油耗限值，新能源汽車該如何應對

隨著第四階段燃油限值以及新能源汽車積分方案的推行與展開，整車廠要想達到愈來愈嚴格的燃油限值，并在2020年實現(xiàn)5L/100km的油耗指標，研發(fā)混合動力汽車以及純電動汽車成為其必由之路。

針對純電動汽車（以下簡稱EV），插電式混合動力汽車（以下簡稱PHEV）以及常規(guī)混合動力汽車（以下簡稱HEV），如何從目前市面上的各種拓撲結構中選擇合適的方案是目前各個整車廠面臨的一大難題，UAES針對市面上各種混動拓撲結構進行了深入細致的研究，下表列舉了各種混合動力拓撲結構的功能模式以及基本性能。

● 有該工作模式； ○ 無該工作模式；

其中SP：串并聯(lián)混動系統(tǒng)（Series-Parallel），PS:功率分配混動系統(tǒng)（Power Split）,AW: 四輪驅動混動系統(tǒng)（All-wheel Drive）

對于新能源汽車而言，其功能越多，性能越好，相應的其控制難度也會增加，因此如何權衡這些指標成為各大主機廠需要仔細考慮的問題。下文分別從EV，PHEV以及HEV出發(fā)，針對其主流拓撲構型進行分析。

EV

目前市面上EV大多以單電機通過一單級或者兩級減速器驅動車輛，少部分追求動力性的高端電動車則采用兩套驅動電機分別驅動車輛的前后軸。而隨著EV數(shù)量日益增加，其發(fā)展逐漸呈現(xiàn)如下特點：

減速箱級數(shù)的增加，以調節(jié)電機工作點而提高效率；

模塊化以及結構緊湊化，電機/電機控制器/減速器逐步集成為一體，以減小空間占用率；

功率以及電壓等級的提升。

新的趨勢必然引發(fā)諸如振動等級、制造工藝等問題與挑戰(zhàn)，而UAES目前已有成熟的解決方案提供給客戶，可提供分離式電機SMG 180系列以及電機控制器INVCON2.3-CN等產品。

圖1 純電動拓撲結構簡圖

圖2 eAD系統(tǒng)集成示意圖

PHEV

針對PHEV方案，目前的主流拓撲結構包括以下幾類，分別是單電機雙離合器混動系統(tǒng)（P2），四輪驅動混合動力系統(tǒng)（AW）以及電機變速箱集成方案（eDCT/eAMT等），以下簡要分析上述三類系統(tǒng)。

A

單電機雙離合器混動系統(tǒng)（P2）

P2拓撲結構是指單獨采用TM（Traction Motor）電機、離合器C1和一個具有動力中斷功能的傳動裝置（如離合器C2、液力變矩器、雙離合器模塊等）實現(xiàn)動力混合的一種動力驅動結構，示意圖如下圖所示，P2拓撲結構的突出優(yōu)勢在于：

僅采用一套電驅動系統(tǒng)，成本較低；

采用單個電機實現(xiàn)多種工作模式，有效優(yōu)化發(fā)動機燃油消耗；制動能量回收功能較強，系統(tǒng)節(jié)油率高；

可配合使用不同類型變速箱（AMT/AT/CVT/DCT），機械改動量相對較低；

系統(tǒng)動力性優(yōu)；

而其技術挑戰(zhàn)在于：控制系統(tǒng)復雜，同時該系統(tǒng)一般配備三缸發(fā)動機，國內技術不夠成熟；并且變速箱的研發(fā)挑戰(zhàn)較大。目前市面上典型P2拓撲結構應用車型包括大眾途銳、保時捷卡宴、寶馬3系/5系/7系、奧迪Q5等。對于P2方案，BOSCH已在這一方面積累了豐富的項目經驗，而UAES也具有成熟的技術方案，目前UAES針對P2方案可以提供集成式電機以及INVCON2.3-CN,INVCON3U電機控制器等。

圖3 P2拓撲結構示意圖

圖4 P2模塊示意圖

B

四輪驅動混動系統(tǒng)（AW）

AW拓撲結構是指采用電力軸驅動和傳統(tǒng)發(fā)動機加電機這兩套動力系統(tǒng)并在路面進行動力耦合的一種動力驅動結構，該結構的前軸以及后軸分別包含一套動力驅動系統(tǒng)。就AW系統(tǒng)而言，其主要優(yōu)勢在于：

四輪驅動，整車動力性優(yōu)，駕駛樂趣較好；

平臺的復用性較高；

但其不足之處在于復雜的動力系統(tǒng)結構提升了四驅控制的復雜性以及成本，一般用于中高端的SUV上。典型AW拓撲結構應用車型包括PSA 3008、沃爾沃V60等，UAES 針對四驅車輛可以提供IMG 270 集成式電機系列，SMG 138與SMG 180分離式電機系列以及電機控制器等多種組合方案。

圖5 AW拓撲結構圖（ISG+eAD）

圖6 AW拓撲結構圖（BSG+eAD）

圖7 BMW X1 BSG+eAD 結構圖

C

電機變速箱集成方案(eDCT/eAMT)

eDCT/eAMT是指的驅動電機與變速箱的集成方案，電機通過變速機構與變速箱的中間軸或者輸出軸耦合，進而實現(xiàn)與發(fā)動機輸出轉矩的疊加。以eDCT為例，其示意圖如下所示。eDCT/eAMT系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：

電機位置可根據(jù)需要調整，設計的靈活度比較大；

驅動電機多檔位，提升了電機的效率；

不增加額外的離合器，電機軸向布置相對容易；

其技術難點在于對變速箱本體改動較大，集成方案設計困難，生產成本較高。目前市面上典型的車型包括比亞迪 秦，比亞迪 唐等。UAES針對該類型的拓撲結構，可提供包括SMG 分離式電機系列，INVCON電機控制器系列多種產品。

圖8 eDCT拓撲結構示意圖

HEV

HEV最典型的拓撲為PS，即采用單排或者多排行星齒輪裝置實現(xiàn)功率分配的一種動力驅動結構。最典型的代表是豐田Prius的前三代產品，在國內則以科力遠公司的PS系統(tǒng)最為著名。

相比于其他類型的拓撲結構，PS系統(tǒng)的優(yōu)點在于：

可以實現(xiàn)無極變速，更靈活地調節(jié)發(fā)動機工作點，提高工作效率，保證經濟性；

動力性較好；

結構緊湊，空間占用率低；

但其缺點在于結構復雜，加工難度比較大，成本較高，同時復雜的模式切換也使得其控制難度較大。UAES針對PS結構，系統(tǒng)方案推薦為IMG270集成電機加INV2CON2.2雙電機控制器。

圖9 PS拓撲結構示意圖

圖10 eCVT 實物圖

低壓混動

為滿足油耗限值，目前市面上還存在一種48V低壓混動方案，通過在傳統(tǒng)車上增加一套48V系統(tǒng)以達到節(jié)油的目的，該方案具體分析詳見后續(xù)的48V 系統(tǒng)專題介紹。

圖11 BSG拓撲結構圖