单挡DHT、11合1电驱、47.26%热效率，深度解析吉利EM-i架构

    吉利EM-i和比亚迪DM-i、奇瑞无极电混DHT采用相近的P1+P3单挡串并联架构。一个发动机机械挡位，怎么同时完成纯电、串联、直驱和并联？吉利所谓的“11合1”具体合了哪些东西？SiC无级升压又解决了什么问题？这篇文章把EM-i的结构和工作方式讲清楚，再把三家的单挡方案放到一起，看它们在发动机、电驱和持续功率上的不同取舍。

    从今天开始，《中国主流车企混动技术演化》系列文章，开始写吉利的混动系统。吉利系列准备写5-6篇文章，系统性的介绍一下吉利目前主流的混动系统有哪些，和其它车企的混动架构有什么不同，有什么特点和代价。最后，会和前面两个系列一样（比亚迪混动系列，奇瑞混动系列），有一篇下一代技术搭载分析预测的文章作为结尾，目前这些文章全部是免费分享给大家阅读，希望多多支持作者，你们的关注、点赞、分享、评论，就是作者持续更新下去的动力。

    前面写《比亚迪第五代DM-i到底强在哪？从P1+P3到92%电驱效率一次讲清》时，我们已经把P1+P3单挡串并联的基本结构和几种工作模式讲得比较细。

    后来在《奇瑞单挡混动到底是什么结构？无级超级电混DHT详解》里，我们又把重点放到了P1持续发电、P3持续输出和电驱散热这些问题上，进一步看单挡混动在低SOC、高速和持续高负荷工况下需要解决什么。

    这一篇聊聊吉利EM-i。

    它同样采用P1+P3单挡串并联，发动机也只有一个机械直驱挡位。接下来主要看吉利在这套基础结构上做了哪些自己的设计，包括11合1电驱、SiC无级升压，以及它和DM-i、奇瑞无级超级电混DHT在硬件取舍上的区别。

    01EM-i只有一个挡，纯电、串联和直驱怎么完成？

    先看EM-i这套系统里的三个核心动力单元。

    发动机负责提供燃油动力，也可以通过机械传动直接驱动车轮。

    P1布置在发动机一侧，承担发电、启动发动机以及转速调节等工作。

    P3是主要驱动电机。现款雷神AI电混2.0的P3峰值功率已经达到175kW，峰值扭矩262N·m。

    发动机和车轮之间还保留一条固定速比的机械传动路径。发动机退出机械驱动以后，这条传动路径断开，车辆主要依靠P3。

    低速纯电　动力电池给P3供电，P3直接驱动车轮。

    串联发电　发动机带动P1发电，电能送给P3，发动机此时不通过机械路径驱动车轮。

    发动机直驱　车速和负荷进入合适区域后，发动机通过固定机械速比直接驱动车轮。

    并联驱动　发动机已经参与机械驱动，P3继续输出，两套动力一起作用于车轮。

    能量回收　减速和制动时，P3反向发电，把一部分车辆动能送回动力电池。

    我们之前写过的第五代DM-i，动力流基本也是这个思路。比亚迪的发动机直驱只有一个固定机械速比，P3同样通过自己的固定减速比驱动车轮。低速大量使用电驱，高速进入合适区域以后再让发动机参与机械直驱。

    奇瑞无级超级电混DHT也采用类似结构。此类单挡串并联混动方案的动力拓扑结构，我们专门开发了一套动态演示程序，方便大家理解。

    EM-i所说的“单挡”，主要限定发动机机械直驱只有一组速比。纯电、串联、并联和能量回收仍然可以通过双电机和离合机构组合完成。

    相关阅读：《比亚迪第五代DM-i到底强在哪？从P1+P3到92%电驱效率一次讲清》《奇瑞单挡混动到底是什么结构？无级超级电混DHT详解》

    02吉利的“11合1”，到底是哪11项？

    吉利把EM-i的混动电驱称为11合1。

    按照EM-i发布时的公开口径，这11项分别是P1电机、P3电机、P1电控、P3电控、SiC无级升压模块、VCU、TCU、PDU、传动系统、TMS热管理系统和G-TCS主动防滑系统。

    组成

    主要作用

    P1电机

    发电、启动发动机、调速

    P3电机

    驱动车辆、能量回收

    P1电控

    控制P1电机

    P3电控

    控制P3电机

    SiC无级升压模块

    调节直流母线电压

    VCU

    整车动力控制

    TCU

    混动传动系统控制

    PDU

    高压电分配

    传动系统

    齿轮减速和机械传动

    TMS

    电驱热管理

    G-TCS

    动力侧主动防滑

    这个“11”里面，既有电机、功率电子和齿轮，也有控制和热管理功能。

    因此看到吉利11合1、比亚迪七合一时，不能直接按数字判断谁多集成了几项。

    比亚迪早期EHS的“七合一”统计的是双电机、双电控、直驱离合器、单挡减速器和油冷系统，统计范围与吉利不同。

    看实际集成程度，更有用的是总成尺寸和重量、高压连接数量、控制器布置、冷却与润滑回路，以及最终损耗。

    吉利第一代EM-i发布时，官方给出的11合1电驱综合效率为92.5%。现在雷神AI电混2.0已经提高到93.1%，P3也从最初的160kW提高到了175kW。

    03175kWP3已经很大了，为什么还要加SiC无级升压？

    SiC无级升压是EM-i比较有辨识度的一项设计。

    它位于动力电池和电驱高压侧之间，可以根据电机当前工作状态调整直流母线电压。

    插混车的电池SOC变化以后，电池端电压也会变化。P3转速不断提高时，电机反电动势也会增加。进入高转速区域以后，如果直流母线电压不够高，电机能够继续输出的转矩会受到限制。

    加入升压模块以后，控制器可以在需要时提高母线电压，让P3在高转速和低SOC状态下拥有更大的电压调节余量。

    第一代EM-i　160kWP3、46.5%发动机最高热效率、92.5%电驱综合效率。

    雷神AI电混2.0　175kWP3、47.26%发动机平台热效率、93.1%电驱综合效率。

    吉利首发EM-i时公布过一组数据，SiC升压模块最高效率达到99.9%，亏电动力性提升30%。其中30%属于企业当时公布的测试结果，具体提升幅度会受到车型、SOC和测试工况影响。

    升压模块也会增加功率器件、控制和冷却成本，电能经过升压器时本身也存在转换损耗。SiC器件的价值之一，就是尽量压低这一部分损耗。

    把175kWP3和无级升压放在一起，EM-i的技术取向就很清楚。发动机机械侧只保留一个挡位，大量低速、加速和动态工况交给P3，母线升压再帮助电机扩大低SOC和高转速区域的工作范围。

    04都是P1+P3单挡，比亚迪、奇瑞和吉利有什么区别？

    三家的基础拓扑已经非常接近。

    只看结构图，三套系统很容易画得差不多。继续往下比较，就要看发动机功率、P1持续发电能力、P3峰值和持续输出、电池功率，以及冷却和控制策略。

    项目

    吉利EM-i

    比亚迪第五代DM-i

    奇瑞无级超级电混DHT

    基本构型

    P1+P3单挡串并联

    P1+P3单挡串并联

    双电机单挡串并联

    发动机机械挡位

    1挡

    1挡

    1挡

    当前或代表P3峰值功率

    175kW

    按EHS版本和车型变化

    150kW

    P1额定功率公开情况

    现款完整同口径数据较少

    完整同口径数据较少

    60kW

    P3额定功率公开情况

    现款完整同口径数据较少

    完整同口径数据较少

    70kW

    当前或代表发动机热效率

    47.26%

    46.06%

    按发动机版本变化

    较有辨识度的设计

    175kWP3、SiC无级升压、11合1

    EHS长期迭代、电池和整车热管理

    P1/P3持续功率公开较完整、双电机油冷

    吉利现款EM-i的P3已经达到175kW。对于银河A7这一类前驱家用轿车，这个功率并不小。大量动态工况可以直接由P3承担，SiC升压又能帮助电机在低SOC、高转速时维持更合适的工作电压。

    机械挡位减少以后，吉利把更多调节任务交给了电机和功率电子。相应的成本也会转移到P3、逆变器、升压模块、电池功率和热管理上。

    比亚迪在这条路线上已经经历多代迭代。第五代DM-i继续提高发动机效率和EHS功率密度，同时更新插混专用刀片电池、热管理和动力域控制。很多差别已经进入发动机介入时机、SOC保持、P1和P3功率分配以及整车热量管理这些控制细节。

    奇瑞DHT150公开过一组很适合工程分析的数据。EM1峰值功率100kW，额定功率60kW；EM2峰值功率150kW，额定功率70kW，两台电机都采用油冷。

    峰值功率更多影响短时间加速。持续高速、长时间爬坡和低SOC高负荷，会逐渐考验额定功率、发电能力和散热。奇瑞还会在较重车型上搭配功率更大的1.5T发动机，让发动机侧拥有更高的持续功率。

    吉利现款EM-i公开的175kW属于峰值驱动功率。现款P1、P3完整额定功率目前没有和奇瑞相同口径的数据，因此持续功率不适合直接排名。

    比亚迪　长期优化EHS、电池、发动机和热管理之间的匹配。

    奇瑞　公开数据里，较强发动机和P1、P3持续功率设计比较突出。

    吉利　现款EM-i把大功率P3和SiC升压做得比较明显。

    前文引流：《比亚迪第五代DM-i到底强在哪？从P1+P3到92%电驱效率一次讲清》《奇瑞单挡混动到底是什么结构？无级超级电混DHT详解》

    05单挡已经覆盖大量家用车，吉利为什么还保留三挡EM-P？

    单挡DHT的优势很容易理解。