技术科普：混动车用2挡DHT是智商税吗？

这是网络上一个比较热门的话题，而且被炒作的很热，就是现在的串并联混动，2挡DHT甚至3挡DHT是否有必要？

一提到这个，相信很多小伙伴都说2挡DHT和3挡DHT是噱头，玩不过比亚迪，就要搞一个2挡DHT？

我是不认同这句话的，随着串并联混动的发展，2挡DHT结构也是一个趋势。

比如本田第四代i-MMD把单档DHT升级到2挡DHT，长城，广汽的主力产品也都是2挡DHT的混动，上汽在荣威D7上用了单档DHT，在即将发布的D5X上也用了2挡DHT。车企又不傻，为何要搞多挡位的串并联混动呢？

2挡DHT混动能够规避部分1挡DHT问题，提高可靠性，提高了加速性能，顺便降低一点点油耗。

一档DHT在日常使用中有没有问题呢？客观来说，问题不大。尤其是现在主流的串并联混动，是一种注重燃油经济性的方案，买菜车妥妥够用了。但它在亏电下，受制于结构限制，在一些极端工况下，是存在一定风险的。

我以前跑高原试验，曾开一辆单档DHT混动车，在去昆仑山口途中，遇到加速失速问题，电量一直掉，到后面爬坡踩油门跟不上了。失速逻辑很简单，电量SOC无法平衡，发动机发电功率跟不上电机消耗功率。

比如我跑山时车速不会太快，普遍50-70km/h，而上坡需求功率一般40kW甚至更高，单档DHT在这个速度下只能串联，串联模式理论上发动机在高转速下输出功率是可以超过40kW的，但是物理制约条件之一有发电机输出功率，一般行业P3电机可以做到100kW以上，但是P1电机功率会比较小，峰值功率80kW，额定功率也许就40kW，长期上坡由于热负荷、串联模式效率等问题，P1电机的功率会跟不上，导致实际充电功率达不到40kW，等电池彻底没电，就失速了。

图 单挡DHT混动在部分极端工况导致失速的原理

而高速巡航也是有风险的，我从当金山到格尔木的路上，一路都是高原，高速巡航下稍微激烈驾驶就容易出现掉电的问题，其实就是单档DHT巡航功率跟不上了。逻辑也能理解，单档DHT齿比固定下，发动机输出最大功率达不到稳态巡航功率。

有小伙伴说，怎么可能，日常高速不是没问题吗？其实是大气压的锅。这个图显示了大气压力的变化，曲线在缓慢下降，说明我长途驾驶爬坡。，70-60也意味着海拔3000-4000m了。

其中有一段高原，高速维持在120km/h，需求功率是35kW，此时是直驱模式，由于单挡DHT的传动比限制，发动机转速是固定的，又因为是小排量发动机，高原气压低，进气量少，平原下此转速下发动机输出功率有60kW，但是高原缩水到35kW，在传动效率影响下，电池SOC一直降低，最终彻底失速了，我不得不停车原地怠速充电。

而有一套多挡位的DHT就没问题了，即使没电情况下，也可以使用直驱，通过降挡提高发动机转速，功率达到大60kW甚至更高是没有问题的，不会出现亏电情况，高原可靠性就保障了，这就类似油车的超车降挡，输出功率就起来了。

所以从可靠性角度，2挡DHT应对严苛工况更有利。

当然这个说的比较极端，而且可靠性是消费者看不见的地方，对这种内容不太敏感。从性能和油耗上，2挡DHT也比单档DHT有优势，即用相同的电机、发动机、电池下，2挡DHT的0-100加速和油耗可以更好。

我做个单挡DHT和2挡DHT的对比，为了实现最佳油耗，假设车辆在高速110km/h巡航的时候，需求功率30kW，那么根据下面的行业某著名混动发动机的万有特性，为了让发动机处于高效点，转速在2800rpm，扭矩在102Nm（图中绿点）。在此传动比下，车速40km/h对应的发动机转速在1000rpm，此时最大扭矩90Nm，发动机极限功率9kW（图中黄点），这时进入并联模式发动机的功率辅助太弱，如果车速再低一些，那发动机甚至都无法维持自身运转。因此急加速时，只能使用串联模式，依靠电机功率进行输出，造成系统资源的浪费，加速完全依靠P3驱动电机。

而如果有2挡DHT，情况就完全不一样了。还是假设车辆在高速110km/h巡航的时候，需求功率30kW，根据下面的1.5T发动机特性图进行分析，为了让发动机处于高效点，转速在2000rpm，扭矩在143Nm（图中绿点），如果车速到40km/h，那么发动机转速在720rpm（图中黄点），这时也没有性能输出，但是因为有了变速器可以降挡，降到1挡把发动机转速拉到2500rpm甚至更高，此时发动机极限功率就超过59kW（图中蓝点），进行直驱、并联都可以，急加速下系统性能=发动机此转速极限功率+P3电机功率，实现1+1=2，系统综合利用率更高。

所以我们看到拥有多挡位的串并联混动，并联模式的车速条件会更低，一般单挡DHT并联模式车速要70km/h左右，而两挡DHT并联模式车速40km/h，三挡DHT 能够在20km/h介入并联，一旦能够并联，就有发动机功率加成，相同动力规格下百公里加速必然更快。

省油也是同样的逻辑，想实现一个最省油的工况，那么高速120km/h巡航就要做成直驱，这时没有发动机-发电机-逆变器-驱动电机-变速器（减速器）-驱动轴的能量传递过程，机械转化的效率更高。工程师需要尽可能让发动机处于最佳热效率点，但是单挡DHT最大的制约就是发动机一旦离合器接合，传动比就固定了，车速和发动机转速是线性关系。比如120km/h对应2500rpm，这是70km/h-100km/h的转速在1450rpm-2100rpm，并不在最高效区间，如果设计另外一个挡位，实现高低挡位的搭配，可以让发动机出去最高效点。如果车速较低，发动机连维持自己运转都很困难，更不要说能够输出了。所以低速下只能实现串联，而串联下急加速最大的功率就是电机功率，发动机无法参与，性能就不高了，通过能量传递效率分析。假设在50km/h巡航，串联模式的效率在37.3%-38.5%之间，直驱模式效率在41.7%附件（实际会略低一点），直驱模式显然效率更高，油耗更低。

这是单挡DHT的先天劣势，无法平衡性能和油耗，只能通过用更高效的发动机、更大的电机、更大的电池充放电功率来解决性能矛盾。所以行业出现两个思路，一条思路是2挡DHT结构的普及，一条思路是加大电机、加大电池来让消费者尽量少用油。