混动与新能源变速器技术现状及重要意义

混动与新能源变速器技术现状及重要意义

何明伟

蜂巢传动科技河北有限公司 河北省保定市 071000

摘要：节能与新能源汽车产业飞速发展，混动和新能源变速器作为汽车实现节能降碳的核心零部件，技术形式多样，结构复杂，不同的技术架构，减碳效果不同，结合我国汽车产业结构现状，选择合适的技术发展路线对实现“3060”双碳目标至关重要。

关键词：新能源变速器；混动变速器；节能与新能源汽车；混动架构；混动系统节油原理

随着全球气候变暖、资源短缺、大气污染等环境问题的日趋严重，世界各国对发展节能与新能源汽车均达成了一致意见——汽车行业节能减碳刻不容缓。至2019年，全球交通行业二氧化碳排放占据总排放的30%左右，目前我国已经发布了《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，路线图中指出，2025年混动新车占传统能源乘用车的50%以上，中国所有新车销量中的20%将是新能源汽车，至2030年，混动新车在传统能源乘用车中的占比达75%以上，新能源汽车在总销量中的占比提升至40%左右，至2035年，混动新车在传统能源乘用车中的占比将达到100%，新能源汽车成为国内汽车市场主流，占总销量的50%以上。发展节能与新能源汽车已经成为我国实现“3060”双碳目标的重要抓手。

目前节能汽车主要有两大类，第一大类是传统节能汽车，拥有高热效率、高压缩比、阿特金森原理的发动机，这种节能汽车车型油耗水平提升较为有限，发动机热效率在38%~43%之间，技术应用以日系车企较为青睐。第二大类是HEV（HybridElectricalVehicle）车型，也就是混动车型，主要有3种混动形式，第一种是发动机+变速器+48VP0电机，该种车型相对传统车型，改动量较小，技术难度较低，百公里油耗能降低约6%~10左右；第二种是发动机+变速器+48VP1电机，一般在欧洲市场比较受欢迎，这两种都属于微混车型，P0和P1电机一般都是靠汽车蓄电池供电驱动；第三种是发动机+变速器+高压P1电机+高压P3电机，搭配1.5~2kWh容量的小电池包，例如丰田的卡罗拉，本田的CRV，WEY牌的玛奇朵、拿铁等，第三种形式常把两种电机集成设计在一起，组成一种特殊的混动变速器，业内称之为专用混动变速器（英文名为DHT，是DedicatedHybridTransmission首写字母的缩写）。该种架构通常匹配一台低功率发动机（多为1.2L/1.5L/1.6L自吸，少部分能达到或1.5T增压或2.0T，功率约在70kW~110kW左右），主要原理是在起步和较低车速工况下，电池供给电机电量，电机代替发动机直接驱动车轮前进，当车速提高后，动力扭矩需求增大，发动机介入驱动并带动其中的发电机发电，一般这种架构的车型由于电池包容量的限制，纯电行驶的距离在1~2公里左右，发动机工作的时间段较多，相较于传统能源汽车，因发动机在低速低扭矩工况下效率非常低，电机代替了发动机在这些工况下驱动行驶，从而提升了整个动力系统的综合效率，降低了整车油耗。

新能源汽车主要有两大类，第一大类是插混汽车，也就是我们常说的PHEV（Plug-inHybridElectricalVehicle）车型。插混汽车技术形式比较多样，简单的技术形式有四种，分别是发动机+变速器+高压P1电机+变速器+大容量电池包、发动机+高压P2电机集成变速器+大容量电池包、发动机+高压P3电机集成变速器+大容量电池包、发动机+变速器+高压P4电机+大容量电池包，搭载这四种技术形式的车型属于中混车型。复杂的技术形式多以双电机组合或三电机组合的形式，比较常见的架构为P0电机+P2电机、P0电机+P4电机、P1电机+P3电机、P0电机+P1电机+P3电机、P1电机+P3电机+P4电机、P2电机+P4电机、P0电机+P2电机+P4电机，这几种技术形式的车型属于重混车型。PHEV节油原理和HEV车型大致相同，不同的是，PHEV车型拥有较大容量的电池包，可实现较远距离的纯电行驶，且动力性一般较强。目前这种动力架构的车型，自主品牌有WEY牌的玛奇朵PHEV版，比亚迪的秦PlusDMi和奇瑞的瑞虎8PlusPHEV，合资品牌有本田的雅阁PHEV版，丰田的凯美瑞PHEV版，纯电行驶里程一般在55~200km。

新能源车型第二大类是我们熟知的纯电动车型，也是国家重点推广的车型。纯电动车型没有发动机，拥有大电量电池包、高性能电动机和复杂的控制系统，传动系统比较简单，多匹配单挡或两挡减速器，整体系统效率最高可达到92%左右。目前主要技术难点在于“三电”控制（电池、电机、控制器）和成本控制。电池行业国内企业投入较大，竞争较为激烈，走在前列的有宁德时代的三元锂电池、比亚迪的“刀片电池”、蜂巢能源的无钴电池等；电机研发企业主要有精进电动、蜂巢电驱动等，且多以扁线绕组电机为主；控制器研发企业较少，国内目前在做的比较成熟的只有比亚迪、汇川两家，成本方面，纯电动汽车电池包成本较高，大约在800元~1000元/kWh,电机成本价格在35~40元/kW，控制器成本较高，在40~50元/kW左右，相比较之下，纯电动汽车整车成本较传统燃油汽车高出不少，这也是制约我国新能源汽车快速发展的重要因素。

上面说了这么多，那么发展节能和新能源汽车对节能减碳，实现“3060”双碳目标有多少意义呢？让我们来算一笔账。

活动所产生的CO2排放量=活动数据×排放系数

重油排放系数：2.991kgCO2 /L

柴油排放系数：2.778 kgCO2 /L 

C2H2排放系数：3.3846 kgCO2 /L 

汽油排放系数：2.361 kgCO2 /L 

假设一台1.5T的SUV车型,一年行驶里程约为1.5万公里,按1200升汽油使用量来计算,这一年，一台汽车碳排放量约为4.248吨。如果按照每亩人工林可以吸收1.83吨二氧化碳计算,他需要约2.32亩的人工林来抵消这一年开车所产生的二氧化碳对环境的影响，而2.32亩人工林的种植成本约为3200元。如果这辆1.5TSUV匹配一款DHT混动变速器后，该辆汽车油耗较传统汽车降低约40%左右，百公里可降低4L汽油来算，1年可累计减少约1.417吨二氧化碳排放，我国目前传统汽车销量数据在2000万台左右，如果全部切换成这种混动汽车后，全国一年可累计减少2834万吨二氧化碳排放，相当于种植了1548万亩人工林，约等于162个上海市的面积，节约了278个亿的人工林种植成本。如果全部换成纯电动车型的话，每年相当于种植了3870万亩人工林，约等于405个上海市的面积，节约695个亿的人工林种植成本。这还仅仅是我国汽车行业一年的减碳量，若计算到2030年，粗略估计可降低近7亿吨二氧化碳排放。

发展节能与新能源汽车，减少进口化石能源的依赖，也是我国能源战略安全的重要步骤之一。目前我国70%的石油资源需要从国外进口，2019年进口原油超过5亿吨，进口额达到了1.66万亿，占我国商品进口总额的11.6%。面对目前我国汽车发展现状，我们必须从三个方面推进改革，一是发展可再生资源。发展可再生资源，大力推广电能、氢能等清洁能源技术，加大政策补贴力度，调控汽车法规政策向新能源汽车发展方向继续倾斜。二是技术创新。大力扶持高新技术企业，通过不断的开拓创新，研发新材料、新结构、新形式的动力系统，提高系统效率，减少能源损失。三是提高自我节能意识。每个公民都要以节约资源为出发点，提高减碳意识，倡导绿色生活、低碳出行。

实现“3060”双碳目标需要大家共同努力，让我们携起手来，一起行动，一起创造，愿我们的祖国繁荣富强。

参考文献

[1]荆崇波,苑士华,郭晓林.双离合器自动变速器及其应用前景分析[J].机械传动,2005,(3).56-58.doi:10.3969/j.issn.1004-2539.2005.03.019.

[2] 葛安林.自动变速器（一）--自动变速器综述[J].汽车技术,2001,(5).1-3.