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芜湖埃科泰克：奇瑞鲲鹏超能混动C-DM开发

盖世汽车陈琳铃 2023-11-02 13:52

芜湖埃科泰克动力总成有限公司是奇瑞的全资子公司，奇瑞的全部动力总成产品都由埃科泰克提供。2023年10月19日，在第十一届汽车与环境创新论坛暨第十五届全球汽车产业峰会，芜湖埃科泰克动力总成有限公司副总经理周之光表示，自2021年起，中国市场PHEV销量快速增长。而HEV在中国市场增速放缓，1-8月与去年同期基本持平，这不免有PHEV对其的冲击。总体来看，PHEV面临着良好的发展机遇。

同时，周之光认为，增程式和PHEV并非是对立的关系，而是PHEV的细分技术路线。根据《混合动力电动汽车类型 QC/T 837-2010》，按照动力系统结构形式，可分为串联式混合动力电动汽车、并联式混合动力电动汽车、混联式混合动力电动汽车。其中，混联式混合动力兼具串联和并联的所有功能模式，兼顾动力性和经济性。

周之光 | 芜湖埃科泰克动力总成有限公司副总经理

以下为演讲内容整理：

埃科泰克是奇瑞全资子公司，奇瑞所有的发动机都由埃科泰克研发、生产制造。我们也对外销售我们的动力总成，累计有超70万发动机销售到美国、日本、欧洲的著名主机厂。目前我们也承担奇瑞战略转型电气化产品开发工作以及电驱动的产品等。

混动市场分析

前几年PHEV发展处于不温不火的状态，在20万左右的数量级徘徊。2021年之后有了很大的飞跃，比亚迪开发的DMI混动为该行业作出了巨大贡献，赢得市场认可。混动产品并非不好卖，只是以前缺乏有竞争力的产品，细分市场一旦被打开，就会发现混动并非我们所说的短期过渡。目前很多专家认为PHEV是长期重要的市场。

图源：演讲嘉宾素材

就HEV而言，中国的HEV市场90%以上是日本本田和丰田，本土占比少。从今年开始，HEV的销量保持微增长，一定程度上受到PHEV的冲击。许多PHEV的车价格比HEV低，这对HEV而言是一个很大的挑战。

图源：演讲嘉宾素材

以前PHEV在限牌城市有很好的发展，而当前不止是在限牌城市，华中、华南、华北以及西南地区的PHEV销量都很高。整个中国市场PHEV占比达10%，PHEV在各个地区的市场销量都较为平衡。

欧洲市场PHEV的发展与中国截然相反。前几年由于中国政策鼓励纯电动，纯电动发展较好，而PHEV由于受到政策压制，需求没有释放出来。而欧洲的PHEV和纯电动在之前是五五开的，到了今年PHEV的销量基本没有增长，但电动车开车有所增长。可见政策对PHEV市场的影响是极大的。而欧洲HEV的发展在没有政策支持的情况下，仍然发展较好，市场占有率超25%。可见HEV在没有许多政策导向的环境下仍有强大的生命力。

由于奇瑞市场是面向全球80多个国家在销售，因此我们是PHEV和HEV进行同步开发。

混合动力技术路线

业界常将增程与PHEV进行对比。实际上，从国家标准看，混合动力串联、并联、混联三种类型。增程就是串联把电池加大，是PHEV的细分路线，并非对立关系。

我们从动力性和经济性维度对串联、并联、混联进行了比较。串联由于电机不能做得很大，前驱要把动力增强，靠四驱驱动2吨以上的车辆，在动力方面比较吃亏。另外，在高速发动直驱过程中，由于没有发动机的介入，其油耗稍高。

图源：演讲嘉宾素材

就并联的混动而言，P2是比较好的构型，欧洲几个主机厂都在开发，以满足欧洲200km/h以上的车速要求。如果是面向普通客户，能够大批量生产，技术分析认为性价比最高的方案是DHT的技术路线，奇瑞选择的技术路线是混联DHT。

丰田混动发展到五代的过程中，刚开始是通过行星齿轮将发动机和电机进行耦合，中间减速箱一直在进行开发升级，从以前的链轮到行星齿轮再到平行轴，为了满足高性能车辆的需求还在后面加了一个四档的AT结构。本田最经典的是i-MMD构型，是行业内最早成熟上市的一档箱，目前已经开发了三代，最近推出的四代i-MMD加了一个挡位，以满足高速动力不足带来的缺陷。而日产为了提升其竞争力添加了电动后桥方案以弥补动力的不足。不同主机厂都在不断升级混动产品。

比亚迪从2008年开始就对一档箱进行了研发，由于当时一档箱的技术路线并不适合市场，其后经历了二代、三代的升级。P3构型开发后，在2021年回到DHT构型上，最终得以扭转销售局面。

总体而言，目前行业内一挡、二挡、三挡DHT都有主机厂在开发。由于每个主机厂的车型定位不同，考虑的因素不同，因此所选择的技术路线有较大差异。一挡可能是性价比最高的方案，而多挡化是为了满足更高的动力需求，或带来更高车速的提升。

奇瑞鲲鹏超能混动C-DM

奇瑞做混动很早。2008年我们的ISG、BSG上市，2016年第一代PHEV上市，2021年第二代PHEV上市。目前我们在开发的是第三代PHEV。

奇瑞的混动是根据平台化开发，我们根据车型大小，开发三个高效混动专用发动机，分别是1.5自熄、1.5TGDI和2.0TGDI。目前变速箱的规划有两种，分别是一挡箱和三挡箱。针对更大的动力需求，有电动后桥可选的配置。小电池主要满足HEV需求，大电池满足PHEV需求。

图源：演讲嘉宾素材

针对不同构型，我们做了许多方案，最终根据动力性、经济性、换挡舒适型等多个维度，选择了三挡的DHT。该构型是性价比最高的方案，发动机有三个挡位，有9种工作模式，组合挡位超11种，能够在不同车速下有十分高效的挡位与其对应。我们在三挡上对结构进行了简化，开发了一挡的混动箱，特点是无级变速。

针对DHT，我们设立了专门的开发平台，可以将速比、电机功率扭矩定义出来。速比定义出来可以做齿轮设计，电机功率扭矩效率出来后做电机的电磁场仿真以及热场的仿真，最终回归到整箱和整车集成的仿真中。在方案设计初期就能知道方案设计效果如何，能否达到预期目标。

图源：演讲嘉宾素材

我们三档的一个驱动电机是75千瓦，另一个是90千瓦，共计165千瓦。我们与行业最大的不同是两个电机都能够参与驱动，节省电机成本。在纯电动模式下，虽然两个电机都比较小，但能够同时驱动，比150千瓦的电机动力好很多。一挡箱目前开发的是150千瓦，310Nm版本，在动力上具备优势。

我们认为混动车出来后，不论是在怎样的条件下，都不能有失速问题。许多海外地区的高速是不限速的，因此我们在选择发动机时特别考虑了全球市场的需求。与竞争对手相比，我们在混动模式下的优势更明显，尤其是三挡箱支持最高车速超240km/h，能够满足欧洲不限速的需求，一挡箱最高车速在180km/h左右。

以下是两个箱子的爆炸图。三挡箱的齿轮比一挡箱多，还多了一些离合器，都是一些比较成熟的零部件。一挡箱里采取了许多高效的设计方案，包括高效电机、高效的液压系统等。

图源：演讲嘉宾素材

就电机而言，其在系统中的影响很大，不仅是动力源，还会对油耗和电耗产生非常大的影响。为了平衡动力性、效率和NVH，我们用了很长的时间，进行了2000多种方案的迭代，寻找到了最佳方案。

我们与合作伙伴联合开发了x-pin扁线电机方案。x-pin的轴线长度比Hairpin短，用铜量更少，在体积和成本上具备优势。通过超薄的硅钢片设计，能实现双90的高效目标。

我们在控制器上也进行了诸多考量。目前行业内使用的大部分IGBT都是单面水冷的，我们选择了双面水冷的IGBT方案，温升比一般的IGBT小，峰值功率能够释放更多，持续的功率能够坚持更长时间，体积能够做得更小。

在电机热管理层面，考虑到电机冷却的需求，我们将广角设得比较大。喷淋后，电机能够得到非常均匀的冷却，整体电机温差能够控制在20度以内。

此外，奇瑞为第三代混动专门开发了高效的发动机，实测热效率44.5%。目前发动机已经量产，整车将在今年年底上市，它的功率在115千瓦，扭矩在220Nm，压缩比达到14.5。发动机效率的提高有许多维度，总体而言是开源节流。开源主要是提高效率，中间有许多细节的技术需要去开发，各个技术之间存在一些矛盾和冲突需要平衡，最终达到好的效果。节流则是如何把摩擦损耗降到最低。高效发动机离不开燃烧系统，我们在高滚流比、高端动能和高EGR三方面做了许多开发工作，保证系统燃烧高效。我们的摩擦水平比行业内上市的所有发动机都低，保证在节流层面能够有很好的效果。

此外，爆震是高压缩比后面临的一个较大难题，我们从各个维度对这个问题进行了解决。从缸盖的设计以及系统匹配，每个区域都会根据不同的温度、湿度、海拔进行详细的标定，保证每个区域都能很好的规避爆震问题。在制造方面，我们也会控制压缩比的偏差，保证生产的一致性。

图源：演讲嘉宾素材

用户的使用工况是我们混合动力开发重点考虑的点。奇瑞的客户是面向海外80多个国家的，如何用正向开发的混动系统满足不同工况的需求，是需要考虑的。我们会采集各个不同国家的路谱，进行混合动力系统的匹配输入。

油耗方面，我们充分利用全局优化算法能够得到最优解这一优势，结合基于规则控制策略，将两者结合，对有矛盾的地方进行仲裁，得出最优的控制策略，保证整个系统的效率十分高效。

下图是我们通过优化计算后，在整车上标定的MAP，左边是三挡，右边是一挡的。在低速下用的纯电动较多。在三挡箱尤其是在30码以上会尽快使用发动机参与驱动，因为此时会进入发动机的高效区间，能够将整个效率进行提升。

图源：演讲嘉宾素材

总共的挡位组合有11个，一挡箱的控制比较简单，大部分是纯电动，还有增程模式。在高速的小扭矩工况下会用发动机进行并联驱动，这样系统效率是最高的。一挡箱DHT和增程的另外一个区别是在高速状态下，发动机可以参与驱动，提供更多动力，在超车加速时更具优势。

下图是1.5TGDI发动机和三挡混动箱在实车上标定完后测试的结果，左图是发动机的万有特性MAP，在低速小扭矩下大部分使用纯电动模式，在中低负荷中速下用增程模式，在70码以上进入并联驱动，主要用三挡的挡位调节发动机的工况点，提升整个系统的效率。经过实车测试，在城市工况下发动机有90%以上都能工作在我们所定义的高效区间，在高速上基本100%都用在最高效的区间。