油耗限值，新能源汽车该如何应对

随着第四阶段燃油限值以及新能源汽车积分方案的推行与展开，整车厂要想达到愈来愈严格的燃油限值，并在2020年实现5L/100km的油耗指标，研发混合动力汽车以及纯电动汽车成为其必由之路。

针对纯电动汽车（以下简称EV），插电式混合动力汽车（以下简称PHEV）以及常规混合动力汽车（以下简称HEV），如何从目前市面上的各种拓扑结构中选择合适的方案是目前各个整车厂面临的一大难题，UAES针对市面上各种混动拓扑结构进行了深入细致的研究，下表列举了各种混合动力拓扑结构的功能模式以及基本性能。

● 有该工作模式；   ○ 无该工作模式；

其中SP：串并联混动系统（Series-Parallel），PS:功率分配混动系统（Power Split）,AW: 四轮驱动混动系统（All-wheel Drive）

对于新能源汽车而言，其功能越多，性能越好，相应的其控制难度也会增加，因此如何权衡这些指标成为各大主机厂需要仔细考虑的问题。下文分别从EV，PHEV以及HEV出发，针对其主流拓扑构型进行分析。

EV

目前市面上EV大多以单电机通过一单级或者两级减速器驱动车辆，少部分追求动力性的高端电动车则采用两套驱动电机分别驱动车辆的前后轴。而随着EV数量日益增加，其发展逐渐呈现如下特点：

减速箱级数的增加，以调节电机工作点而提高效率；

模块化以及结构紧凑化，电机/电机控制器/减速器逐步集成为一体，以减小空间占用率；

功率以及电压等级的提升。

新的趋势必然引发诸如振动等级、制造工艺等问题与挑战，而UAES目前已有成熟的解决方案提供给客户，可提供分离式电机SMG 180系列以及电机控制器INVCON2.3-CN等产品。

图1 纯电动拓扑结构简图

图2 eAD系统集成示意图

PHEV

针对PHEV方案，目前的主流拓扑结构包括以下几类，分别是单电机双离合器混动系统（P2），四轮驱动混合动力系统（AW）以及电机变速箱集成方案（eDCT/eAMT等），以下简要分析上述三类系统。

A

单电机双离合器混动系统（P2）

P2拓扑结构是指单独采用TM（Traction Motor）电机、离合器C1和一个具有动力中断功能的传动装置（如离合器C2、液力变矩器、双离合器模块等）实现动力混合的一种动力驱动结构，示意图如下图所示，P2拓扑结构的突出优势在于：

仅采用一套电驱动系统，成本较低；

采用单个电机实现多种工作模式，有效优化发动机燃油消耗；制动能量回收功能较强，系统节油率高；

可配合使用不同类型变速箱（AMT/AT/CVT/DCT），机械改动量相对较低；

系统动力性优；

而其技术挑战在于：控制系统复杂，同时该系统一般配备三缸发动机，国内技术不够成熟；并且变速箱的研发挑战较大。目前市面上典型P2拓扑结构应用车型包括大众途锐、保时捷卡宴、宝马3系/5系/7系、奥迪Q5等。对于P2方案，BOSCH已在这一方面积累了丰富的项目经验，而UAES也具有成熟的技术方案，目前UAES针对P2方案可以提供集成式电机以及INVCON2.3-CN,INVCON3U电机控制器等。

图3 P2拓扑结构示意图

图4 P2模块示意图

B

四轮驱动混动系统（AW）

AW拓扑结构是指采用电力轴驱动和传统发动机加电机这两套动力系统并在路面进行动力耦合的一种动力驱动结构，该结构的前轴以及后轴分别包含一套动力驱动系统。就AW系统而言，其主要优势在于：

四轮驱动，整车动力性优，驾驶乐趣较好；

平台的复用性较高；

但其不足之处在于复杂的动力系统结构提升了四驱控制的复杂性以及成本，一般用于中高端的SUV上。典型AW拓扑结构应用车型包括PSA 3008、沃尔沃V60等，UAES 针对四驱车辆可以提供IMG 270 集成式电机系列，SMG 138与SMG 180分离式电机系列以及电机控制器等多种组合方案。

图5 AW拓扑结构图（ISG+eAD）

图6 AW拓扑结构图（BSG+eAD）

图7 BMW X1 BSG+eAD 结构图

C

电机变速箱集成方案(eDCT/eAMT)

eDCT/eAMT是指的驱动电机与变速箱的集成方案，电机通过变速机构与变速箱的中间轴或者输出轴耦合，进而实现与发动机输出转矩的叠加。以eDCT为例，其示意图如下所示。eDCT/eAMT系统的优势在于：

电机位置可根据需要调整，设计的灵活度比较大；

驱动电机多档位，提升了电机的效率；

不增加额外的离合器，电机轴向布置相对容易；

其技术难点在于对变速箱本体改动较大，集成方案设计困难，生产成本较高。目前市面上典型的车型包括比亚迪 秦，比亚迪 唐等。UAES针对该类型的拓扑结构，可提供包括SMG 分离式电机系列，INVCON电机控制器系列多种产品。

图8 eDCT拓扑结构示意图

HEV

HEV最典型的拓扑为PS，即采用单排或者多排行星齿轮装置实现功率分配的一种动力驱动结构。最典型的代表是丰田Prius的前三代产品，在国内则以科力远公司的PS系统最为著名。

相比于其他类型的拓扑结构，PS系统的优点在于：

可以实现无极变速，更灵活地调节发动机工作点，提高工作效率，保证经济性；

动力性较好；

结构紧凑，空间占用率低；

但其缺点在于结构复杂，加工难度比较大，成本较高，同时复杂的模式切换也使得其控制难度较大。UAES针对PS结构，系统方案推荐为IMG270集成电机加INV2CON2.2双电机控制器。

图9 PS拓扑结构示意图

图10 eCVT 实物图

低压混动

为满足油耗限值，目前市面上还存在一种48V低压混动方案，通过在传统车上增加一套48V系统以达到节油的目的，该方案具体分析详见后续的48V 系统专题介绍。

图11 BSG拓扑结构图