插電式混合動力＝純電動＋強混≠純電動+傳統車

2014年前三季度，新能源汽車產銷近4萬輛，發展勢頭喜人。然而，“甲板理論”和“煤電理論”再次將新能源汽車推向了風口浪尖。有人認為新能源汽車只會改變污染狀況，也有專家學者認為“上海銷售的插電式混合動力汽車95%以上都是以傳統汽油車的模式運行，無法給予財政補貼”，這表明人們對新能源汽車，尤其是插電式混動電子汽車的認知，完全不同。作為一名從事新能源汽車的研發人員，筆者從多方面對PHEV進行分析和評價，讓大家了解PHEV。

1） PHEV辯論

如表1所示，最近，大學教授、協會負責人和行業團體對熱銷的比亞迪秦發表了看法。本文從PHEV的定義、工作模式、基準模型和發展趨勢等方面對其進行了綜合分析。

表1 PHEV辯論摘要

提問者

支持者

行業觀點

（100人電動汽車委員會）

超過95%的車主以傳統汽油車的模式駕駛插電式混合動力汽車，因此建議取消插電式混動汽車的具體補貼。

一些對插電式混合動力持懷疑態度的人實際上對汽車行業和消費者感到不滿，但我們必須依法行事。

比亞迪秦，PHEV的代表車型，90%的時間用電，10%的時間只用油。

2） 2）PHEV的定義和特性

顧名思義，PHEV是一種帶有外部充電裝置的混合動力汽車。因為它需要外部充電，而且電池是能量電池或混合動力電池，所以它與強大的混合動力電池不同。由于需要純電動驅動，對電機輸出功率的需求很大，而且動力系統結構必須具有純電動工況，因此車輛冷卻和潤滑系統才能在純電動工況下及時工作。

圖1 PHEV定義

PHEV包括CD（能量消耗）和CS（能量維持階段）。在CD階段，除再生制動外，SOC（充電狀態）持續下降，發動機和電機的工作與參數匹配有關。當電機功率匹配較大時，這個階段通常是純電動的。但是，當電機相對較小且處于快速加速和爬坡的情況下，或者需要啟動發動機對動力系統進行冷卻和潤滑時，發動機仍需要在CD階段工作；純電動汽車在CD階段的續航里程有很大不同。例如，4.4千瓦時的豐田普銳斯僅為26公里，16千瓦時的沃蘭達為64公里，13千瓦時的比亞迪秦威為70公里

。根據新國標，商用車只有以60（40）公里/小時的恒定速度行駛，純電動汽車的續航里程超過50公里，才能獲得免征購置稅等優惠政策。在CS階段，主要是為了保持SOC的平衡，這與強混合控制相同。然而，為了防止“反充電”，SOC控制目標不應過高（例如30%，強混合目標點通常在50%左右），SOC目標點還應考慮電池充放電效率。

表2 PHEV與強度混合動力的比較

比較方面

性能比較

發動機

峰值功率相當，例如秦發動機的功率達到113kW，功率很大。PHEV和強混發動機的功率不宜過大，應與整車和性能參數合理匹配。普銳斯發動機第一代至第三代參數的演變可以支持這一觀點。

電機

當功率相同或增加時，主要考慮純電動階段的功率需求。秦的電機功率為110千瓦，普銳斯插電式系統與強勁的混合動力系統相同。

電池

充放電容量不低于強混合時的充放電容量。例如，秦的電池容量為13kWh，盡管它是一種能量（混合）電池，但目前這種電池的峰值充放電功率超過120kW。

PHEV和強度混合動力之間的比較如表2所示。在參數配置方面，PHEV具有純電動和強混動的特點，因此通過參數匹配得出PHEV=純電動+強混動。與強混合相比，PHEV的電功率比相同或增加。雖然在質量上略有提高，但其節油率應不低于CS階段的強混合，即節油率應超過30%。

3） PHEV工作模式

圖2 PHEV結構

圖2顯示了兩種典型的PHEV動力系統結構，比亞迪秦與圖2左圖相同。作者的研究團隊已經制定出了圖2中結構的工作模式。如圖3所示，PHEV的工作模式可以根據電池SOC和駕駛員的需求扭矩（通過分析踏板開度和車速獲得）來確定。垂直軸SOC和水平軸需求扭矩之間的白色帶寬是為了防止工作模式中的頻繁跳躍。在圖3中，SOC1和SOC2約為30%，而SOC3和SOC4約為10%。SOC大于SOC1且介于SOC2和SOC3之間的工作模式是最常用的工作模式，可以將電池SOC保持在30%左右。設置SOC3和SOC4的目的是考慮特殊工況下的功率需求，如“自動”和“HEV”模式下的低速純電動和大扭矩需求（爬坡和快速加速）。然而，當SOC低于10%時，電池不能放電，一方面，因為此時電池放電效率低，另一方面，由于電池的SOC誤差大（高達8%），電池此時已經處于停滯狀態。

圖3 PHEV工作模式

從工作模式可以看出，當SOC較大而所需扭矩較小時，PHEV在純電動條件下工作。其他工況與強混工況相同，主要通過E-M（驅動發電）和E+M（電機輔助）的調節，使發動機在滿足駕駛員扭矩需求的同時，在高效區工作；

PHEV只有在三個地方標記黃色區域，才能在純發動機狀態下工作，并且此時發動機的工作效率很高，這與傳統汽車“大馬車”的工作狀態不同。

因此，從工作模式可以得出結論：插電式混合動力=純電動+強混動。即使在電池未充電（SOC保持在30%左右）的情況下，PHEV也能在強混合動力模式下工作，而不是傳統的汽車模式。

4） PHEV基準分析

收集了國內外主流乘用車和乘用車PHEV的技術參數。如表3所示，可以看出，主要制造商的PHEV在CS模式下的節油率超過30%，PHEV乘用車的節油率高達40%，這表明它在不充電時的節油率仍然很高。

PHEV公交車在CS階段的節油效果非常明顯。在滿足50公里等速行駛新國家標準的情況下，各大制造商盡最大努力降低電池容量和整車成本，以傳統汽車價格賣給公交車用戶，并用國家補貼的25萬元提高消化電池和電機的價格。正是這種創新的控制和商業模式，2014年，僅雙模PHEV公交車的銷量預計將超過1萬輛，產值將超過100億元。

與PHEV公交車類似，PHEV汽車應遵循公交車的控制和商業模式，在充電設施不完善的情況下加快PHEV汽車的市場推廣。

表3典型PHEV技術參數

汽車品牌和型號

客車

旅客列車

制造商

拜德·秦

豐田

普銳斯

本田雅歌

通用汽車威蘭達

福特MONDEO

12m公交車

車輛重量

一千六百七十

一千四百三十五

一千七百二十三

一千七百一十五

一千八百零八

一萬二千

傳輸形式

電機+6th DCT

行星排氣功率輸入分流器

雙電機雙模串并聯

行星排氣功率輸出分流器

行星排氣功率輸入分流器

雙電機雙模串并聯

0～100公里/小時

（s）

五點九

十點二

七點七

八點七

八點六

21

最高速度（km/h）

一百八十五

一百七十

一百八十三

一百六十

一百六十七

九十

CS油耗（L/100km）

五點九

四點七

五點一一

六點三六

五點四七

22

CS階段

燃油節約率

30~45%

>；

40%

5） 5）PHEV的發展趨勢

工廠

外國的

本國的

公眾

寶馬

保時捷

沃爾沃汽車

比亞迪

Gac公司

汽車品牌和型號

高爾夫GTE

大眾XL1

奧迪A3 e-tron

530毫瓦

寶馬i8

保時捷Cayenne

保時捷Panamera

保時捷918

沃爾沃S60L

Byd業務

拜德·唐

Gac GA5

在2014年11月舉行的廣州車展上，展出了12種國內外PHEV車型，包括易于上市的高端保時捷品牌、高爾夫GTE和比亞迪品牌，顯示了各大制造商對PHEV的市場信心。

與此同時，中國PHEV的市場潛力一直受到國際主要制造商的高度關注。沃爾沃將于2015年上半年在成都工廠大規模生產沃爾沃S60L插電式混合動力汽車并投放市場。大眾將在2018年底前向中國市場推出8款插電式混合動力車型，前兩款車型將于2015年在中國生產。

最近，國際電池供應商已將電池的批量價格調整為220~230美元/千瓦時，但由于國內電池包集成技術和電池管理系統技術仍處于初級開發階段，電池集成后的價格仍然很高。同時，由于平衡控制、熱管理等難點技術尚未解決，僅通過增加電池容量并不是增加續航里程的最佳方式，但PHEV在里程方面具有優勢。科技部部長萬鋼在泰達論壇上提出，2020年后可能取消財政補貼，PHEV在沒有補貼的情況下具有價格優勢。純電動汽車的難點在于電池、電機、充電器和電氣配件。此外，PHEV在車輛集成和控制方面有更高的要求，而其自有品牌在能源管理、動力系統解耦、發動機和自動變速箱方面的積累較少，因此應給予其大力支持以進行攻關。技術障礙永遠無法繞過，必須跨越。比亞迪從逆向分析到正向開發的成功，特斯拉的輝煌與菲斯科的破產形成鮮明對比，足以說明自主掌握核心技術的重要性。

在鼓勵PHEV發展的同時，要做好檢測、監督和認證工作。清華大學教授、中國電動汽車創始人兼高級專家陳全石先生提醒說，“插電式混合動力汽車很容易在技術上造假，也就是說，汽車公司可以通過在傳統汽油車的后軸上安裝一個假的電機，將其改裝成插電式混動汽車”。我們應該從“坡”、“EV”、“Eco”、“Sport”、“Auto”和“HEV”等模式對PHEV進行綜合評價，遏制欺詐性賠償，為PHEV創造良好的發展氛圍。

6） 摘要

從PHEV的定義、工作模式和基準模型的分析和評估可以看出，PHEV的結構和控制策略決定了它在不充電的情況下仍然是一款密集型混合動力汽車。與傳統汽車相比，節油率仍高達30~40%，良好的節油率應給予相應的車牌優惠和補貼。在取消財政補貼后，PHEV是最重要的新能源汽車之一；

自主品牌應堅持自主開發，突破PHEV在集成控制和關鍵零部件方面的技術障礙。

作者楊偉斌為北汽福田新能源系統開發部部長、博士、高級工程師。2014年前三季度，新能源汽車產銷近4萬輛，發展勢頭喜人。然而，“甲板理論”和“煤電理論”再次將新能源汽車推向了風口浪尖。有人認為新能源汽車只會改變污染狀況，也有專家學者認為“上海銷售的插電式混合動力汽車95%以上都是以傳統汽油車的模式運行，無法給予財政補貼”，這表明人們對新能源汽車，尤其是插電式混動電子汽車的認知，完全不同。作為一名從事新能源汽車的研發人員，筆者從多方面對PHEV進行分析和評價，讓大家了解PHEV。

1） PHEV辯論

如表1所示，最近，大學教授、協會負責人和行業團體對熱銷的比亞迪秦發表了看法。本文從PHEV的定義、工作模式、基準模型和發展趨勢等方面對其進行了綜合分析。

表1 PHEV辯論摘要

提問者

支持者

行業觀點

（100人電動汽車委員會）

超過95%的車主以傳統汽油車的模式駕駛插電式混合動力汽車，因此建議取消插電式混動汽車的具體補貼。

一些對插電式混合動力持懷疑態度的人實際上對汽車行業和消費者感到不滿，但我們必須依法行事。

比亞迪秦，PHEV的代表車型，90%的時間用電，10%的時間只用油。

2） 2）PHEV的定義和特性

顧名思義，PHEV是一種帶有外部充電裝置的混合動力汽車。因為它需要外部充電，而且電池是能量電池或混合動力電池，所以它與強大的混合動力電池不同。由于需要純電動驅動，對電機輸出功率的需求很大，而且動力系統結構必須具有純電動工況，因此車輛冷卻和潤滑系統才能在純電動工況下及時工作。

圖1 PHEV定義

PHEV包括CD（能量消耗）和CS（能量維持階段）。在CD階段，除再生制動外，SOC（充電狀態）持續下降，發動機和電機的工作與參數匹配有關。當電機功率匹配較大時，這個階段通常是純電動的。但是，當電機相對較小且處于快速加速和爬坡的情況下，或者需要啟動發動機對動力系統進行冷卻和潤滑時，發動機仍需要在CD階段工作；純電動汽車在CD階段的續航里程有很大不同。例如，4.4千瓦時的豐田普銳斯僅為26公里，16千瓦時的沃蘭達為64公里，13千瓦時的比亞迪秦威為70公里

。根據新國標，商用車只有以60（40）公里/小時的恒定速度行駛，純電動汽車的續航里程超過50公里，才能獲得免征購置稅等優惠政策。在CS階段，主要是為了保持SOC的平衡，這與強混合控制相同。然而，為了防止“反充電”，SOC控制目標不應過高（例如30%，強混合目標點通常在50%左右），SOC目標點還應考慮電池充放電效率。

表2 PHEV與強度混合動力的比較

比較方面

性能比較

發動機

峰值功率相當，例如秦發動機的功率達到113kW，功率很大。PHEV和強混發動機的功率不宜過大，應與整車和性能參數合理匹配。普銳斯發動機第一代至第三代參數的演變可以支持這一觀點。

電機

當功率相同或增加時，主要考慮純電動階段的功率需求。秦的電機功率為110千瓦，普銳斯插電式系統與強勁的混合動力系統相同。

電池

充放電容量不低于強混合時的充放電容量。例如，秦的電池容量為13kWh，盡管它是一種能量（混合）電池，但目前這種電池的峰值充放電功率超過120kW。

PHEV和強度混合動力之間的比較如表2所示。在參數配置方面，PHEV具有純電動和強混動的特點，因此通過參數匹配得出PHEV=純電動+強混動。與強混合相比，PHEV的電功率比相同或增加。雖然在質量上略有提高，但其節油率應不低于CS階段的強混合，即節油率應超過30%。

3） PHEV工作模式

圖2 PHEV結構

圖2顯示了兩種典型的PHEV動力系統結構，比亞迪秦與圖2左圖相同。作者的研究團隊已經制定出了圖2中結構的工作模式。如圖3所示，PHEV的工作模式可以根據電池SOC和駕駛員的需求扭矩（通過分析踏板開度和車速獲得）來確定。垂直軸SOC和水平軸需求扭矩之間的白色帶寬是為了防止工作模式中的頻繁跳躍。在圖3中，SOC1和SOC2約為30%，而SOC3和SOC4約為10%。SOC大于SOC1且介于SOC2和SOC3之間的工作模式是最常用的工作模式，可以將電池SOC保持在30%左右。設置SOC3和SOC4的目的是考慮特殊工況下的功率需求，如“自動”和“HEV”模式下的低速純電動和大扭矩需求（爬坡和快速加速）。然而，當SOC低于10%時，電池不能放電，一方面，因為此時電池放電效率低，另一方面，由于電池的SOC誤差大（高達8%），電池此時已經處于停滯狀態。

圖3 PHEV工作模式

從工作模式可以看出，當SOC較大而所需扭矩較小時，PHEV在純電動條件下工作。其他工況與強混工況相同，主要通過E-M（驅動發電）和E+M（電機輔助）的調節，使發動機在滿足駕駛員扭矩需求的同時，在高效區工作；

PHEV只有在三個地方標記黃色區域，才能在純發動機狀態下工作，并且此時發動機的工作效率很高，這與傳統汽車“大馬車”的工作狀態不同。

因此，從工作模式可以得出結論：插電式混合動力=純電動+強混動。即使在電池未充電（SOC保持在30%左右）的情況下，PHEV也能在強混合動力模式下工作，而不是傳統的汽車模式。

4） PHEV基準分析

收集了國內外主流乘用車和乘用車PHEV的技術參數。如表3所示，可以看出，主要制造商的PHEV在CS模式下的節油率超過30%，PHEV乘用車的節油率高達40%，這表明它在不充電時的節油率仍然很高。

PHEV公交車在CS階段的節油效果非常明顯。在滿足50公里等速行駛新國家標準的情況下，各大制造商盡最大努力降低電池容量和整車成本，以傳統汽車價格賣給公交車用戶，并用國家補貼的25萬元提高消化電池和電機的價格。正是這種創新的控制和商業模式，2014年，僅雙模PHEV公交車的銷量預計將超過1萬輛，產值將超過100億元。

與PHEV公交車類似，PHEV汽車應遵循公交車的控制和商業模式，在充電設施不完善的情況下加快PHEV汽車的市場推廣。

表3典型PHEV技術參數

汽車品牌和型號

客車

旅客列車

制造商

拜德·秦

豐田

普銳斯

本田雅歌

通用汽車威蘭達

福特MONDEO

12m公交車

車輛重量

一千六百七十

一千四百三十五

一千七百二十三

一千七百一十五

一千八百零八

一萬二千

傳輸形式

電機+6th DCT

行星排氣功率輸入分流器

雙電機雙模串并聯

行星排氣功率輸出分流器

行星排氣功率輸入分流器

雙電機雙模串并聯

0～100公里/小時

（s）

五點九

十點二

七點七

八點七

八點六

21

最高速度（km/h）

一百八十五

一百七十

一百八十三

一百六十

一百六十七

九十

CS油耗（L/100km）

五點九

四點七

五點一一

六點三六

五點四七

22

CS階段

燃油節約率

30~45%

>；

40%

5） 5）PHEV的發展趨勢

工廠

外國的

本國的

公眾

寶馬

保時捷

沃爾沃汽車

比亞迪

Gac公司

汽車品牌和型號

高爾夫GTE

大眾XL1

奧迪A3 e-tron

530毫瓦

寶馬i8

保時捷Cayenne

保時捷Panamera

保時捷918

沃爾沃S60L

Byd業務

拜德·唐

Gac GA5

在2014年11月舉行的廣州車展上，展出了12種國內外PHEV車型，包括易于上市的高端保時捷品牌、高爾夫GTE和比亞迪品牌，顯示了各大制造商對PHEV的市場信心。

與此同時，中國PHEV的市場潛力一直受到國際主要制造商的高度關注。沃爾沃將于2015年上半年在成都工廠大規模生產沃爾沃S60L插電式混合動力汽車并投放市場。大眾將在2018年底前向中國市場推出8款插電式混合動力車型，前兩款車型將于2015年在中國生產。

最近，國際電池供應商已將電池的批量價格調整為220~230美元/千瓦時，但由于國內電池包集成技術和電池管理系統技術仍處于初級開發階段，電池集成后的價格仍然很高。同時，由于平衡控制、熱管理等難點技術尚未解決，僅通過增加電池容量并不是增加續航里程的最佳方式，但PHEV在里程方面具有優勢。科技部部長萬鋼在泰達論壇上提出，2020年后可能取消財政補貼，PHEV在沒有補貼的情況下具有價格優勢。純電動汽車的難點在于電池、電機、充電器和電氣配件。此外，PHEV在車輛集成和控制方面有更高的要求，而其自有品牌在能源管理、動力系統解耦、發動機和自動變速箱方面的積累較少，因此應給予其大力支持以進行攻關。技術障礙永遠無法繞過，必須跨越。比亞迪從逆向分析到正向開發的成功，特斯拉的輝煌與菲斯科的破產形成鮮明對比，足以說明自主掌握核心技術的重要性。

在鼓勵PHEV發展的同時，要做好檢測、監督和認證工作。清華大學教授、中國電動汽車創始人兼高級專家陳全石先生提醒說，“插電式混合動力汽車很容易在技術上造假，也就是說，汽車公司可以通過在傳統汽油車的后軸上安裝一個假的電機，將其改裝成插電式混動汽車”。我們應該從“坡”、“EV”、“Eco”、“Sport”、“Auto”和“HEV”等模式對PHEV進行綜合評價，遏制欺詐性賠償，為PHEV創造良好的發展氛圍。

6） 摘要

從PHEV的定義、工作模式和基準模型的分析和評估可以看出，PHEV的結構和控制策略決定了它在不充電的情況下仍然是一款密集型混合動力汽車。與傳統汽車相比，節油率仍高達30~40%，良好的節油率應給予相應的車牌優惠和補貼。在取消財政補貼后，PHEV是最重要的新能源汽車之一；自主品牌應堅持自主開發，突破PHEV在集成控制和關鍵零部件方面的技術障礙。

作者楊偉斌為北汽福田新能源系統開發部部長、博士、高級工程師。

標簽：比亞迪保時捷沃爾沃寶馬大眾

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