護署最新頒布的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)中取消了BEV 的硬性占比要求，僅為車企設(shè)定整體減排目標(biāo)，有利于車企利用混動技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能減排[13]。混合動力乘用車通過節(jié)能技術(shù)提高燃油經(jīng)濟性并減少污染物排放，有潛力通過應(yīng)用低碳/ 零碳燃料助力各國實現(xiàn)碳中和目標(biāo)[14]，且對新建充電基礎(chǔ)設(shè)施的依賴性較低，這使得混合動力汽車在國際市場上比純電動車更易被接受，為中國汽車出口帶來新的增長機遇。

得益于在傳統(tǒng)內(nèi)燃機動力領(lǐng)域多年來的技術(shù)積累和近5年來的突出進步，以及在電動化技術(shù)路線方面的先發(fā)優(yōu)勢，2021 年以來，中國自主品牌車企在混合動力技術(shù)方面厚積薄發(fā)，推出多樣化的混合動力系統(tǒng)，在混動構(gòu)型、混動專用變速器、混動專用發(fā)動機等動力總成核心技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)展出一批具有中國特色、世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的創(chuàng)新產(chǎn)品。本文圍繞混動技術(shù)動力總成主流架構(gòu)與核心部件展開，探討國內(nèi)外主流混動技術(shù)路線異同，剖析當(dāng)下中國最前沿的混動技術(shù)特點與發(fā)展趨勢。

1 混動汽車動力總成技術(shù)簡介

1.1 混動汽車動力總成技術(shù)路線

混合動力汽車通過靈活多變的系統(tǒng)架構(gòu)與混合比例實現(xiàn)發(fā)動機與電動機的優(yōu)勢互補，以適應(yīng)市場不同細分領(lǐng)域的動力需求和消費特點，并由此發(fā)展出多樣化的混合動力技術(shù)路線。

依據(jù)車輛驅(qū)動動力源或動力能量源的耦合形式不同，混合動力汽車可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式與混聯(lián)式3大類，其中混聯(lián)式包含串并聯(lián)式與功率分流式2類。串聯(lián)式混合動力汽車完全由電機驅(qū)動，發(fā)動機僅帶動發(fā)電機產(chǎn)生電能，不直接參與車輛驅(qū)動。增程式電動汽車是串聯(lián)混動技術(shù)的插電式變種，在驅(qū)動動力源層面同樣實現(xiàn)發(fā)動機、發(fā)電機與驅(qū)動電機的串聯(lián)混動，在動力能量源層面則實現(xiàn)發(fā)動機發(fā)電與動力電池儲電的并聯(lián)混合供能。并聯(lián)式混動汽車由發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動或者各自單獨驅(qū)動[4]。串并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)合了串聯(lián)與并聯(lián)混動。功率分流式混動系統(tǒng)通過行星齒輪實現(xiàn)整車功率來源的分流與合流。

混合動力汽車可同時配備一個或多個電機，電機可被安排在動力傳輸鏈中的不同位置，處于不同位置的電機發(fā)揮不同作用，進而對動力傳輸與車輛特性產(chǎn)生不同影響。如圖 5所示，依據(jù)位置不同，混動電機可分為P0、P1、P2、P2.5、P3、P4共6 類，數(shù)字越小則代表電機距離發(fā)動機越近[15]。P0、P1電機與發(fā)動機直連，通過控制發(fā)動機啟停、回收制動能量降低能耗。此外，P0、P1電機可為車輛提供少量輔助驅(qū)動力，或依據(jù)動力電池的荷電狀態(tài)作為發(fā)電機產(chǎn)生電能。P2 電機與發(fā)動機輸出軸間設(shè)有一組離合器，離合器斷開時電機與發(fā)動機解耦，此時P2 電機可單獨驅(qū)動車輛實現(xiàn)純電行駛。為減小動力系統(tǒng)軸向尺寸，中國車企將電機整合至變速器內(nèi)部發(fā)展出P2.5 電機技術(shù)。P3 電機位于變速器輸出軸上，與車軸直連，動力輸出效率更高，但由于P3電機與發(fā)動機之間相隔變速器，因此P3 電機無法控制發(fā)動機啟停或作為發(fā)電機使用，且P3 電機的動力輸出無法經(jīng)變速器調(diào)整轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。P4 電機獨立于發(fā)動機輸出軸，通常用于四驅(qū)車型以提高車輛的動力性能。在單電機混動系統(tǒng)中，單電機串聯(lián)混動系統(tǒng)通常使用P0 或P1 電機；單電機并聯(lián)混動系統(tǒng)通常使用P2電機，P2 電機既可作為發(fā)電電機發(fā)電，又可作為驅(qū)動電機單獨或結(jié)合發(fā)動機共同驅(qū)動車輛。為進一步優(yōu)化混動系統(tǒng)的驅(qū)動動力性與燃油經(jīng)濟性，發(fā)展出P1 + P3、P1 + P2、P2 + P4、P1 + P3 + P4 等多樣化的多電機混動系統(tǒng)技術(shù)方案，實現(xiàn)了不同電機的優(yōu)勢互補。

混合度（degree of hybridization，DoH）是描述混合動力系統(tǒng)油電混合比例的重要量化指標(biāo)。現(xiàn)有研究或從驅(qū)動動力源角度將并聯(lián)及混聯(lián)式混動系統(tǒng)混合度定義為電機輸出功率占驅(qū)動系統(tǒng)最大總輸出功率之比[16-17]，或從動力能量源角度將串聯(lián)式混動系統(tǒng)混合度定義為動力電池向驅(qū)動電機供應(yīng)能量與驅(qū)動電機最大總接收能量之比[18]。因所裝備的動力電池容量較小，基于該種定義所計算得到的串聯(lián)式HEV（ 以日產(chǎn)e-POWER 系統(tǒng)為代表） 混合度顯著低于功率分流式HEV（ 以豐田THS 系統(tǒng)為代表），而串聯(lián)式HEV 整車完全由電機驅(qū)動，油電混合比例明顯高于功率分流式HEV，核算結(jié)果與實際情況存在矛盾。因此，由于未能采用統(tǒng)一的公式進行混合度核算，現(xiàn)有的混合度定義無法對各混動技術(shù)路線的油電混合比例展開定量準(zhǔn)確的橫向比較。為解決這一問題，本文綜合考慮各混動系統(tǒng)差異化的混合原理與混動架構(gòu)，將混合度定義為混動系統(tǒng)電機總功率與動力總成總功率之比，用以衡量混合動力系統(tǒng)動力總成的電氣化程度。其中電機總功率是指系統(tǒng)中各電機功率的加和，動力總成總功率則是指系統(tǒng)中電機與發(fā)動機功率的總和。

混動汽車動力總成主流技術(shù)路線混合度如圖 6 所示。以混合度為標(biāo)準(zhǔn)，混合動力汽車因油電混合比例不同可分為微混、輕混、中混與強混4 類。相比微混直接應(yīng)用ICEV 中的12 V 蓄電池，輕混系統(tǒng)一般采用48 V電池，通過電機實現(xiàn)發(fā)動機啟停控制、制動能量回收以及電機輔助驅(qū)動等功能。基于P2 單電機的并聯(lián)式插電混動系統(tǒng)屬于中混技術(shù)，發(fā)動機與電機都可單獨驅(qū)動車輛。微混、輕混和中混式混動系統(tǒng)普遍采用單一電機搭配大功率發(fā)動機，變速器往往沿用ICEV 多擋變速器（6～9 擋），其中微混與輕混屬于HEV 技術(shù)，中混則可用于PHEV 的開發(fā)上。強混系統(tǒng)混合度大于0.5，是目前中國及日本車企混動技術(shù)研發(fā)的主流方向。插電式強混系統(tǒng)可實現(xiàn)更高的動力總成電氣化水平與油電混合度，增程式電動汽車普遍裝備有2 個以上大功率電機以及1 個用于增程的小功率發(fā)動機，可實現(xiàn)接近0.9 的高混合度。得益于與電驅(qū)動技術(shù)的深度耦合，強混系統(tǒng)傾向于采用小功率發(fā)動機和簡化的變速結(jié)構(gòu)，即使是多擋強混系統(tǒng)，其變速器擋位通常也不超過4 擋。

1.2 混動汽車動力總成關(guān)鍵部件

混合動力汽車同時裝備有發(fā)動機和電機實現(xiàn)動力混合或能量混合，動力總成關(guān)鍵部件包括發(fā)動機、電機、動力電池與變速器。

混合動力汽車中，發(fā)動機的最大特點在于與車輪的解耦，以及與電機的優(yōu)勢互補。ICEV 完全由發(fā)動機驅(qū)動，對發(fā)動機的動力輸出強依賴，且起步、上坡、低速緩行等大量日常用車場景下，發(fā)動機被迫在部分負荷的低效區(qū)域工作。在混合動力系統(tǒng)中，車輛由發(fā)動機與電機共同驅(qū)動或僅由電機驅(qū)動，降低了對發(fā)動機動力性的要求。此外，低速工況下采用電機驅(qū)動效率更高，發(fā)動機在高速巡航等高效工況下介入直驅(qū)，其余時間則在發(fā)電機調(diào)節(jié)下穩(wěn)定在高效區(qū)間參與驅(qū)動或增程發(fā)電，發(fā)動機運行工況由面工況收窄至線工況乃至點工況，提高了對發(fā)動機高效區(qū)的利用率。得益于與電機混合互補，混動發(fā)動機的設(shè)計目標(biāo)聚焦于提升熱效率，并可適度犧牲動力性能以達成更高的熱效率目標(biāo)，使Atkinson循環(huán)、稀薄燃燒等技術(shù)在發(fā)動機中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用成為可能，助力混動發(fā)動機熱效率的不斷優(yōu)化。

電機在混動系統(tǒng)中實現(xiàn)發(fā)動機啟停管理、發(fā)動機高效運行區(qū)調(diào)節(jié)、輔助驅(qū)動、整車驅(qū)動、增程發(fā)電、制動能量回收等功能。在單電機混動系統(tǒng)中，電機往往兼具多功能；多電機混動系統(tǒng)中，各電機功能則更加專門化。可用于混動汽車的電機類型包括永磁同步電機、感應(yīng)異步電機、開關(guān)磁阻電機等。其中，永磁同步電機因高轉(zhuǎn)矩密度、高效率、高可靠性等優(yōu)勢被廣泛采用[19]，特別是扁線繞組永磁同步電機近年來在混動系統(tǒng)中的裝車占比不斷提升[20]。因具有成本低、控制簡單、低速大轉(zhuǎn)矩等優(yōu)勢，感應(yīng)異步電機在混動系統(tǒng)中的應(yīng)用關(guān)注度不減。

混動汽車對動力電池的要求與BEV 有顯著差異。HEV 動力電池主要用于加速助力和制動能量回收環(huán)節(jié)，需經(jīng)頻繁的充放電循環(huán)，更加關(guān)注電池的瞬時功率釋放、脈沖循環(huán)壽命等性能。與之相對，BEV 動力電池的核心目標(biāo)在于提升續(xù)航里程，因此更加注重電池的能量密度。動力電池依據(jù)性能特點可分為能量型電池與功率型電池2 類。能量型電池能量密度更高，功率型電池則能夠在短時間內(nèi)提供高功率輸出，充放電速率快[21]。基于不同技術(shù)路線乘用車對于動力電池性能的差異化需求，HEV 傾向于采用低容量的功率型電池，BEV 則多選用能量型電池。PHEV 對動力電池的選擇介于HEV 和BEV 之間，綜合考量電池的能量密度與功率密度。REEV 電池容量較大，通常與BEV一樣采用高能量密度電芯作為動力電池。

目前混合動力乘用車采用的變速器可以分為單速減速器、拓展式混合動力變速器（add-on hybridtransmission，AHT） 和混合動力專用變速器（dedicatedhybrid transmission，DHT） [22]3類。單速減速器的核心為一組固定齒比的齒輪對，齒輪輸入軸與電機轉(zhuǎn)子相連，輸出軸連至車輪驅(qū)動車輛，結(jié)構(gòu)簡單、傳動直接，目前普遍用于增程式電動汽車。AHT 在DCT、AT 等傳統(tǒng)多擋變速器基礎(chǔ)上增加電機與離合器，主要用于歐洲P2 并聯(lián)混動技術(shù)。DHT 根據(jù)發(fā)動機和電機功率、轉(zhuǎn)矩等動力特性，將電機集成在變速器內(nèi)，實現(xiàn)變速器、發(fā)動機與電機的深度耦合，是目前中國及日本車企開發(fā)混動變速器的主流方案。依據(jù)混合動力模式切換不同，DHT 可分為功率分流式混動專用變速器（power-splitDHT，PS-DHT） 和多模式混動專用變速器（multi-modetransmission DHT，MMT-DHT） 2 類[23]。PS-DHT 采用行星齒輪耦合發(fā)動機和電機動力，通過轉(zhuǎn)矩平衡實現(xiàn)整車驅(qū)動模式的無縫切換[24]。MMT-DHT 采用平行軸定軸齒輪組或行星齒輪排實現(xiàn)發(fā)動機與電機的動力耦合，通過離合器等換擋換模機構(gòu)控制車輛在純電驅(qū)動、并聯(lián)混動、發(fā)動機直驅(qū)等運行模式間切換。

2 國際主流的混動汽車動力總成技術(shù)

回顧混合動力汽車的誕生史，1900年，保時捷創(chuàng)始人費迪南德· 保時捷推出了首款混合動力車型SemperVivus [25]。該車采用串聯(lián)式混動架構(gòu)，2臺發(fā)動機帶動發(fā)電機分別為輪轂電機和鉛酸電池供電，有效改善了電驅(qū)汽車的續(xù)航里程，但最高車速僅為35 km / h [26]，且對比同時代的福特T 型車沒有成本優(yōu)勢。因此，盡管Semper Vivus 的推出在技術(shù)上具有創(chuàng)新意義，但并未促成混合動力技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

20世紀(jì)下半葉，石油危機的出現(xiàn)對汽車燃油經(jīng)濟性的提高提出迫切要求，制動能量回收、電機輔助驅(qū)動等混動節(jié)油技術(shù)受到關(guān)注。在發(fā)動機方面，1882 年發(fā)明的Atkinson 循環(huán)發(fā)動機及1947年發(fā)明的Miller 循環(huán)發(fā)動機都通過復(fù)雜機構(gòu)使膨脹比大于壓縮比，與Otto循環(huán)發(fā)動機相比熱效率顯著提高。然而，由于其機構(gòu)復(fù)雜、緊湊性較差且升功率較低，這些技術(shù)在發(fā)明之初并未獲得推廣應(yīng)用。進入20 世紀(jì)80 年代，隨著發(fā)動機電子控制技術(shù)的進步，可變氣門技術(shù)的發(fā)展簡化了Atkinson/Miller 發(fā)動機的氣門控制結(jié)構(gòu)，使Atkinson/Miller 循環(huán)可在傳統(tǒng)Otto 循環(huán)發(fā)動機上實現(xiàn)。此外，與增壓器的配合使用進一步提高了發(fā)動機的空間緊湊性。盡管經(jīng)過改進的Atkinson/Miller 發(fā)動機升功率方面有一些妥協(xié)，但用于混合動力系統(tǒng)中，可通過電機補償車輛的動力性能，充分利用其熱效率高、節(jié)能性好的優(yōu)點，進一步提升車輛的燃油經(jīng)濟性[27-28]。

在混合動力核心技術(shù)實現(xiàn)突破之后，1997年，首款量產(chǎn)混動車型豐田普銳斯（Prius）問世，為現(xiàn)代混合動力汽車的發(fā)展拉開序幕。日本作為島國資源匱乏，為降低石油依賴度，日本將提升燃油經(jīng)濟性確定為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心戰(zhàn)略。在國家政策推動下，日本車企豐田、本田和日產(chǎn)先后在功率分流、串并聯(lián)以及串聯(lián)混動領(lǐng)域開發(fā)出極具競爭力的混合動力技術(shù)與產(chǎn)品，確立了日本在混合動力汽車領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。

受歐洲環(huán)保政策對純電動車的偏好以及企業(yè)對純?nèi)加蛙嚨穆窂揭蕾嚕瑲W洲車企混合動力技術(shù)發(fā)展較晚，但仍憑借其扎實的技術(shù)儲備依據(jù)歐洲市場用車特點開發(fā)出極具特色的以發(fā)動機為主的混動技術(shù)，包括以大眾、奧迪、寶馬、保時捷為代表車企的歐洲48 V 輕混技術(shù)以及P2單電機并聯(lián)混動技術(shù)。此外，美國通用公司通過雙行星齒輪實現(xiàn)雙模式功率分流的VOLTEC 混動技術(shù)也極具特色。目前國際主流的混動汽車動力系統(tǒng)框架和總成技術(shù)如表 1所示。

2.1 串聯(lián)混動：日產(chǎn)e-POWER

日產(chǎn)e-POWER 混動系統(tǒng)最早發(fā)布于2007年，2016年推出第2 代e-POWER技術(shù)搭載于NOTE車型，2021年搭載于軒逸車型進入中國市場。日產(chǎn)e-POWER屬于串聯(lián)混動技術(shù)，動力總成主要包括發(fā)動機、發(fā)電機、齒輪箱、驅(qū)動電機與動力電池，具有結(jié)構(gòu)緊湊、能耗較低的特點。

日產(chǎn)e-POWER 混動系統(tǒng)動力總成硬件結(jié)構(gòu)如圖7所示。其中發(fā)動機與發(fā)電機通過增速齒輪相連，優(yōu)化發(fā)動機與發(fā)電機高效區(qū)匹配，提高油電轉(zhuǎn)換率與整車燃油經(jīng)濟性的同時，通過齒輪組放大發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速以增加發(fā)電功率，并降低對發(fā)電機的功率要求，減小發(fā)電機的空間尺寸與硬件成本。發(fā)動機帶動發(fā)電機產(chǎn)生的電能經(jīng)逆變器分配，一部分用于動力電池充電，另一部分直接輸入至驅(qū)動電機，后經(jīng)單速減速器調(diào)整驅(qū)動車輪。日產(chǎn)e-POWER采用約1.5 kWh的小容量功率型鋰離子動力電池，可實現(xiàn)持續(xù)大功率輸出的同時尺寸較小。單速減速器與發(fā)電增速齒輪集成于齒輪箱中，進一步優(yōu)化e-POWER混動系統(tǒng)動力總成的空間緊湊性。

在e-POWER混動系統(tǒng)中，發(fā)動機僅帶動發(fā)電電機發(fā)電，不直接驅(qū)動車輪，因此圍繞發(fā)動機的優(yōu)化技術(shù)旨在提升其在增程工況下的熱效率。e-POWER 混動系統(tǒng)所用發(fā)動機由熱效率38% 應(yīng)用于ICEV 的同款發(fā)動機改進而來，通過應(yīng)用強滾流比和長火弧高能點火技術(shù)并減少泵氣損失，將發(fā)動機最高有效熱效率提升至43%。搭載該款e-POWER 專用發(fā)動機的混動版軒逸車型WLTC 綜合油耗僅為3.73 L / （100 km），相比ICEV版本油耗下降37% [30]。通過應(yīng)用稀薄燃燒、廢熱回收等技術(shù)，未來e-POWER 混動專用發(fā)動機最高熱效率有望達到50%，進一步提升混動系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性[31]。

2.2 并聯(lián)混動：歐洲車企48 V 輕混與P2單電機混動系統(tǒng)

48 V輕混技術(shù)在ICEV 動力總成基礎(chǔ)上增加皮帶驅(qū)動啟動/ 發(fā)電一體化（belt-driven starter generator，BSG） 電機與48 V 電池，形成P0單電機并聯(lián)混動架構(gòu)，實現(xiàn)發(fā)動機怠速管理、制動能量回收與電機輔助驅(qū)動功能。歐洲企業(yè)引領(lǐng)了48V輕混技術(shù)的發(fā)展。2011年，德國奧迪、大眾、寶馬、戴姆勒、保時捷5 家車企率先推進 48 V 電氣系統(tǒng)概念，并陸續(xù)推出48 V 輕混系統(tǒng)。法雷奧、大陸、博世等零部件企業(yè)也供應(yīng)48 V 輕混組件。如表2所示，48V輕混系統(tǒng)可在ICEV 基礎(chǔ)上實現(xiàn)約10% 的節(jié)油率。對比微混技術(shù)，48V 輕混技術(shù)的單位節(jié)油成本更低；對比強混技術(shù)，48 V 輕混對ICEV傳統(tǒng)動力總成改動小，所額外增加的成本更少。

除48 V 輕混技術(shù)外，歐洲車企利用其在DCT、AT 等傳統(tǒng)變速器領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，在發(fā)動機與變速器之間增加C0 離合器和P2電機，并將離合器與電機整合到變速器中組成AHT，形成P2 單電機并聯(lián)混動構(gòu)型（ 見圖8a），進一步實現(xiàn)純電驅(qū)動與并聯(lián)混動功能[35]。

大眾集團途觀L PHEV 車型采用了典型的歐洲P2單電機并聯(lián)混動系統(tǒng)，動力總成主要包括發(fā)動機以及整合了P2 電機的AHT 變速器。所用AHT 變速器型號為DQ400E，由大眾集團DSG 六擋雙離合變速器改造而來，具體結(jié)構(gòu)如圖8b 所示。該AHT 變速器集成了3個離合器以及一個電機。其中C1、C2與DCT 中的雙離合功能一致，分別用于控制偶數(shù)與奇數(shù)擋位。C0離合器則負責(zé)控制發(fā)動機與電機間的連接：C0離合器脫開，則發(fā)動機與電機解耦，此時車輛可實現(xiàn)純電驅(qū)動和制動能量回收；C0離合器閉合時，發(fā)動機與電機耦合，依據(jù)電機輸出轉(zhuǎn)矩不同分別實現(xiàn)發(fā)動機直驅(qū)、并聯(lián)混動、行車充電等功能。

與其他強混技術(shù)相比，P2單電機并聯(lián)混動對ICEV 原動力總成改動較小，可幫助現(xiàn)有ICEV 車型快速實現(xiàn)混動化。P2單電機AHT 由傳統(tǒng)變速器集成改進而來，其顯著特點在于能夠?qū)崿F(xiàn)6～9 擋的多擋位驅(qū)動，通過轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)為車輛提供強勁動力，特別適合高速行駛工況，與歐洲市場的高車速駕駛需求高度匹配。然而，多擋位變速器的集成應(yīng)用也對混動架構(gòu)的系統(tǒng)控制、模式切換以及空間尺寸性能優(yōu)化提出了更高要求。此外，在單電機并聯(lián)混動架構(gòu)中，P2 電機需要在發(fā)電和驅(qū)動功能間頻繁切換，車輛饋電性能及模式切換平順性受到影響。歐洲混動技術(shù)特點是盡量發(fā)揮其傳統(tǒng)發(fā)動機技術(shù)優(yōu)勢，輔以適當(dāng)?shù)碾妱樱徑釯CEV運行效率低問題，成本方面比較敏感，也被稱為發(fā)動機電氣化技術(shù)（engineelectrification）。

2.3 串并聯(lián)混動：本田i-MMD

圍繞混合動力技術(shù)，本田公司先后推出IMA、i-DCD、i-MMD 和SH-AWD 等4 套混動構(gòu)型，其中最具特色與影響力的是2013 年首發(fā)于雅閣車型的i-MMD混動系統(tǒng)。本田i-MMD 屬于P1+P3 雙電機串并聯(lián)混動技術(shù)，動力總成核心部件包括發(fā)電電機、驅(qū)動電機、混動專用發(fā)動機與變速器，雙電機與離合器一起整合到變速器中，組成多模式混動專用變速器。i-MMD系統(tǒng)可實現(xiàn)純電驅(qū)動、發(fā)動機直驅(qū)、串聯(lián)增程、并聯(lián)混動、制動能量回收等多種混動模式。

i-MMD混動系統(tǒng)使用基于Atkinson循環(huán)的混動專用發(fā)動機，發(fā)動機熱效率約為40%。為使發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)矩工況下保持高效率、高性能輸出，本田公司為發(fā)動機配備了基于雙凸輪形線的輕量化i-VTEC 可變氣門機構(gòu)缸蓋技術(shù)，用以連續(xù)改變氣門正時、升程和進排氣重疊時間，使發(fā)動機可在Atkinson 循環(huán)與Otto 循環(huán)間切換[36]。

本田i-MMD混動系統(tǒng)發(fā)布10年來，歷經(jīng)4次迭代更新。在2013—2022年使用的前三代i-MMD系統(tǒng)中，發(fā)電電機與驅(qū)動電機采用空心軸同軸設(shè)計，限制了驅(qū)動電機的性能表現(xiàn)。此外，發(fā)動機與輸出軸僅用一組離合以固定速比連接，也即發(fā)動機僅有一擋直驅(qū)模式，只能在車速高于70km/h 的高速巡航工況介入驅(qū)動，在大多數(shù)工況下車輛純電或串聯(lián)行駛，發(fā)動機閑置或僅用于發(fā)電。在2023年發(fā)布的第4 代i-MMD 系統(tǒng)中，通過將發(fā)電電機與驅(qū)動電機調(diào)整為平行軸布局，使得系統(tǒng)可以選用動力性能更強的驅(qū)動電機。搭載于CR-V 車型上的第4 代i-MMD 系統(tǒng)還采用了2擋DHT設(shè)計，通過增加低速鎖止離合，使發(fā)動機可以在更多車速工況下將動力直接傳輸至車輪[37]。新舊版i-MMD 混動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對比如圖9所示。

2.4 功率分流混動：豐田THS 與通用VOLTEC

功率分流式混合動力技術(shù)以功率分流裝置為核心，使用行星齒輪實現(xiàn)發(fā)動機與電機的多動力源耦合。依據(jù)所使用的行星齒輪排數(shù)量，可分為單排式、雙排式和多排式功率分流裝置。依據(jù)功率分流機制差異，可分為輸入式、輸出式和復(fù)合式功率分流模式。依據(jù)系統(tǒng)可實現(xiàn)的功率分流模式數(shù)量，可分為單模式、雙模式和多模式功率分流混動系統(tǒng)。

首款量產(chǎn)混動車型豐田普銳斯所搭載的THS 混動系統(tǒng)是典型的功率分流式混合動力技術(shù)。THS 混動系統(tǒng)動力總成主要包括1 臺發(fā)動機、2個電機以及1 個行星齒輪排，2個電機與行星齒輪組成PS-DHT，也即豐田的E-CVT 專利技術(shù)。在2022 年最新推出的第5 代THS 混動系統(tǒng)中，發(fā)動機連接至行星架、發(fā)電電機連接至太陽輪、驅(qū)動電機與輸出軸減速齒輪和外齒圈相連。發(fā)動機產(chǎn)生的功率經(jīng)行星架分流，一部分以機械功率形式傳遞至輸出軸直驅(qū)車輪，另一部分則經(jīng)發(fā)電電機轉(zhuǎn)換為電功率，再經(jīng)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)換為機械功率匯總至輸出軸。THS 混動系統(tǒng)可實現(xiàn)純電驅(qū)動、輸入式功率分流與制動能量回收3 種工作模式，屬于單模式功率分流，其硬件連接與功率分流過程如圖10 所示。

豐田THS 混動系統(tǒng)目前已發(fā)展至第5 代，始終保持單模輸入式功率分流的技術(shù)特點，前4 代系統(tǒng)通過調(diào)整驅(qū)動電機與行星齒輪排的連接方式，提高驅(qū)動電機到輪端的速比，減小驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩并提高轉(zhuǎn)速，進而實現(xiàn)系統(tǒng)成本降低與效率提升[41]。目前，豐田THS 混動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已趨成熟，2022 年發(fā)布的第5 代THS 混動系統(tǒng)相比上一版本并未在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上做優(yōu)化調(diào)整，僅通過電池、電機等部件升級實現(xiàn)系統(tǒng)性能的提升[42]。豐田THS 所用的單模式功率分流技術(shù)只能在有限車速范圍內(nèi)保持較高的驅(qū)動效率，低速城市工況下節(jié)能效率優(yōu)于高速工況[38]，在高速工況下為保持行星齒輪系統(tǒng)的平衡，會產(chǎn)生功率回流問題[41]。為解決該問題，2015年發(fā)布的第4代THS 混動系統(tǒng)中增加了4擋DHT 降低齒圈轉(zhuǎn)速。

高速工況下功率回流問題的另一解決方案是多模式功率分流系統(tǒng)。通用公司第2 代VOLTEC 混動系統(tǒng)采用雙排行星齒輪的耦合方式，通過控制離合器實現(xiàn)單電機純電、雙電機純電、低速增程、固定速比增程和高速增程5 種行駛模式，其中低速增程與高速增程模式分別是輸入式和復(fù)合式功率分流[43]。第2 代VOLTEC 混動系統(tǒng)在低速工況下使用輸入式功率分流，在高速工況下使用復(fù)合式功率分流，通過增加分流模式解決功率回流問題，兼顧不同車速下的燃油經(jīng)濟性與動力性，實現(xiàn)全工況的混動效率優(yōu)化，但機械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化也提高了混動系統(tǒng)的控制難度。通用第2 代VOLTEC混動系統(tǒng)硬件連接與功率分流過程如圖11 所示。

3 中國混動汽車動力總成技術(shù)路線研究進展

受國家政策鼓勵和消費者偏好驅(qū)動，加之在內(nèi)燃機動力領(lǐng)域的技術(shù)積累以及在電動化動力方面的先發(fā)優(yōu)勢，2021 年以來中國自主品牌車企厚積薄發(fā)，發(fā)布了兼具多樣性與創(chuàng)新性的混動技術(shù)，推出了一批強競爭力的混動車型。目前，增程式電動汽車及插電式串并聯(lián)混動技術(shù)是中國混動汽車動力總成的兩大熱門發(fā)展方向。此外，部分車企持續(xù)發(fā)展并聯(lián)混動技術(shù)以滿足細分市場動力要求，或融合串并聯(lián)與功率分流兩大混聯(lián)混動技術(shù)以實現(xiàn)更平順的換擋變速。當(dāng)前中國混動汽車動力總成主流技術(shù)路線如圖12所示。

3.1 串聯(lián)混動（ 增程式電動汽車）

2018年，理想ONE增程式運動型多用途汽車（sportutility vehicle，SUV） 上線發(fā)布。該車裝備有40.5 kWh 的三元鋰電池，電池容量遠超常規(guī)串聯(lián)混動車型，開創(chuàng)了具有中國特色的大電池插電式串聯(lián)混動技術(shù)路線[45-46]。超長續(xù)航、無補能焦慮使其在發(fā)布后受到市場歡迎，自2019年底開始交付至2023年停產(chǎn)停售，理想ONE累計銷售超20 萬輛。增程式電動汽車新賽道的開辟吸引了老牌車企和新勢力車企的加入。2021年，東風(fēng)旗下嵐圖品牌發(fā)布增程式車型FREE ；2022年，長安旗下深藍汽車品牌推出增程式車型SL03。新勢力車企方面，2022年，華為與賽力斯合作打造的問界M5上市；2023年，零跑汽車基于自身純電平臺衍生的C11 增程版正式發(fā)布。2024年以來，增程技術(shù)進一步成為市場新寵，幾乎所有中國主流新老勢力車企都看中這一賽道，競相開發(fā)面向更廣泛市場的增程車型。目前中國乘用車市場典型REEV 車型參數(shù)及性能對比如表3所示。

增程式電動汽車結(jié)構(gòu)簡單，動力總成主要包括增程器、驅(qū)動電機、動力電池和單速減速器，實現(xiàn)純電驅(qū)動、串聯(lián)增程、串聯(lián)混動和制動能量回收4種工作模式。由于增程系統(tǒng)中發(fā)動機僅用于發(fā)電而無法直驅(qū)車輛，所產(chǎn)生的能量流需經(jīng)多重轉(zhuǎn)換，因此增程式電動汽車常被詬病具有能量轉(zhuǎn)換效率低、虧電油耗高、高速動力性差等問題，被認為落后于其他插電式強混技術(shù)。然而，上述觀點的產(chǎn)生很大程度上源自對增程技術(shù)的偏見與誤解。一般來說混動構(gòu)架越復(fù)雜開發(fā)難度越高，但是如果能實現(xiàn)同樣的整車動力需求目標(biāo)，構(gòu)架越簡單成本越優(yōu)。因此結(jié)構(gòu)簡單并不等同于技術(shù)落后，大道至簡，做智慧的減法才是未來中國汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展的真正挑戰(zhàn)和能力體現(xiàn)。通過先進的混動拓撲優(yōu)化和能量管理策略，增程式電動汽車可以最簡單的混動架構(gòu)實現(xiàn)超1000km的滿電滿油續(xù)航里程，遠超傳統(tǒng)汽車400 km 的最低續(xù)航標(biāo)準(zhǔn)。而在實際用車過程中，增程式電動汽車很少真正落入虧電工況，所謂虧電油耗和虧電最高車速是基于小概率事件的偽需求，執(zhí)著于虧電性能的指標(biāo)優(yōu)化只會帶來過度動力儲備和由此產(chǎn)生的不必要成本增加。此外，隨著電機的技術(shù)進步和高速化、高壓化的發(fā)展趨勢，發(fā)電機和驅(qū)動電機效率在不斷提升，二者的串聯(lián)總效率逐漸接近PHEV 混動變速箱的傳動效率。高轉(zhuǎn)速驅(qū)動電機也增強了REEV的高速動力性能，PHEV 相對REEV 在高速行駛工況下驅(qū)動動力性和燃油經(jīng)濟性層面的優(yōu)勢已不明顯。因此，小型簡潔的增程器匹配適度增強的電驅(qū)動模塊能以較高性價比實現(xiàn)與PHEV媲美的性能，不會影響駕駛體驗。

此外，增程式電動汽車中發(fā)動機與驅(qū)動車輪完全解耦，使靈活化的車輛驅(qū)動形式成為可能。由于發(fā)動機不直接驅(qū)動車輪，因此無需傳動軸即可實現(xiàn)發(fā)動機前置、驅(qū)動電機后置的動力布局，通過后輪驅(qū)動實現(xiàn)更優(yōu)的車輛平衡與動力性能。目前單驅(qū)動電機REEV 普遍采用后輪驅(qū)動，雙電機四驅(qū)REEV 后置電機功率也大于前置電機。在新能源動力方面，增程式電動汽車具有更好的拓展性與協(xié)同性。目前學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界正前沿探索的甲醇、液氨等低碳/ 零碳燃料應(yīng)用于發(fā)動機中的功率和轉(zhuǎn)矩密度不如汽/ 柴油機[47-48]。但增程式電動汽車中發(fā)動機僅用于增程發(fā)電不參與車輛驅(qū)動，擺脫了對發(fā)動機動力性能的依賴，更加關(guān)注發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性與排放性能，為低碳/ 零碳燃料的發(fā)展應(yīng)用帶來更多可能[49]。同時，增程式電動汽車動力架構(gòu)可與純電動車共平臺，與氫燃料電池技術(shù)也具有更高的協(xié)同性[50]。新勢力車企零跑汽車基于純電技術(shù)衍生出增程平臺，老牌車企長安深藍SL03車型更是同步推出純電、增程以及氫燃料電池3 個動力版本。因此對于新勢力車企，增程式電動汽車是低門檻的入局突破點；對于老牌車企，REEV則是高性價比的技術(shù)儲備方案。

增程式電動汽車通過油電混合解決了消費者對純電動車的補能焦慮；與日產(chǎn)e-POWER 等常規(guī)串聯(lián)混動技術(shù)相比REEV 動力電池容量更大，利用國內(nèi)油電價差特點降低了消費者的日常用車成本。然而大容量動力電池的應(yīng)用為增程系統(tǒng)動力總成的車內(nèi)布置帶來挑戰(zhàn)，電池成本也較高，使其較難應(yīng)用于緊湊型車上，目前中國車企主要將大電池插混增程技術(shù)搭載于SUV 等中大車型上。展望未來，增程式電動汽車大容量動力電池的技術(shù)特點不會改變，精簡發(fā)動機以減小增程器尺寸、增加變速器擋位以減小驅(qū)動電機尺寸、提高電池能量密度以減小動力電池尺寸等方案可用于解決增程系統(tǒng)動力總成的空間緊湊性問題，使增程系統(tǒng)適用于A 級轎車等更多車型，從而拓展增程技術(shù)的市場應(yīng)用范圍。

3.2 并聯(lián)混動

并聯(lián)混動旨在通過發(fā)動機與電機的動力疊加滿足車輛的高動力性輸出要求，適用于高速工況，與歐美消費者的用車習(xí)慣匹配度高，故多為歐美車企所用。為應(yīng)對中國乘用車市場細分領(lǐng)域的多元化用戶需求，部分中國車企選擇了多技術(shù)路線并行的混動汽車動力總成戰(zhàn)略布局，沿節(jié)能性與動力性兩條路徑發(fā)展混動技術(shù)，例如長安的數(shù)電智控與藍鯨iDD、長城的Hi4 與Hi4T。其中，側(cè)重動力性的藍鯨iDD 與長城Hi4 T 都屬于P2單電機并聯(lián)混動技術(shù)。

并聯(lián)混動汽車的典型工作模式包括純電驅(qū)動、發(fā)動機直驅(qū)、并聯(lián)混動、制動能量回收與電池補能。并聯(lián)混動的最大特點在于保留了傳統(tǒng)發(fā)動機的強勁動力和傳統(tǒng)變速器的多速比，使發(fā)動機可以在低速起步、中高速超車、高速巡航等全速域工況參與車輛驅(qū)動；在高寒、高溫等全溫域工況下并聯(lián)混動車也可以最小化電池與電機性能衰減帶來的影響，保障車輛以高穩(wěn)定性、強動力性持續(xù)行駛。

2023年發(fā)布的長城Hi4 T混動系統(tǒng)充分利用并聯(lián)構(gòu)型動力強勁的特點，將P2 單電機并聯(lián)混動技術(shù)應(yīng)用于坦克品牌越野車型上。一般而言，多電機是實現(xiàn)四驅(qū)混動的必要前提，而Hi4 T僅用單電機就實現(xiàn)了整車的強動力四驅(qū)。如圖13 所示，Hi4 T 混動系統(tǒng)動力總成主要包括混動專用發(fā)動機、集成P2 電機與9AT 的AHT 變速器、動力電池以及智能四驅(qū)系統(tǒng)。Hi4 T所用智能四驅(qū)系統(tǒng)屬于機械四驅(qū)技術(shù)，以博格華納TOD分動箱為基礎(chǔ)，整車動力經(jīng)變速器進入分動箱，通過車輪傳感器判斷車輛前后橋動力需求，通過多片電磁離合器將動力按需分配至前后輪，實現(xiàn)整車的適時四驅(qū)。TOD分動箱并非新技術(shù)，常見于福特純?nèi)加桶嬖揭败囆汀OD適時分動技術(shù)移用至混動系統(tǒng)的挑戰(zhàn)在于其核心的多片離合器結(jié)構(gòu)所能承受的轉(zhuǎn)矩上限不高，而Hi4 T 混動系統(tǒng)中，以長城坦克700 車型為例，發(fā)動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩為560 N·m，P2 電機用于驅(qū)動的最大輸出轉(zhuǎn)矩為400 N·m，二者疊加后經(jīng)一擋速比5.288 的九擋變速器放大轉(zhuǎn)矩，給分動箱機械結(jié)構(gòu)帶來巨大的轉(zhuǎn)矩壓力。為解決這一問題，長城Hi4 T 混動系統(tǒng)采用了帶MLOCK 機械鎖止功能的智能四驅(qū)技術(shù)[51]，在日常工況下基于TOD分動箱實現(xiàn)適時四驅(qū)，在極限工況下機械鎖定差速器，通過實現(xiàn)智能四驅(qū)進一步升華混動系統(tǒng)的動力性。

與其他插電式強混系統(tǒng)相比，并聯(lián)混動技術(shù)較ICEV 動力總成改動較小，P2單電機兼具發(fā)電與驅(qū)動功能，整車饋電能力較弱，虧電狀態(tài)下發(fā)動機經(jīng)多擋變速器直驅(qū)車輛，整車可視作常規(guī)ICEV。早期的并聯(lián)混動車型也往往由ICEV 簡單改造而來，相比車輛本身，消費者更在意購買混動汽車所補貼的免費牌照或路權(quán)優(yōu)勢，車企也僅將并聯(lián)混動車型用作雙積分平衡工具，以滿足節(jié)能減排法規(guī)與新能源汽車政策要求。而在2021年以來中國自主品牌車企發(fā)布的新一代混動系統(tǒng)中，P2單電機并聯(lián)混動技術(shù)的動力性優(yōu)勢得到進一步強化，通過搭載于更適配的極限越野細分車型，規(guī)避了單電機并聯(lián)混動相較混聯(lián)混動燃油經(jīng)濟性差的問題，推出了真正具有產(chǎn)品力的并聯(lián)混動車型。對比純?nèi)加驮揭败囆停靹釉揭皩Πl(fā)動機動力性要求更低，發(fā)動機功率、尺寸、成本隨之下降，油電混合后，混動越野車型的綜合油耗與用車成本也更低。對比純電動越野車型，混動越野則解決了續(xù)航里程、電池安全、電機高溫限矩導(dǎo)致打滑等痛點問題。此外，并聯(lián)混動系統(tǒng)中，發(fā)動機與電機的輸出功率疊加后，還可經(jīng)多速比變速器放大轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)更加強勁的動力輸出；混動越野僅使用單電機即可實現(xiàn)整車機械四驅(qū)，相比通過雙電機乃至四電機實現(xiàn)的純電四驅(qū)成本更低、可靠性更好。

3.3 混聯(lián)混動

混聯(lián)式混動汽車包括串并聯(lián)和功率分流2 條技術(shù)路線。受限于豐田THS 混動系統(tǒng)的專利保護，國內(nèi)車企僅有吉利與科力遠聯(lián)合開發(fā)的CHS 混動系統(tǒng)屬于功率分流技術(shù)。為規(guī)避豐田的專利技術(shù)，CHS 混動系統(tǒng)采用雙排行星齒輪結(jié)合三離合器實現(xiàn)輸入式功率分流功能，2018 年正式投產(chǎn)，搭載于吉利帝豪、東風(fēng)風(fēng)光580 的HEV及PHEV 版本上，但市場反響平平。

比亞迪自2003 年起投入插電式混動系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)，在2008 年推出第1 代DM 混動系統(tǒng)搭載于F3 車型上。第1 代DM 混動系統(tǒng)動力總成主要包括1.0L 三缸發(fā)動機、P1 電機、P3 電機以及單速減速器。雖然初代DM 混動系統(tǒng)傳動平穩(wěn)性差、整車動力受限且成本較高，有很多局限性，但2020 年推出的比亞迪DM-i混動系統(tǒng)繼承了其P1+ P3雙電機插電式串并聯(lián)的混動技術(shù)風(fēng)格，開啟了中國車企以電為主、以油為輔的大電池插電混動技術(shù)新時代。比亞迪DM-i 混動系統(tǒng)動力總成主要包括混動專用發(fā)動機、混動專用變速器以及動力電池。其中EHS 混動專用變速器集成了位于P1 位置的發(fā)電電機、位于P3位置的驅(qū)動電機、直驅(qū)離合器與單擋減速器。比亞迪DM-i 混動系統(tǒng)動力架構(gòu)及EHS混動專用變速器結(jié)構(gòu)組成如圖14 所示。

比亞迪DM-i 與本田i-MMD同屬P1+ P3串并聯(lián)混動技術(shù)，與1999年美國Paice公司申請的US6209672專利均有淵源。與本田i-MMD相比，比亞迪DM-i 的最大特點在于通過強電混將發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速解耦，并通過大容量動力電池進行能量調(diào)度管理，使發(fā)動機工作狀態(tài)由面工況轉(zhuǎn)為線工況，在70% 的工況下工作在高效區(qū)域[53]。基于這一技術(shù)思路，搭載比亞迪DM-i 系統(tǒng)的混動車型在中低車速工況下依靠P3 電機實現(xiàn)純電驅(qū)動，發(fā)動機閑置或高效運行帶動P1 電機增程發(fā)電，高速巡航工況下發(fā)動機處于高效區(qū)運行參與車輛驅(qū)動。電量充足時DM-i混動系統(tǒng)可實現(xiàn)同BEV 的平順駕駛體驗，虧電狀態(tài)下也能實現(xiàn)低油耗。駕駛體驗與用車成本的雙重優(yōu)勢推動了比亞迪DM-i 混動車型的熱銷，2023年銷量前10的PHEV 車型中，搭載比亞迪DM-i技術(shù)的車型占據(jù)8 席，比亞迪也貢獻了2023 年P(guān)HEV市場近四成的銷量。

比亞迪DM-i 混動系統(tǒng)的市場成功吸引了各車企的投入布局，東風(fēng)、上汽、奇瑞、吉利、一汽、廣汽、長安等國內(nèi)一線車企均發(fā)布有單擋串并聯(lián)插混產(chǎn)品，其混動系統(tǒng)在動力架構(gòu)上具有相似性，混動專用變速器主要由P1 + P3雙電機與單速減速器組成，但圍繞整車動力性從硬件配置與驅(qū)動模式兩方面進行了不同優(yōu)化。如前所述，基于P1 + P3 雙電機串并聯(lián)技術(shù)的單擋DHT插電混動系統(tǒng)在燃油經(jīng)濟性與駕駛平順性方面的優(yōu)勢與中國消費者剛需用車需求高度匹配，但發(fā)動機僅在超60～70 km/h 的高速工況下直驅(qū)車輛導(dǎo)致了整車動力性較弱的問題。為提升P1 + P3單擋串并聯(lián)混動系統(tǒng)的動力性，比亞迪DM-i 選擇使用超高轉(zhuǎn)速扁線電機實現(xiàn)160 kW 的峰值功率以及325 N·m 的峰值轉(zhuǎn)矩，通過加大驅(qū)動電機提升整車的動力性。東風(fēng)DD-i 混動系統(tǒng)則選擇加大發(fā)動機功率提升整車動力性能，比亞迪DM-i混動系統(tǒng)中發(fā)動機最大功率為81 kW，東風(fēng)DD-i 所用發(fā)動機最大功率為120 kW。此外，在整車的全動力釋放方面各車企也進行了差異化設(shè)計。比亞迪DM-i 混動系統(tǒng)最大動力在純電驅(qū)動模式下實現(xiàn)，發(fā)動機與P1 電機串聯(lián)發(fā)電，與動力電池一起向P3 電機供電，通過雙能量源的并聯(lián)混合供能實現(xiàn)驅(qū)動電機的瞬時大功率輸出。上汽DMH 混動系統(tǒng)的最大動力則在并聯(lián)混動模式下實現(xiàn)，發(fā)動機與P3 電機共同驅(qū)動車輛，通過雙動力源輸出動力的并聯(lián)疊加實現(xiàn)整車的全性能釋放。

與比亞迪DM-i 完全基于電機驅(qū)動實現(xiàn)整車動力性提升與全動力輸出相比，東風(fēng)DD-i 及上汽DMH 從發(fā)動機角度優(yōu)化車輛的動力性能，對發(fā)動機驅(qū)動的重視程度更高。然而受發(fā)動機單一驅(qū)動擋位限制，單擋串并聯(lián)混動系統(tǒng)中發(fā)動機介入驅(qū)動的工況始終有限，為了提高發(fā)動機在整車驅(qū)動中的參與度，中國車企創(chuàng)新發(fā)展出多擋串并聯(lián)混動系統(tǒng)，通過增加變速器擋位，使發(fā)動機在40 km/h 乃至20 km/h 的更低車速工況下介入驅(qū)動，發(fā)動機與驅(qū)動電機的輸出動力可在更寬的速域范圍內(nèi)并聯(lián)疊加，進而顯著提升整車的動力性能。目前采用多擋DHT 技術(shù)的混動系統(tǒng)主要包括2 擋混動的廣汽GMC 2.0 與長城Hi4、3 擋混動的奇瑞鯤鵬與吉利雷神，以及4 擋串并聯(lián)加功率分流的東風(fēng)馬赫混動系統(tǒng)。

奇瑞鯤鵬3DHT 是典型的多擋位串并聯(lián)混動系統(tǒng)，發(fā)動機與電機各有3 個擋位，其核心結(jié)構(gòu)如圖15 所示。常規(guī)串并聯(lián)混動系統(tǒng)主要實現(xiàn)純電驅(qū)動、串聯(lián)混動、并聯(lián)混動、發(fā)動機直驅(qū)、制動能量回收、駐車充電與行車充電7 大工作模式，奇瑞鯤鵬則在此基礎(chǔ)上增加了雙電機純電驅(qū)動與雙電機制動能量回收2 種工作模式，實現(xiàn)9 模11 速的多樣化動力總成控制[54]。在P1+P3串并聯(lián)混動系統(tǒng)中雙電機分工明確，P3 電機負責(zé)純電驅(qū)動及制動能量回收，P1 電機負責(zé)增程發(fā)電，通常不參與車輛驅(qū)動。奇瑞鯤鵬混動系統(tǒng)采用P2 + P2.5 雙電機混動架構(gòu)，其中P2.5 電機位于變速器內(nèi)部為主驅(qū)電機，相比P3 電機可利用變速器擋位放大電機輸出轉(zhuǎn)矩，從而降低電機本身性能要求，進而降低動力總成硬件成本。與P1 電機相比，P2 電機與發(fā)動機間相隔變速器，使P2 電機可在發(fā)電之余參與車輛驅(qū)動，并通過變速器放大轉(zhuǎn)矩提供可觀的輔助驅(qū)動力，實現(xiàn)全工況的整車高效運行與動力強勁輸出。

吉利雷神同樣采用3 擋串并聯(lián)混動技術(shù)，如圖16所示，第2 代的DHT Pro混動系統(tǒng)采用P1+ P2雙電機同軸布置，發(fā)動機與電機各有3 個擋位；2023年發(fā)布的第3 代DHT Evo混動系統(tǒng)則調(diào)整為P1+P3雙電機平行軸布置，發(fā)動機3擋、電機1 擋。吉利雷神針對混動系統(tǒng)驅(qū)動電機與驅(qū)動擋位的調(diào)整實質(zhì)上反應(yīng)了多擋混動技術(shù)圍繞動力性、節(jié)油性與成本經(jīng)濟性的不同優(yōu)化思路。與單擋串并聯(lián)混動系統(tǒng)相比，多擋串并聯(lián)機械結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，但相對復(fù)雜的多擋位變速器的應(yīng)用并不絕對等同于混動系統(tǒng)整體成本的上升。多擋混動系統(tǒng)中，處于變速器輸出軸之前的動力源（ 包括發(fā)動機、P1、P2、P2.5電機） 輸出動力可經(jīng)變速器調(diào)整放大轉(zhuǎn)矩。也即通過多擋位變速器的使用，小功率動力源可實現(xiàn)與單擋混動系統(tǒng)中大功率動力源同等的驅(qū)動效果，動力源功率要求下降帶來的成本降低可以平衡掉應(yīng)用多擋變速器所增加的成本。吉利雷神DHT Pro 采用P2電機為驅(qū)動電機，通過變速器放大動力降低混動系統(tǒng)對電機的性能要求，進而降低電驅(qū)系統(tǒng)的成本與尺寸，軸向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，更強調(diào)發(fā)動機在混動系統(tǒng)中的驅(qū)動重要性。P3電機位于變速器輸出軸上，無法增加變速擋位放大動力，但其不受變速器空間尺寸限制，可通過加大電機功率提高整車電驅(qū)動力性。第3 代DHTEvo將驅(qū)動電機調(diào)整為P3電機，體現(xiàn)了插混技術(shù)強電混的發(fā)展思路。

在整車驅(qū)動形式方面，常規(guī)的P1 + P3等雙電機兩驅(qū)串并聯(lián)混動系統(tǒng)中，動力系統(tǒng)均布置在前軸，無法充分利用所有車輪的附著力。若要提升車輛的操控性，則需在車輛后橋增加P4電機，采用P1+P3+P4的三電機串并聯(lián)架構(gòu)實現(xiàn)四驅(qū)（ 如比亞迪DM-p 混動系統(tǒng)）。為解決這一問題，如圖17所示，長城Hi4 使用P2 + P4 雙電機2擋串并聯(lián)的動力組合，P2 電機位于前橋負責(zé)發(fā)動機調(diào)節(jié)、發(fā)電以及輔助驅(qū)動，P4電機位于后橋主驅(qū)車輛，僅使用2個電機即可四輪驅(qū)動功能，并結(jié)合iTVC 智能扭矩矢量控制技術(shù)進一步提升車輛的操控性。

多擋串并聯(lián)混動技術(shù)通過增加變速器擋位提升了整車動力性，但變速器機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能量流經(jīng)機電耦合裝置時存在一定損耗，換擋時也存在切換頓挫感。相比之下，功率分流混動技術(shù)利用行星齒輪實現(xiàn)無級變速，提供平順的駕駛體驗，在城市工況下能實現(xiàn)較低油耗，但高速工況下車輛的動力性與燃油經(jīng)濟性欠佳。東風(fēng)打破串并聯(lián)與功率分流的技術(shù)界限，推出東風(fēng)馬赫DH-i電混系統(tǒng)，創(chuàng)新性地發(fā)展了雙模功率分流與多擋串并聯(lián)相結(jié)合的融合式混聯(lián)技術(shù)，實現(xiàn)兩種混聯(lián)混動技術(shù)的優(yōu)勢互補。如圖18 所示，東風(fēng)馬赫DH-i通過1 個行星齒輪排、2對平行齒軸與2 套同步器實現(xiàn)雙模功率分流以及4 擋串并聯(lián)。通過將功率分流用于換擋過程，充分發(fā)揮其無級調(diào)速以及動力無中斷的優(yōu)勢，解決多擋串并聯(lián)的換擋頓挫問題。通過為城市工況、市郊高架、高速巡航以及高功率極限工況匹配的不同工作模式，對功率分流及串并聯(lián)取長補短，實現(xiàn)整車燃油經(jīng)濟性、動力性與駕駛性的同步提升。

總而言之，與國際上通行的以油為主的小電池混動方案相比，中國車企基于中國實情發(fā)展出的中國特色大電池插混技術(shù)油電混合度更高，整車動力總成更趨近BEV，能夠充分利用中國特色的低電價，實現(xiàn)不亞于BEV 的低使用成本，通過大幅減少電池容量需求可進一步降低購車成本，且沒有里程、補能、低溫氣候等焦慮，獲得廣大消費者的青睞，市場銷量增長迅猛。混動系統(tǒng)在動力混合、能量混合、混合度、能量來源等方面的靈活性使其可衍生出多樣化的動力總成技術(shù)方案，針對特定細分場景的應(yīng)用需求，可殊途同歸應(yīng)用差異化的混合方案實現(xiàn)，多技術(shù)方案各有千秋，而不存在絕對最優(yōu)解。

增程式電動汽車與大電池插電式串并聯(lián)混動是當(dāng)前中國混合動力領(lǐng)域的技術(shù)熱點，中國車企求同存異沿此技術(shù)方向發(fā)展出差異化的混動系統(tǒng)，采用不同技術(shù)方案追求燃油經(jīng)濟性、成本經(jīng)濟性、驅(qū)動動力性與駕駛平順性四大共性設(shè)計指標(biāo)的提升，體現(xiàn)了各車企對混動系統(tǒng)動力混合與能量混合的不同認識，以及對發(fā)動機驅(qū)動與電機驅(qū)動的不同側(cè)重。增程式電動汽車完全由電機驅(qū)動，單擋串并聯(lián)亦具有強電混的特點，二者變速結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)動機直驅(qū)工況少或僅用于高效增程發(fā)電，整車燃油經(jīng)濟性、成本經(jīng)濟性與駕駛平順性較好，可通過加大動力源功率以及工作模式優(yōu)化提升整車的驅(qū)動動力性。多擋串并聯(lián)通過提高發(fā)動機的驅(qū)動參與度，實現(xiàn)了全速域下整車的強勁動力輸出與較優(yōu)燃油經(jīng)濟性。其所用的多擋DHT 結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本也更高，但利用多擋變速器的動力放大功能可實現(xiàn)驅(qū)動動力源的降扭減重，通過發(fā)動機、電機的成本降低平衡多擋變速器所額外增加的成本。此外，通過調(diào)整換擋機構(gòu)或換擋原理，多擋串并聯(lián)技術(shù)換擋換模帶來的頓挫感可得到優(yōu)化，實現(xiàn)駕駛平順性的提升。

4 中國混動汽車動力總成關(guān)鍵部件研究進展

在對混動汽車整車性能優(yōu)化的過程中，圍繞動力總成關(guān)鍵部件展開的迭代研究至關(guān)重要。目前中國混動汽車動力總成關(guān)鍵部件研究主要圍繞發(fā)動機與驅(qū)動電機兩大動力源、增程系統(tǒng)與動力電池兩大能量源、以及傳動裝置變速器展開。

4.1 發(fā)動機

當(dāng)前中國代表性混動系統(tǒng)所用發(fā)動機的性能對比如圖19所示。我國混合動力汽車多采用1.5L小排量發(fā)動機[58]，在節(jié)能性方面致力于提高發(fā)動機熱效率，以實現(xiàn)更好的整車燃油經(jīng)濟性。目前，頭部車企所用發(fā)動機最高有效熱效率均已突破40% 大關(guān)，東風(fēng)馬赫第3 代DHE 最高有效熱效率達到45.18%。對比新勢力車企，老牌車企依托長期以來的傳統(tǒng)發(fā)動機研發(fā)基礎(chǔ)，在發(fā)動機熱效率方面具有明顯優(yōu)勢。在動力性方面，車企則非一味地追求更高的升功率，而是依據(jù)所選用的混合動力技術(shù)特點，在發(fā)動機動力性、成本經(jīng)濟性以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的多目標(biāo)約束下尋求綜合最優(yōu)解。對于增程式電動汽車與強電混的單擋串并聯(lián)混動汽車，車輛完全或在大部分工況下由電機驅(qū)動，發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速解耦程度高，降低了對混動專用發(fā)動機的動力性要求。對于單電機并聯(lián)與多擋位串并聯(lián)混動汽車，發(fā)動機在整車驅(qū)動中仍扮演重要角色，因此對于混動專用發(fā)動機的開發(fā)需要保證其動力性。

目前中國市場代表性混動車型所搭載的量產(chǎn)混動發(fā)動機性能特點及先進技術(shù)應(yīng)用情況如表4 所示。總體而言，各車企提高發(fā)動機最高熱效率的技術(shù)路線呈同質(zhì)化趨勢，主要圍繞減小發(fā)動機燃燒熱能轉(zhuǎn)換損失、泵氣損失、傳熱損失與機械損失展開。通過提高發(fā)動機的行徑比與壓縮比，應(yīng)用高壓直噴、高滾流比氣道、高能點火等先進燃燒技術(shù)，并不斷提高燃油噴射壓力（35 MPa 乃至50 MPa） 以及高能點火能量（120 mJ 乃至150 mJ），形成更均勻的混合氣，并提高混合氣的燃燒速度與燃燒完全度，實現(xiàn)發(fā)動機的更高效燃燒做功。通過在發(fā)動機中應(yīng)用廢氣再循環(huán)（exhaust gasrecirculation，EGR） 技術(shù)以及Atkinson 循環(huán)，或結(jié)合渦輪增壓器應(yīng)用Miller、深度Miller 循環(huán)優(yōu)化氣體交換過程，提高膨脹比，減小發(fā)動機泵氣損失。通過應(yīng)用電子水泵、電子節(jié)溫器等智能熱管理技術(shù)，減小發(fā)動機的傳熱損失。通過應(yīng)用混動專用機油泵、低粘度機油、采用先進涂層和表面處理技術(shù)，降低發(fā)動機工作過程中的摩擦功，進而減小發(fā)動機的機械損失。總而言之，混動系統(tǒng)通過對電機的組合運用放寬了發(fā)動機的動力性要求，使得混動專用發(fā)動機的設(shè)計更加靈活，為應(yīng)用先進技術(shù)提高發(fā)動機熱效率提供了機會。目前渦輪增壓與高壓直噴技術(shù)已普遍應(yīng)用在混動專用發(fā)動機中，幫助發(fā)動機最高有效熱效率邁上40% 的臺階，未來稀薄燃燒、預(yù)燃室點火，以及上海交通大學(xué)課題組聚焦研究的閃急沸騰噴霧[59] 等前瞻技術(shù)也有望應(yīng)用于下一代混動專用發(fā)動機的開發(fā)中，助力發(fā)動機最高有效熱效率向50%，乃至超50% 的方向繼續(xù)邁進。

當(dāng)前中國車企所開發(fā)的混動專用發(fā)動機在熱效率層面已毫無疑問地走在世界前列，但需避免沉溺于對發(fā)動機熱效率提升的盲目追求，而落入指標(biāo)競賽的內(nèi)卷陷阱中。由于發(fā)動機在燃燒、傳熱、摩擦等多環(huán)節(jié)存在不可避免的能量損失，因此發(fā)動機熱效率存在理論極限。目前車企所開發(fā)的混動專用發(fā)動機最高熱效率正不斷接近理論極限，繼續(xù)提高發(fā)動機熱效率存在明顯的邊際效應(yīng)，對車企技術(shù)、整機結(jié)構(gòu)、材料成本等方面都有較高要求。同時，目前中國車企主流開發(fā)的、受到市場廣泛接受的混動系統(tǒng)普遍具有大電池和插電混動的特點。插電式強電混趨勢下，發(fā)動機所貢獻的整車動力份額逐漸降低，發(fā)動機主要功能從車輛驅(qū)動向增程發(fā)電轉(zhuǎn)變。在此背景下，發(fā)動機熱效率的提升對整車能耗與用車成本的優(yōu)化影響逐漸削弱，一味追求發(fā)動機熱效率的提升投入成本高而收益回報有限。此外，目前各車企提高發(fā)動機熱效率的技術(shù)路線趨同，先進的燃燒、霧化、配氣、減摩技術(shù)逐漸成為標(biāo)配。各車企需要在同質(zhì)化的技術(shù)儲備庫中，圍繞市場與消費者的實際需求，有選擇地發(fā)展出異質(zhì)化的發(fā)動機技術(shù)路線，避免將先進技術(shù)盲目堆疊應(yīng)用于發(fā)動機優(yōu)化中。此方面，在發(fā)動機普遍采用渦輪增壓與高壓噴射以兼顧熱效率和動力性同步提升的大趨勢下，以比亞迪驍云1.5 LDHE 為代表的部分混動專用發(fā)動機根據(jù)混動技術(shù)的功能需求與應(yīng)用特點，返璞歸真選擇成本更低的自然吸氣與氣道噴射技術(shù)方案，在發(fā)動機動力性、熱效率與成本間取得平衡，滿足消費者低油耗的用車期待與要求，同時避免性能過剩帶來的不必要成本上浮，基于該款發(fā)動機的比亞迪秦PLUS DM-i、宋PRO DM-i 等車型成為爆款。

4.2 驅(qū)動電機

混合動力汽車驅(qū)動電機普遍采用永磁同步電機，具有電機扁線化、油冷化與高速化的發(fā)展趨勢。

所謂扁線化即是將電機定子繞組中的傳統(tǒng)圓線替換為矩形扁線。對比圓線電機受限于銅線形狀而存在大量空隙，扁線電機電樞槽內(nèi)部導(dǎo)線呈面接觸，并通過導(dǎo)線數(shù)量的減少節(jié)約導(dǎo)線表面絕緣膜所占面積，實現(xiàn)更高的電機純銅滿槽率，提高驅(qū)動電機的功率密度， 并優(yōu)化電機的空間尺寸、NVH（noise、vibration、harshnese，噪聲、振動與聲振粗糙度） 以及散熱性能。通過應(yīng)用扁線電機技術(shù)，比亞迪DM-i 系統(tǒng)驅(qū)動電機最高效率達97.5%，效率大于90% 的工況占比90.3%。

目前各車企針對扁線電機的優(yōu)化主要圍繞繞組形式展開。扁線電機繞組按結(jié)構(gòu)不同，可分為集中繞組、連續(xù)波繞組和pin 式繞組3種形式，其中pin 式繞組包括Hair-pin、I-pin、X-pin 等不同技術(shù)。集中繞組式扁線電機主要用于大型工業(yè)發(fā)電機中，較少車企將其應(yīng)用于新能源車驅(qū)動電機。混動系統(tǒng)驅(qū)動電機常用扁線繞組形式的技術(shù)特點與典型應(yīng)用如表5所示。

以S-winding 為代表的連續(xù)波繞組技術(shù)優(yōu)點在于沒有焊點，但轉(zhuǎn)矩脈動偏高，NVH 性能較差。目前混合動力汽車驅(qū)動電機普遍采用pin 式繞組技術(shù)，滿槽率更高但工藝復(fù)雜，需要大量焊點保持線圈間的電氣連接。Hair-pin 繞組（ 又稱發(fā)卡式繞組或U-pin 繞組）技術(shù)在混動汽車驅(qū)動電機中應(yīng)用最廣泛，其采用預(yù)先成型工藝將扁銅線制成U 型，插入定子鐵心槽中將銅線另一端加工成青蛙腿形狀[60]，在端部進行換位焊接。吉利雷神DHT Evo混動系統(tǒng)所用電機采用Hair-pin 繞組技術(shù)，驅(qū)動電機峰值功率可達160 kW。I-pin 繞組技術(shù)無需預(yù)先成型，將扁銅線直接插入鐵心槽中，兩端部扭成青蛙腿形狀焊接，峰值功率和峰值轉(zhuǎn)矩與Hairpin相近，在滿槽率、持續(xù)轉(zhuǎn)矩和持續(xù)功率方面更有優(yōu)勢[60]，但I-pin 繞組所需焊點數(shù)增加了一倍，且繞組端部尺寸更長。目前長安原力深藍增程系統(tǒng)中驅(qū)動電機采用I-pin 扁線繞組技術(shù)，電驅(qū)總成最高效率突破95.7%。為解決I-pin 繞組端部尺寸長的問題，X-pin 繞組技術(shù)通過優(yōu)化端部線形縮短繞組端部高度，目前已用于奇瑞鯤鵬混動系統(tǒng)驅(qū)動電機中。

混動汽車驅(qū)動電機的緊湊化設(shè)計導(dǎo)致電機工作過程中的熱量增加而散熱面積減少[62-63]，為優(yōu)化驅(qū)動電機的散熱性能，油冷技術(shù)逐步取代水冷應(yīng)用于驅(qū)動電機中。與水冷技術(shù)相比，由于冷卻油不具有導(dǎo)磁性或?qū)щ娦裕虼丝梢灾苯咏佑|繞組帶走熱量，且油冷技術(shù)還具有抗腐蝕、易維護等特點。目前國內(nèi)主流混動系統(tǒng)所用的驅(qū)動電機均采用了高轉(zhuǎn)速扁線油冷技術(shù)，通過提高電機轉(zhuǎn)速延長恒功率區(qū)，使電機后備功率更加充足，通過扁線與油冷技術(shù)實現(xiàn)驅(qū)動電機的高能量效率與高功率密度。此外，混合動力系統(tǒng)通過電機控制器連接電機與電池，功率變換器是電機控制器的核心部件，實現(xiàn)直流電（電池端）與交流電（電機端）轉(zhuǎn)換，并通過調(diào)整所輸出的交流電電壓及頻率控制電機以不同轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩工作。目前混動汽車功率轉(zhuǎn)換器主要采用基于硅基材料的絕緣柵雙極型晶體管（insulated-gate bipolar transistor，IGBT）。IGBT的主要制造廠商包括英飛凌、三菱電機、富士電機等。近年來斯達、比亞迪、株洲中車時代等國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)逐步實現(xiàn)國際前沿IGBT技術(shù)跟進，在第5、第6、第7代IGBT技術(shù)方面不斷突破，目前IGBT國產(chǎn)化率已達約30%。為進一步提高能量轉(zhuǎn)換效率并減小硬件尺寸，奇瑞、東風(fēng)、一汽紅旗等企業(yè)采用基于碳化硅（SiC）材料的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（metaloxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET）作為混動汽車功率變換器，與IGBT相比，SiC性能更優(yōu)但成本相對較高。

4.3 增程器

增程器的核心部件包括增程專用發(fā)動機與發(fā)電機，對于增程器的迭代優(yōu)化主要聚焦于發(fā)電效率和NVH 性能的提升，同時兼顧其空間緊湊性與成本經(jīng)濟性。

為實現(xiàn)增程器發(fā)電效率的提高，需要分別提高發(fā)動機與發(fā)電機效率，并通過先進匹配技術(shù)提高發(fā)動機與發(fā)電機高效區(qū)域的重合覆蓋度。與DHE 相同，增程專用發(fā)動機通過應(yīng)用高效燃燒、高效進排氣、高效霧化、高能點火和高效增壓等技術(shù)提高發(fā)動機熱效率。此外，通過對機體結(jié)構(gòu)、運動副與薄壁類零件的集成優(yōu)化可以進一步幫助增程發(fā)動機提升NVH 性能并去除空間冗余。增程器用發(fā)電機同樣采用了扁線繞組與高效油冷技術(shù)提高電機的功率密度與散熱性能。與驅(qū)動電機相比發(fā)電電機轉(zhuǎn)速更低，并通常基于發(fā)動機萬有特性對電機磁鋼、鐵芯結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)電磁方案等方面進行專用化開發(fā)，以提高電機與發(fā)動機的匹配度，進而實現(xiàn)更高的系統(tǒng)發(fā)電效率。目前賽力斯增程器發(fā)電機效率94% 以上區(qū)域覆蓋發(fā)動機100% 高效區(qū)，系統(tǒng)發(fā)電效率可達95%，最高油電轉(zhuǎn)換率為3.44 kWh / L [64]。2024年最新發(fā)布的長安深藍超級增程2.0技術(shù)中，通過應(yīng)用50 MPa 超高壓直噴、高能點火等技術(shù)實現(xiàn)發(fā)動機44.28% 的最高熱效率，增程器油電轉(zhuǎn)換率達到3.63 kWh / L。

增程式電動汽車動力總成系統(tǒng)內(nèi)含增程器與動力電池兩套能量源，車內(nèi)布置需占用較大空間，因此目前多用于SUV 等中大車型上。為將增程技術(shù)應(yīng)用范圍擴展至A 級轎車等更多車型，優(yōu)化能量源空間緊湊性勢在必行。在中國市場油電差價驅(qū)動下，未來增程式電動汽車中大容量動力電池的技術(shù)特色不會改變，增程專用發(fā)動機的小型化將成為發(fā)展趨勢。目前增程專用發(fā)動機仍以四缸機為主，上海交通大學(xué)團隊則設(shè)計研發(fā)了基于水平對置兩缸發(fā)動機的增程器，整機全重僅為75 kg，輕量化優(yōu)勢顯著，發(fā)動機熱效率超40%，發(fā)電效率超92%，高效發(fā)電功率35 kW，圍繞重量尺寸、低成本、熱效率、NVH性能等多方面實現(xiàn)優(yōu)化，為增程器與增程專用發(fā)動機的發(fā)展方向提出新思路。

4.4 動力電池

為延長車輛的純電續(xù)航以降低整車綜合油耗，同時提供更充裕的可調(diào)度電量以保持發(fā)動機高效運行，如表6 所示，中國自主品牌混動車型所裝備的動力電池容量普遍較大[65]，這要求動力電池在提高功率密度的同時兼顧電池能量密度。目前中國自主品牌車企主要從結(jié)構(gòu)與材料兩方面優(yōu)化混動車型動力電池的功率密度、能量密度、安全穩(wěn)定性與成本經(jīng)濟性。

在電池結(jié)構(gòu)方面，得益于在動力電池方面的研發(fā)制造能力，比亞迪DM-i 混動系統(tǒng)搭載了超級混動專用功率型刀片電池。與針對純電動車型開發(fā)的能量型刀片電池相比，混動專用的功率型刀片電池最大特點在于電芯卷繞串聯(lián)的組合方式。對比能量型刀片電池中電池電芯呈薄長刀片狀堆疊，通過對電芯的卷繞串聯(lián)可以在同功率需求下實現(xiàn)更大的電池充放電倍數(shù)，滿足混動車型對電池輸出功率的要求。此外，為優(yōu)化功率型刀片電池能量密度，比亞迪應(yīng)用了CTP （Cell to Pack，電池到包）無模組電池封裝技術(shù)，將刀片電芯直接集成為電池包，使電池包內(nèi)空間利用率從40% 提高到65%，進而提高了動力電池的能量密度。

動力電池核心材料包括正極、負極以及電解質(zhì)材料。可用于動力電池負極的材料包括石墨、硅基、鋁合金、鋰合金等，正極材料則主要包括磷酸鐵鋰、三元鋰等，其中三元鋰材料包括鎳鈷錳酸鋰與鎳鈷鋁酸鋰2類。與三元鋰電池相比，磷酸鐵鋰電池能量密度較低，一度被認為是落后技術(shù)將被市場淘汰，但由于其電芯成本較低，且在電池安全性與循環(huán)充放電次數(shù)方面更具優(yōu)勢，近年來在乘用車市場中迎來復(fù)興，目前中國市場25 萬元以下的經(jīng)濟型混合動力乘用車普遍裝備磷酸鐵鋰動力電池。三元鋰電池能量密度更高，但由于其含有稀有金屬鈷元素而成本較高，目前更多地應(yīng)用于售價25萬元以上的中高端混動車型，特別是電池容量超40 kWh 的增程式SUV 車型上。

如圖20所示，動力電池未來將沿高性價比與高能量密度雙路徑分別發(fā)展。對于成本較低的磷酸鐵鋰電池，通過增加錳元素使之升級為磷酸錳鐵鋰，可實現(xiàn)基于磷酸鹽正極材料動力電池能量密度的提升。對于成本較高的三元鋰電池，去除其中所含稀有金屬鈷元素的鎳錳二元電池也能以高性價比實現(xiàn)較高的能量密度。此外，以高鎳三元鋰、富鋰錳基材料為正極的動力電池，以及以鋰金屬為負極、硫為正極的鋰硫電池和以鋰金屬為負極、空氣中氧氣為正極反應(yīng)物的鋰空氣電池也被認為是實現(xiàn)高能量密度動力電池的前瞻技術(shù)[66]。

目前新能源汽車動力電池采用由有機溶劑和鋰鹽組成的液態(tài)電解質(zhì)材料。然而液態(tài)電解質(zhì)通常具有易燃性和易揮發(fā)性，基于液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池在充電過程中因金屬鋰在負極材料表面的不均勻沉積形成鋰枝晶析晶問題，在高溫或過充情況下可能引發(fā)電池?zé)崾Э貙?dǎo)致燃燒或爆炸；在低溫或高溫等極限溫度環(huán)境下，液態(tài)電解質(zhì)也會因粘度增加或分解影響電池性能和安全性；此外，液態(tài)電解質(zhì)可能存在泄露和揮發(fā)風(fēng)險，導(dǎo)致電池性能下降或環(huán)境污染。目前基于三元鋰和磷酸鐵鋰的電池包能量密度在200 Wh/kg 左右，可從電池模組結(jié)構(gòu)、熱管理系統(tǒng)等方面控制動力電池安全性。然而未來隨著電池能量密度的提升，為達到超300 Wh/kg的高能量密度，兼容更高電壓的正極材料及更高比容量的含鋰負極材料，則需引入固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)。基于固態(tài)電解質(zhì)材料的固態(tài)電池是目前行業(yè)內(nèi)被寄予厚望的焦點技術(shù)，然而當(dāng)前風(fēng)傳量產(chǎn)的固態(tài)電池僅為基于固液混合電解質(zhì)的半固態(tài)動力電池。受固固界面接觸與穩(wěn)定化、固態(tài)電解質(zhì)材料成本等問題制約，手握固態(tài)電池專利最多的豐田公司近年來將所計劃的固態(tài)電池量產(chǎn)時間從2020 年不斷推遲至2025、2027 乃至2030 年，全固態(tài)動力電池實際落地量產(chǎn)時間尚未可知。

除功率密度與能量密度外，混合動力汽車大容量電池的發(fā)展趨勢也為動力電池的充電速度提出了更高要求[68]。目前大部分混動車型已支持直流快充功能，比亞迪混動專用刀片電池支持2 C 快充，30 min 可充電至80%；長城蜂巢能源推出的第2 代插混短刀電池支持2.2 C 快充；2024 年北京車展上寧德時代推出專為混動車型打造的神行超級增混電池支持3 C 快充。此外，比亞迪漢DM-i 等混動車型進一步配備了800 V 高壓電氣系統(tǒng)，與常規(guī)的400 V系統(tǒng)相比，800 V 技術(shù)通過提高電壓，在功率相同的情況下降低充電電流，減少能量損耗、提高充電效率，在電流相同的情況下提升充電功率縮短充電時間。

4.5 變速器

在混合動力汽車中，變速器構(gòu)建了發(fā)動機、驅(qū)動電機兩大動力源與整車動力輸出軸間的連接橋梁。作為動力傳遞裝置，變速器的核心關(guān)鍵是提高系統(tǒng)的傳動效率。此外，多擋位變速器可實現(xiàn)對動力源的轉(zhuǎn)矩放大，提高車輛動力性。

增程式電動汽車普遍采用同BEV 的單速減速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動直接的優(yōu)點。單速減速器的核心機構(gòu)為一組固定齒比的齒輪對，電機轉(zhuǎn)子與齒輪輸入軸相連，輸出軸連至車輪驅(qū)動車輛。為提高整車動力性能、降低電機成本，部分純電動車應(yīng)用了多擋變速器，如保時捷Taycan 純電車型使用了2 擋變速器，但目前多速比變速機構(gòu)尚未見于REEV 車型。

單電機并聯(lián)混動系統(tǒng)的變速器由傳統(tǒng)變速器改造而來，發(fā)動機可在全工況下介入驅(qū)動，對變速器多擋位的保留也使其具備更強的轉(zhuǎn)矩放大能力，有助于整車動力性的提升。在并聯(lián)混動系統(tǒng)中，通過對新增電機、離合器以及原有變速器的集成，優(yōu)化AHT 的尺寸性能至關(guān)重要。基于DCT 發(fā)展而來的AHT 中共有3 組離合器，通常將3 組離合器集成置于電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部（ 如前述大眾DQ400E 變速器與長安藍鯨iDD 變速器）。吉利7DCT390H 變速器則充分利用了DCT 雙離合平行軸布置的結(jié)構(gòu)特點，將電機集成至DCT 變速器內(nèi)部，形成基于P2.5電機的并聯(lián)混動技術(shù)。上汽第2 代EDU混動系統(tǒng)中的AHT 由10 速AMT 發(fā)展而來，同樣選擇了將電機置于變速器內(nèi)部的P2.5電機整合思路。

單擋串并聯(lián)混動系統(tǒng)大多采用電子無級變速器（electronic continuously variable transmission，E-CVT）作為混動專用變速器，例如比亞迪DM-i 與長安數(shù)電智控混動系統(tǒng)。單擋串并聯(lián)混動所用的E-CVT與傳統(tǒng)的CVT 無級變速器以及豐田THS 混動系統(tǒng)中的E-CVT專利技術(shù)都有顯著區(qū)別。傳統(tǒng)的CVT 無級變速器主要由金屬帶以及錐形輪組成，通過液壓控制錐輪夾角的線性變化，帶動金屬帶角度，即傳動比的變化，進而實現(xiàn)動力輸出轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的無級變化。豐田E-CVT 專利技術(shù)的核心機構(gòu)為一個行星齒輪排，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩通過驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速變化以及行星齒輪產(chǎn)生的不同齒比進行調(diào)整。比亞迪DM-i 混動系統(tǒng)的E-CVT 變速器主要用于控制混動系統(tǒng)在純電驅(qū)動、串聯(lián)混動、發(fā)動機直驅(qū)等不同工作模式間切換，其中發(fā)動機的動力介入通過離合控制。比亞迪DM-i 混動系統(tǒng)動力輸出轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的變化通過電控調(diào)整驅(qū)動電機的輸出功率或通過P1 電機調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)。總而言之，E-CVT與傳統(tǒng)的CVT 變速器都能夠?qū)崿F(xiàn)輸出動力轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的無級調(diào)節(jié)，但是CVT 的無級調(diào)節(jié)是通過傳動比的連續(xù)變化實現(xiàn)的，E-CVT 的無級調(diào)節(jié)則是通過雙電機的轉(zhuǎn)速調(diào)整實現(xiàn)的。此外，E-CVT 的主要功能是用于控制混動系統(tǒng)的驅(qū)動模式，豐田THS 通過行星齒輪排實現(xiàn)這一功能，比亞迪DM-i 則通過離合器實現(xiàn)。單擋串并聯(lián)混動系統(tǒng)中E-CVT 作為混動專用變速器集成了驅(qū)動電機與發(fā)電電機，在布置結(jié)構(gòu)上也有差異。比亞迪DM-i 混動系統(tǒng)中，雙電機在變速器中以平行軸形式并列布置（ 見圖14b） ；藍鯨數(shù)電智控混動系統(tǒng)中則采用了雙電機同軸串行布局的形式（ 見圖21），減小了變速器在Z 軸豎直方向上的尺寸。

多擋混聯(lián)混動系統(tǒng)中，混動專用變速器的結(jié)構(gòu)特點更加多樣化。廣汽GMC2.0 為2 擋混動系統(tǒng)，DHT中雙電機平行軸并行布置，通過多合一集成技術(shù)實現(xiàn)變速器的小型化與輕量化，通過離合器/ 制動器實現(xiàn)擋位和模式切換，通過行星齒輪結(jié)構(gòu)減小變速器的軸向尺寸。奇瑞鯤鵬系統(tǒng)可實現(xiàn)3 擋串并聯(lián)混動，通過應(yīng)用轉(zhuǎn)矩主動控制、動態(tài)分流、電子油泵流量精確控制等技術(shù)提高變速器傳動效率，通過在雙電機驅(qū)動以及整車驅(qū)動模式方面的優(yōu)化提高變速器的動力輸出，DHT 峰值傳動效率為97.6%，最大輸出轉(zhuǎn)矩超過4 000 N·m。東風(fēng)馬赫DH-i 混動系統(tǒng)DHT 整合了2 個電機、1 個行星排、2 對平行齒輪以及2 套同步器，可實現(xiàn)4 擋串并聯(lián)及雙模功率分流的融合式混聯(lián)混動。變速器采用高集成度軸齒設(shè)計、低摩擦軸承等技術(shù)，最高傳動效率超98%，最大輸出轉(zhuǎn)矩超5 200 N·m，并通過應(yīng)用高精度齒輪、重合度設(shè)計等技術(shù)進一步提升變速器的NVH 性能。

5 總結(jié)與展望

中國自本世紀(jì)初開始著力布局混合動力汽車發(fā)展，在國家政策引導(dǎo)下，2021 年以來，我國自主品牌車企厚積薄發(fā)，圍繞中國市場實際需求與消費者用車習(xí)慣，基于不同的混動技術(shù)路線選擇在節(jié)能性、動力性與成本經(jīng)濟性間謀求平衡，推出一批具有中國特色、世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的以電為主的混合動力系統(tǒng)，通過對驅(qū)動動力源與動力能量源的靈活混合，實現(xiàn)發(fā)動機與電機的優(yōu)勢互補。

在驅(qū)動動力源方面，發(fā)動機驅(qū)動和電機驅(qū)動各有不足。節(jié)能內(nèi)燃機汽車（ICEV） 完全依靠發(fā)動機驅(qū)動，導(dǎo)致發(fā)動機很多工況下工作在低效區(qū)。混合動力在ICEV 動力總成基礎(chǔ)上增加電驅(qū)動系統(tǒng)，通過電機調(diào)整使發(fā)動機盡可能地保持在高效區(qū)運行，解決了發(fā)動機高效利用問題，與ICEV 相比燃油經(jīng)濟性更優(yōu)。純電動汽車（BEV） 完全依靠電機驅(qū)動，在起步階段電機動力強、響應(yīng)快，但長時間高負荷運行后會出現(xiàn)動力衰減。發(fā)動機在啟動階段動力逐漸增加，但達到工作狀態(tài)后可長時間維持穩(wěn)定的強動力輸出。并聯(lián)、混聯(lián)混動車輛在起步和中低速工況主要由電機驅(qū)動，高速巡航與強動力需求用車工況則可由發(fā)動機提供動力，實現(xiàn)了電機與發(fā)動機驅(qū)動性能的優(yōu)勢互補。此外，單純依靠電機實現(xiàn)整車驅(qū)動對電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等性能要求很高，高性能電機成本較高，帶來整車動力總成硬件成本的上升。混合動力技術(shù)可通過發(fā)動機參與直驅(qū)或為驅(qū)動電機增加擋位等方式降低電機性能要求，進而減少動力總成硬件成本。

在動力能量源方面，BEV的補能焦慮是市場與行業(yè)重點關(guān)注的焦點問題。從BEV角度出發(fā)，解決補能焦慮主要依靠修建充電樁、換電站等基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)便利補能，或發(fā)展800V高壓電氣系統(tǒng)、全固態(tài)動力電池等技術(shù)實現(xiàn)快速補能。然而修建基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)周期較長，且需要大量社會資源投入。固態(tài)電池等下一代動力電池技術(shù)也存在技術(shù)瓶頸尚未實現(xiàn)試制與量產(chǎn)，即使能夠獲得量產(chǎn)成本也相對較高，難以普及至市場總量占比最大的經(jīng)濟型乘用車上[70]，提升消費者的剛需購車消費體驗。而從混動汽車的角度出發(fā)，在BEV 動力總成基礎(chǔ)上增加一套基于小發(fā)動機的增程器或增程系統(tǒng)即可實現(xiàn)超千公里的超長續(xù)航，成本遠低于增大動力電池容量或應(yīng)用先進電池技術(shù)，能夠低成本解決BEV 的補能焦慮問題。

總而言之，中國自主品牌車企基于混合動力靈活混合的技術(shù)特點，發(fā)展多樣化的混動架構(gòu)與專用化的核心部件，所推出的新一代混合動力產(chǎn)品與ICEV 相比節(jié)能性與駕駛體驗更優(yōu)，與BEV相比無補能焦慮且性價比更高。將混合動力技術(shù)應(yīng)用于價格敏感的經(jīng)濟車型、強動力要求的越野車型、高能耗的SUV 中大車型等細分市場能夠針對性滿足消費者的多元化用車需求而具有獨特優(yōu)勢，且考慮技術(shù)瓶頸、成本高等因素，該優(yōu)勢將相對ICEV與BEV 長期保持。目前國內(nèi)外乘用車市場混合動力汽車市場占比與銷量增速節(jié)節(jié)攀升，絕大多數(shù)的新老勢力車企也都基于自身強勢的ICEV或BEV技術(shù)布局混動市場。混合動力技術(shù)的獨特優(yōu)勢使其將作為乘用車動力總成核心技術(shù)路線長期存在，市場與行業(yè)的共同選擇決定著關(guān)于混動技術(shù)僅為過渡性路線的論斷將不攻自破。

正如中國乘用車動力總成專業(yè)委員會SCP提出的《富春江共識》 所言，結(jié)合科學(xué)規(guī)律、市場規(guī)律與中國實情，從中長期發(fā)展來看，任何一種單一能源都難以滿足雙碳戰(zhàn)略、能源安全、資源安全、產(chǎn)業(yè)安全以及市場需求，未來中國乘用車市場動力總成技術(shù)路線必然是多元化的，而混合動力技術(shù)將是實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)新能源轉(zhuǎn)型與雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵性支柱技術(shù)。目前，中國自主品牌車企混動技術(shù)已位居世界前列，發(fā)展出了多樣化的、具有中國特色的混合動力汽車動力總成技術(shù)，但需保持警惕避免落入先進技術(shù)盲目疊加、硬性指標(biāo)競相提高、性能過剩資源浪費、供應(yīng)鏈成本極限壓價的無效內(nèi)卷陷阱，需充分發(fā)揮混動技術(shù)靈活混合的特點，圍繞市場實際需求以及消費者用車習(xí)慣，求真務(wù)實發(fā)展真正實用、創(chuàng)新的混合動力技術(shù)，推出異質(zhì)化的強競爭力混動產(chǎn)品，促進混動汽車領(lǐng)域的良性循環(huán)與技術(shù)的蓬勃發(fā)展。

許敏 教授

畢業(yè)于上海交通大學(xué)，獲日本廣島大學(xué)博士學(xué)位，1991年加入美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開展博士后研究。1995—2003年，在通用、福特、偉世通等知名汽車企業(yè)擔(dān)任技術(shù)專家。2003—2006年，任奇瑞公司副總經(jīng)理及汽車工程研究院院長，領(lǐng)導(dǎo)團隊自主開發(fā)多款發(fā)動機與汽車平臺。2006年回到上海交通大學(xué)任特聘教授，歷任校長助理及汽車工程研究院院長。他的主要研究方向涉及混動專用發(fā)動機、噴霧與燃燒研究、線控底盤和電動車集成技術(shù)等。主持多項國家自然科學(xué)基金項目，發(fā)表200 余篇SCI期刊和會議論文。他在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界均有卓越貢獻，被授予國際汽車工程師學(xué)會（SAE）會士、中國汽車工程學(xué)會（China SAE） 會士、國際燃燒學(xué)會（International Combustion Institute） 會士以及國際液體霧化與噴霧系統(tǒng)學(xué)會（InternationalInstitute of Liquid Atomization amp; Spray Systems）主席等榮譽，在紀(jì)念改革開放40 周年之際，獲“中國汽車工業(yè)杰出人物”稱號。