插电式混合动力＝纯电动＋强混≠纯电动+传统车

2014年前三季度，新能源汽车产销近4万辆，发展势头喜人。然而，“甲板理论”和“煤电理论”再次将新能源汽车推向了风口浪尖。有人认为新能源汽车只会改变污染状况，也有专家学者认为“上海销售的插电式混合动力汽车95%以上都是以传统汽油车的模式运行，无法给予财政补贴”，这表明人们对新能源汽车，尤其是插电式混动电子汽车的认知，完全不同。作为一名从事新能源汽车的研发人员，笔者从多方面对PHEV进行分析和评价，让大家了解PHEV。

1） PHEV辩论

如表1所示，最近，大学教授、协会负责人和行业团体对热销的比亚迪秦发表了看法。本文从PHEV的定义、工作模式、基准模型和发展趋势等方面对其进行了综合分析。

表1 PHEV辩论摘要

提问者

支持者

行业观点

（100人电动汽车委员会）

超过95%的车主以传统汽油车的模式驾驶插电式混合动力汽车，因此建议取消插电式混动汽车的具体补贴。

一些对插电式混合动力持怀疑态度的人实际上对汽车行业和消费者感到不满，但我们必须依法行事。

比亚迪秦，PHEV的代表车型，90%的时间用电，10%的时间只用油。

2） 2）PHEV的定义和特性

顾名思义，PHEV是一种带有外部充电装置的混合动力汽车。因为它需要外部充电，而且电池是能量电池或混合动力电池，所以它与强大的混合动力电池不同。由于需要纯电动驱动，对电机输出功率的需求很大，而且动力系统结构必须具有纯电动工况，因此车辆冷却和润滑系统才能在纯电动工况下及时工作。

图1 PHEV定义

PHEV包括CD（能量消耗）和CS（能量维持阶段）。在CD阶段，除再生制动外，SOC（充电状态）持续下降，发动机和电机的工作与参数匹配有关。当电机功率匹配较大时，这个阶段通常是纯电动的。但是，当电机相对较小且处于快速加速和爬坡的情况下，或者需要启动发动机对动力系统进行冷却和润滑时，发动机仍需要在CD阶段工作；纯电动汽车在CD阶段的续航里程有很大不同。例如，4.4千瓦时的丰田普锐斯仅为26公里，16千瓦时的沃兰达为64公里，13千瓦时的比亚迪秦威为70公里

。根据新国标，商用车只有以60（40）公里/小时的恒定速度行驶，纯电动汽车的续航里程超过50公里，才能获得免征购置税等优惠政策。在CS阶段，主要是为了保持SOC的平衡，这与强混合控制相同。然而，为了防止“反充电”，SOC控制目标不应过高（例如30%，强混合目标点通常在50%左右），SOC目标点还应考虑电池充放电效率。

表2 PHEV与强度混合动力的比较

比较方面

性能比较

发动机

峰值功率相当，例如秦发动机的功率达到113kW，功率很大。PHEV和强混发动机的功率不宜过大，应与整车和性能参数合理匹配。普锐斯发动机第一代至第三代参数的演变可以支持这一观点。

电机

当功率相同或增加时，主要考虑纯电动阶段的功率需求。秦的电机功率为110千瓦，普锐斯插电式系统与强劲的混合动力系统相同。

电池

充放电容量不低于强混合时的充放电容量。例如，秦的电池容量为13kWh，尽管它是一种能量（混合）电池，但目前这种电池的峰值充放电功率超过120kW。

PHEV和强度混合动力之间的比较如表2所示。在参数配置方面，PHEV具有纯电动和强混动的特点，因此通过参数匹配得出PHEV=纯电动+强混动。与强混合相比，PHEV的电功率比相同或增加。虽然在质量上略有提高，但其节油率应不低于CS阶段的强混合，即节油率应超过30%。

3） PHEV工作模式

图2 PHEV结构

图2显示了两种典型的PHEV动力系统结构，比亚迪秦与图2左图相同。作者的研究团队已经制定出了图2中结构的工作模式。如图3所示，PHEV的工作模式可以根据电池SOC和驾驶员的需求扭矩（通过分析踏板开度和车速获得）来确定。垂直轴SOC和水平轴需求扭矩之间的白色带宽是为了防止工作模式中的频繁跳跃。在图3中，SOC1和SOC2约为30%，而SOC3和SOC4约为10%。SOC大于SOC1且介于SOC2和SOC3之间的工作模式是最常用的工作模式，可以将电池SOC保持在30%左右。设置SOC3和SOC4的目的是考虑特殊工况下的功率需求，如“自动”和“HEV”模式下的低速纯电动和大扭矩需求（爬坡和快速加速）。然而，当SOC低于10%时，电池不能放电，一方面，因为此时电池放电效率低，另一方面，由于电池的SOC误差大（高达8%），电池此时已经处于停滞状态。

图3 PHEV工作模式

从工作模式可以看出，当SOC较大而所需扭矩较小时，PHEV在纯电动条件下工作。其他工况与强混工况相同，主要通过E-M（驱动发电）和E+M（电机辅助）的调节，使发动机在满足驾驶员扭矩需求的同时，在高效区工作；

PHEV只有在三个地方标记黄色区域，才能在纯发动机状态下工作，并且此时发动机的工作效率很高，这与传统汽车“大马车”的工作状态不同。

因此，从工作模式可以得出结论：插电式混合动力=纯电动+强混动。即使在电池未充电（SOC保持在30%左右）的情况下，PHEV也能在强混合动力模式下工作，而不是传统的汽车模式。

4） PHEV基准分析

收集了国内外主流乘用车和乘用车PHEV的技术参数。如表3所示，可以看出，主要制造商的PHEV在CS模式下的节油率超过30%，PHEV乘用车的节油率高达40%，这表明它在不充电时的节油率仍然很高。

PHEV公交车在CS阶段的节油效果非常明显。在满足50公里等速行驶新国家标准的情况下，各大制造商尽最大努力降低电池容量和整车成本，以传统汽车价格卖给公交车用户，并用国家补贴的25万元提高消化电池和电机的价格。正是这种创新的控制和商业模式，2014年，仅双模PHEV公交车的销量预计将超过1万辆，产值将超过100亿元。

与PHEV公交车类似，PHEV汽车应遵循公交车的控制和商业模式，在充电设施不完善的情况下加快PHEV汽车的市场推广。

表3典型PHEV技术参数

汽车品牌和型号

客车

旅客列车

制造商

拜德·秦

丰田

普锐斯

本田雅歌

通用汽车威兰达

福特MONDEO

12m公交车

车辆重量

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

一万二千

传输形式

电机+6th DCT

行星排气功率输入分流器

双电机双模串并联

行星排气功率输出分流器

行星排气功率输入分流器

双电机双模串并联

0～100公里/小时

（s）

五点九

十点二

七点七

八点七

八点六

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）

五点九

四点七

五点一一

六点三六

五点四七

22

CS阶段

燃油节约率

30~45%

>；

40%

5） 5）PHEV的发展趋势

工厂

外国的

本国的

公众

宝马

保时捷

沃尔沃汽车

比亚迪

Gac公司

汽车品牌和型号

高尔夫GTE

大众XL1

奥迪A3 e-tron

530毫瓦

宝马i8

保时捷Cayenne

保时捷Panamera

保时捷918

沃尔沃S60L

Byd业务

拜德·唐

Gac GA5

在2014年11月举行的广州车展上，展出了12种国内外PHEV车型，包括易于上市的高端保时捷品牌、高尔夫GTE和比亚迪品牌，显示了各大制造商对PHEV的市场信心。

与此同时，中国PHEV的市场潜力一直受到国际主要制造商的高度关注。沃尔沃将于2015年上半年在成都工厂大规模生产沃尔沃S60L插电式混合动力汽车并投放市场。大众将在2018年底前向中国市场推出8款插电式混合动力车型，前两款车型将于2015年在中国生产。

最近，国际电池供应商已将电池的批量价格调整为220~230美元/千瓦时，但由于国内电池包集成技术和电池管理系统技术仍处于初级开发阶段，电池集成后的价格仍然很高。同时，由于平衡控制、热管理等难点技术尚未解决，仅通过增加电池容量并不是增加续航里程的最佳方式，但PHEV在里程方面具有优势。科技部部长万钢在泰达论坛上提出，2020年后可能取消财政补贴，PHEV在没有补贴的情况下具有价格优势。纯电动汽车的难点在于电池、电机、充电器和电气配件。此外，PHEV在车辆集成和控制方面有更高的要求，而其自有品牌在能源管理、动力系统解耦、发动机和自动变速箱方面的积累较少，因此应给予其大力支持以进行攻关。技术障碍永远无法绕过，必须跨越。比亚迪从逆向分析到正向开发的成功，特斯拉的辉煌与菲斯科的破产形成鲜明对比，足以说明自主掌握核心技术的重要性。

在鼓励PHEV发展的同时，要做好检测、监督和认证工作。清华大学教授、中国电动汽车创始人兼高级专家陈全石先生提醒说，“插电式混合动力汽车很容易在技术上造假，也就是说，汽车公司可以通过在传统汽油车的后轴上安装一个假的电机，将其改装成插电式混动汽车”。我们应该从“坡”、“EV”、“Eco”、“Sport”、“Auto”和“HEV”等模式对PHEV进行综合评价，遏制欺诈性赔偿，为PHEV创造良好的发展氛围。

6） 摘要

从PHEV的定义、工作模式和基准模型的分析和评估可以看出，PHEV的结构和控制策略决定了它在不充电的情况下仍然是一款密集型混合动力汽车。与传统汽车相比，节油率仍高达30~40%，良好的节油率应给予相应的车牌优惠和补贴。在取消财政补贴后，PHEV是最重要的新能源汽车之一；

自主品牌应坚持自主开发，突破PHEV在集成控制和关键零部件方面的技术障碍。

作者杨伟斌为北汽福田新能源系统开发部部长、博士、高级工程师。2014年前三季度，新能源汽车产销近4万辆，发展势头喜人。然而，“甲板理论”和“煤电理论”再次将新能源汽车推向了风口浪尖。有人认为新能源汽车只会改变污染状况，也有专家学者认为“上海销售的插电式混合动力汽车95%以上都是以传统汽油车的模式运行，无法给予财政补贴”，这表明人们对新能源汽车，尤其是插电式混动电子汽车的认知，完全不同。作为一名从事新能源汽车的研发人员，笔者从多方面对PHEV进行分析和评价，让大家了解PHEV。

1） PHEV辩论

如表1所示，最近，大学教授、协会负责人和行业团体对热销的比亚迪秦发表了看法。本文从PHEV的定义、工作模式、基准模型和发展趋势等方面对其进行了综合分析。

表1 PHEV辩论摘要

提问者

支持者

行业观点

（100人电动汽车委员会）

超过95%的车主以传统汽油车的模式驾驶插电式混合动力汽车，因此建议取消插电式混动汽车的具体补贴。

一些对插电式混合动力持怀疑态度的人实际上对汽车行业和消费者感到不满，但我们必须依法行事。

比亚迪秦，PHEV的代表车型，90%的时间用电，10%的时间只用油。

2） 2）PHEV的定义和特性

顾名思义，PHEV是一种带有外部充电装置的混合动力汽车。因为它需要外部充电，而且电池是能量电池或混合动力电池，所以它与强大的混合动力电池不同。由于需要纯电动驱动，对电机输出功率的需求很大，而且动力系统结构必须具有纯电动工况，因此车辆冷却和润滑系统才能在纯电动工况下及时工作。

图1 PHEV定义

PHEV包括CD（能量消耗）和CS（能量维持阶段）。在CD阶段，除再生制动外，SOC（充电状态）持续下降，发动机和电机的工作与参数匹配有关。当电机功率匹配较大时，这个阶段通常是纯电动的。但是，当电机相对较小且处于快速加速和爬坡的情况下，或者需要启动发动机对动力系统进行冷却和润滑时，发动机仍需要在CD阶段工作；纯电动汽车在CD阶段的续航里程有很大不同。例如，4.4千瓦时的丰田普锐斯仅为26公里，16千瓦时的沃兰达为64公里，13千瓦时的比亚迪秦威为70公里

。根据新国标，商用车只有以60（40）公里/小时的恒定速度行驶，纯电动汽车的续航里程超过50公里，才能获得免征购置税等优惠政策。在CS阶段，主要是为了保持SOC的平衡，这与强混合控制相同。然而，为了防止“反充电”，SOC控制目标不应过高（例如30%，强混合目标点通常在50%左右），SOC目标点还应考虑电池充放电效率。

表2 PHEV与强度混合动力的比较

比较方面

性能比较

发动机

峰值功率相当，例如秦发动机的功率达到113kW，功率很大。PHEV和强混发动机的功率不宜过大，应与整车和性能参数合理匹配。普锐斯发动机第一代至第三代参数的演变可以支持这一观点。

电机

当功率相同或增加时，主要考虑纯电动阶段的功率需求。秦的电机功率为110千瓦，普锐斯插电式系统与强劲的混合动力系统相同。

电池

充放电容量不低于强混合时的充放电容量。例如，秦的电池容量为13kWh，尽管它是一种能量（混合）电池，但目前这种电池的峰值充放电功率超过120kW。

PHEV和强度混合动力之间的比较如表2所示。在参数配置方面，PHEV具有纯电动和强混动的特点，因此通过参数匹配得出PHEV=纯电动+强混动。与强混合相比，PHEV的电功率比相同或增加。虽然在质量上略有提高，但其节油率应不低于CS阶段的强混合，即节油率应超过30%。

3） PHEV工作模式

图2 PHEV结构

图2显示了两种典型的PHEV动力系统结构，比亚迪秦与图2左图相同。作者的研究团队已经制定出了图2中结构的工作模式。如图3所示，PHEV的工作模式可以根据电池SOC和驾驶员的需求扭矩（通过分析踏板开度和车速获得）来确定。垂直轴SOC和水平轴需求扭矩之间的白色带宽是为了防止工作模式中的频繁跳跃。在图3中，SOC1和SOC2约为30%，而SOC3和SOC4约为10%。SOC大于SOC1且介于SOC2和SOC3之间的工作模式是最常用的工作模式，可以将电池SOC保持在30%左右。设置SOC3和SOC4的目的是考虑特殊工况下的功率需求，如“自动”和“HEV”模式下的低速纯电动和大扭矩需求（爬坡和快速加速）。然而，当SOC低于10%时，电池不能放电，一方面，因为此时电池放电效率低，另一方面，由于电池的SOC误差大（高达8%），电池此时已经处于停滞状态。

图3 PHEV工作模式

从工作模式可以看出，当SOC较大而所需扭矩较小时，PHEV在纯电动条件下工作。其他工况与强混工况相同，主要通过E-M（驱动发电）和E+M（电机辅助）的调节，使发动机在满足驾驶员扭矩需求的同时，在高效区工作；

PHEV只有在三个地方标记黄色区域，才能在纯发动机状态下工作，并且此时发动机的工作效率很高，这与传统汽车“大马车”的工作状态不同。

因此，从工作模式可以得出结论：插电式混合动力=纯电动+强混动。即使在电池未充电（SOC保持在30%左右）的情况下，PHEV也能在强混合动力模式下工作，而不是传统的汽车模式。

4） PHEV基准分析

收集了国内外主流乘用车和乘用车PHEV的技术参数。如表3所示，可以看出，主要制造商的PHEV在CS模式下的节油率超过30%，PHEV乘用车的节油率高达40%，这表明它在不充电时的节油率仍然很高。

PHEV公交车在CS阶段的节油效果非常明显。在满足50公里等速行驶新国家标准的情况下，各大制造商尽最大努力降低电池容量和整车成本，以传统汽车价格卖给公交车用户，并用国家补贴的25万元提高消化电池和电机的价格。正是这种创新的控制和商业模式，2014年，仅双模PHEV公交车的销量预计将超过1万辆，产值将超过100亿元。

与PHEV公交车类似，PHEV汽车应遵循公交车的控制和商业模式，在充电设施不完善的情况下加快PHEV汽车的市场推广。

表3典型PHEV技术参数

汽车品牌和型号

客车

旅客列车

制造商

拜德·秦

丰田

普锐斯

本田雅歌

通用汽车威兰达

福特MONDEO

12m公交车

车辆重量

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

一万二千

传输形式

电机+6th DCT

行星排气功率输入分流器

双电机双模串并联

行星排气功率输出分流器

行星排气功率输入分流器

双电机双模串并联

0～100公里/小时

（s）

五点九

十点二

七点七

八点七

八点六

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）

五点九

四点七

五点一一

六点三六

五点四七

22

CS阶段

燃油节约率

30~45%

>；

40%

5） 5）PHEV的发展趋势

工厂

外国的

本国的

公众

宝马

保时捷

沃尔沃汽车

比亚迪

Gac公司

汽车品牌和型号

高尔夫GTE

大众XL1

奥迪A3 e-tron

530毫瓦

宝马i8

保时捷Cayenne

保时捷Panamera

保时捷918

沃尔沃S60L

Byd业务

拜德·唐

Gac GA5

在2014年11月举行的广州车展上，展出了12种国内外PHEV车型，包括易于上市的高端保时捷品牌、高尔夫GTE和比亚迪品牌，显示了各大制造商对PHEV的市场信心。

与此同时，中国PHEV的市场潜力一直受到国际主要制造商的高度关注。沃尔沃将于2015年上半年在成都工厂大规模生产沃尔沃S60L插电式混合动力汽车并投放市场。大众将在2018年底前向中国市场推出8款插电式混合动力车型，前两款车型将于2015年在中国生产。

最近，国际电池供应商已将电池的批量价格调整为220~230美元/千瓦时，但由于国内电池包集成技术和电池管理系统技术仍处于初级开发阶段，电池集成后的价格仍然很高。同时，由于平衡控制、热管理等难点技术尚未解决，仅通过增加电池容量并不是增加续航里程的最佳方式，但PHEV在里程方面具有优势。科技部部长万钢在泰达论坛上提出，2020年后可能取消财政补贴，PHEV在没有补贴的情况下具有价格优势。纯电动汽车的难点在于电池、电机、充电器和电气配件。此外，PHEV在车辆集成和控制方面有更高的要求，而其自有品牌在能源管理、动力系统解耦、发动机和自动变速箱方面的积累较少，因此应给予其大力支持以进行攻关。技术障碍永远无法绕过，必须跨越。比亚迪从逆向分析到正向开发的成功，特斯拉的辉煌与菲斯科的破产形成鲜明对比，足以说明自主掌握核心技术的重要性。

在鼓励PHEV发展的同时，要做好检测、监督和认证工作。清华大学教授、中国电动汽车创始人兼高级专家陈全石先生提醒说，“插电式混合动力汽车很容易在技术上造假，也就是说，汽车公司可以通过在传统汽油车的后轴上安装一个假的电机，将其改装成插电式混动汽车”。我们应该从“坡”、“EV”、“Eco”、“Sport”、“Auto”和“HEV”等模式对PHEV进行综合评价，遏制欺诈性赔偿，为PHEV创造良好的发展氛围。

6） 摘要

从PHEV的定义、工作模式和基准模型的分析和评估可以看出，PHEV的结构和控制策略决定了它在不充电的情况下仍然是一款密集型混合动力汽车。与传统汽车相比，节油率仍高达30~40%，良好的节油率应给予相应的车牌优惠和补贴。在取消财政补贴后，PHEV是最重要的新能源汽车之一；自主品牌应坚持自主开发，突破PHEV在集成控制和关键零部件方面的技术障碍。

作者杨伟斌为北汽福田新能源系统开发部部长、博士、高级工程师。

标签：比亚迪保时捷沃尔沃宝马大众

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