5000字长文剖析启源P1+P3与DMi有何本质不同？

  启源A05以及将上市的A06、Q05都采用的是名为“数智电驱”的P1+P3双电机混动系统，和行业先发的比亚迪DMi相比，启源的这套P1+P3技术上的含金量如何？跟DMi有什么不同？近日笔者走进了长安全球研发中心，跟工程师们聊了聊这套全新的混动系统。

  其实P1+P3混动系统，从结构原理和控制策略上并不复杂。发动机+P1发电电机+P3动力电机+单挡减速，有电时用电，没电时低速下纯电或增程，高速或需要大功率时进行并联驱动。

  长安这套P1+P3数智电驱，刚刚荣获了2023“中国心”十佳发动机及混动系统的殊荣，江湖地位得到了官方认可。长安开发这套系统始于两年多前，或许有人问，为什么长安一开始没有做P1+P3而选择了P2路线（也就是iDD）呢？实际上这有点阴差阳错。长安早在2018年就开发出了P1+P3系统，当时搭载到了CS75上，但因为当时电机的成本比较高，一来考虑单电机成本会更有优势，二来欧洲车企当时的主流（现在也是）还是P2路线，因此主攻方向转向了P2。但实际上iDD因为是单电机（既发电也放电）加上有变速箱，软件控制策略反而比P1+P3复杂很多，而且因为变速箱的存在，工程师需要花大量精力去消除换挡顿挫。同时随着国内环境变化使电机成本迅速下降，P2单电机的成本优势不再明显，反而因为加上了变速箱和软件调校，在成本上变得比P1+P3更高。虽然iDD有着全速域动力充沛、山路高速更省油、WLTC综合油耗更低的优势，但从硬件成本和城市工况节油的客户的真实需求角度来考量，启源选择主攻增程和P1+P3是必然选择。

  那么长安有没有像吉利、奇瑞一样有做多挡DHT的考虑呢？回答是至少暂时没有，但会在规划内。在长安新动力研究院的发动机实验室里，我看到了一台正在做测试的1.5T混动发动机，预计动力向的升级会先通过提升发动机来实现。结合目前市场现状，多挡DHT也有点叫好不叫座，长安集中精力主攻P1+P3是个更务实的选择。

  跟DMi相比，启源这套“数智电驱”最大区别是它采用了混动行业首发的10层扁线%。

  因为电流的集肤效应，电流在导体中穿行大多分布在在导体表层。1层铜线层铜线圈外表面。显然多股铜线比单股铜线的过流量大。电机绕组越密，铜损越低，带来更大的功率密度和更高效率。例如启源的功率密度达到了7kW/kg，而比亚迪DMi是6层绕组，功率密度5kW/kg。那DMi是怎么通过6层绕组实现了197匹的输出呢？答案是增加了一套增压装置，通过提升电压的方式来提升功率输出。如果有更简单的方案来实现不错的效果，那自然没有动力去做8层或者10层绕组。事实上目前混动界做10层扁线电机的企业很少，主流是6层，用8层的就不多，长安是混动界首家用到10层的。EV里特斯拉用了10层扁线。所以工程师也很有底气得说，这套电驱至少三五年内行业领先。

  长安的工程师告诉我们，他们总共做了500多台样机的样本调试，最终才攻克了10层的难题。那么10层绕组难在哪里？首先是扭头工序，我们能看到铜线是一圈圈扭转固定在电机的定子上，这要通过扭头工序来保证铜线摆放位置足够精确，槽内要容纳720根线根线台伺服电机协同完成（一般6层电机只需要7-8台）。

  其次是焊点多，每台电机上有多达360个焊点，每个焊点之间相距不超过2毫米。行业里一般8层以下电机，通常是用一套影像设备+一套机器人来完成，而启源要完成10层电机的焊接，需要配备两套雅马哈机器人+两套影像设备同时工作，硬件投入大，还一定要做好软件控制，减少设备之间的相互干涉（毕竟一套机器人能随便挥舞，两套机器人同时工作控制难度更大）。第三是硅钢片，电机的硅钢片厚度为0.27毫米，是目前量产车里最薄的硅钢片。硅钢片越薄，涡流损失越小（铁损越低），比友商0.3毫米硅钢片，电机效率能提升了0.3%。

  此外我们从10层扁线层电机的实物对比能看出：10层电机的定子，轴向仅有54mm，而友商的6层电机定子，轴向尺寸95mm。更扁的造型有助于减重，也减少了电驱总成的轴向尺寸。对比实物，10层电机定子直径更大厚度更薄，6层电机的定子直径更小厚度更高。

  电机功率密度更大，对电机相关配套的要求也更高。这体现在以下两个方面：首先是电机控制器算力要更强，启源采用的是四核、每核算力300兆赫兹的TC387芯片作为MCU主芯片，对比竞品两颗单核芯片的配置，算力至少提升了50%，不仅能让电机转速和扭矩控制更合理（降噪节能），而且也为电机的智能控制奠定了算力基础。

  其次是油冷控制。启源的油冷设计首先让油泵转速与车速解耦，而且不是让机油按照一个固定的油路走，而是通过四根集成油管（上面有很多喷淋孔）实现“定点喷淋”，不管是电机还是齿轮，按需控制，哪里温度高就喷哪里，此外转子还可以向外甩油，让定子、转子都能通过机油来降温，官方称之为“精准打靶双重冷却”。再加上通过内外循环的快速调温和精准温控，从而让电机始终工作在60摄氏度左右，在高温下电机性能也不会衰减。

  那为什么是60度？工程师告诉我们，电机工作其实是温度越低越好（例如极低温下导体会出现电阻为零的超导现象），另一方面，温度过低也会让机油变粘稠增加搅油阻力，因此60度是一个平衡的选择，这个温度下电机能保持综合效率最高。

  比亚迪DMi采用的是双轴双电机布局，两组电机分布在两根平行轴上，启源这套P1+P3是采用了双电机同轴布局，也就是串联的方式。像这张电驱总成解剖实物所展示的这样：左侧（蓝色部分）为P3电机，右侧（蓝色部分）为P1电机，P1电机的转子连接离合器，同时将离合器整合在电机内，转子通过离合器直连发动机曲轴，通过离合器来实现与发动机耦合与断开。右下角则是它的主减速器，直连轮端。

  为什么右侧P1电机的转子能跟发动机直连？我们大家都知道电机转子可以到一两万转，而发动机转速只有五六千转，一般无法直连。这里要引入“电机频率”的概念。电机频率是指电机运转时电压、电流、转速等发生周期性变化的频率，用赫兹（Hz）为单位。额定频率决定了电机的转速和功率的上限。这台P1电机采用了8层12对极设计，让电机在6500转就能达成1300Hz的频率以此来实现高功率输出。这几乎是硅基电机的极限。因此电机转速可以与发动机转速同步，不需要极高转速就能大功率输出。相比采用4对极设计的电机，达到相同赫兹需要接近两万转，所以才需要在电机与发动机之间增加一组变速齿轮。

  我们看这套P1电机的实物，采用8层绕组，虽然体积很小，实际输出也能达到100kW，在需要强动力时，也可以当一台动力电机使用。因为它的转子直连发动机，根据软件设定，在电池SOC保持80%以上，当全力加速且时速到60公里/小时之后时，P1电机也会与发动机同向转动，增加发动机曲轴扭矩，实现三动力源同时输出。A05为什么能做到零百6.8秒？跟这样的设定也有关系。

  因为串行布局+离合器集成设计，这套电驱给人第一印象是小型化。据介绍，这套电驱总成的长度398毫米、宽度518毫米、高度是528毫米（算上控制器），重量为110公斤。对比DMi电驱总成长宽高为390、681和604毫米，重量150公斤。尺寸和重量的优势显著。第二个印象是布局紧凑。整套电驱只有三根轴，一条驱动电机轴、一套直连发动机的输入轴、以及一条连接主减速器的中间轴，在三根轴上用六组齿轮就完成了全部的传动，也就是“三轴六齿”（竞品一般是四轴八齿）。

  此外为实现更好的传动效率，启源采用的是“球-柱”轴承，而非我们熟悉的锥形轴承。简单理解，球轴承就是滚动体为圆球形，柱轴承就是滚动体为圆柱形，锥轴承就是内径上大下小的圆锥形。锥轴承的优点是成本低、承受扭矩大，但缺点在于效率。而“球-柱”轴承的效率更加高，例如启源在包括差速器在内，全部采用了球柱轴承，让效率达到了98.4%，相比竞品高了1%。

  球柱轴承看起来似乎并不复杂，为什么长安说自己是“自主唯一”呢？据工程师介绍，球-柱轴承技术其实行业很早就有，但因为布置问题（球-柱轴承的体积更大）、NVH和可靠性问题，没办法真正量产解决，所以最后都换回了锥轴承。那么长安是如何来解决的呢？工程师表示涉密暂时还无法透露更多。

  最后，集成度高、零部件少，还带来了更好的稳定性。据工程师介绍，在验证阶段，共拿出了66台搭载这套电驱的试验车进行长途高强度测试，第一轮测试通过率就达到了98.5%，是目前长安“一次通过率”最高的动力总成。

  软件定义汽车的时代，硬件组合要想发挥最佳效果，离不开软件的精密合理标定。之前在对比秦PLUS DMi和启源A05时，最大一个感受就是：秦PLUS DMi给到的能量管理选项太少——只有EV和HEV两种模式，分别对应三种驾驶风格。当你驾驶秦以EV模式行驶至SOC 25%左右时，系统就会强制转入HEV模式，而且保电策略（SOC 25%-80%）只提供了强制和智能两个选项。

  而启源A05除了EV、HEV模式（对应三种驾驶风格），可以再一次进行选择强制保电25%-80%外，还多了一个iEM智能驾驶模式以及四种场景模式（高速、山地、应急、驻车充电）。此外还多了一个强制纯电选项。在此模式下，可以将电池SOC直接开到16%之后才会强制转入HEV。因此在实测中，启源A05实际纯电续航能开到132公里，相比秦能纯电行驶101公里，足足多了31公里。虽然电池相比秦只增加了不到一度，但纯电续航增加了30%，这就是软件标定的作用。

  实际上不管是铁锂电池还是三元锂电池，电池反复清零并不影响电池使用寿命。但为什么很多插混车将SOC 25%或20%作为临界值呢？这是因为电量过低，会极度影响总系统的能耗和NVH，对系统管理提出更高的考验。打个比方，电量好比一家公司的现金流，现金流充裕，企业周转灵活方便，一片祥和。而现金流枯竭，周转变得更难，管理难题丛生，很多问题就都出来了。所以车企为了图安全省事，都不会把临界值弄得太低。

  长安这套“数智电驱”对电池的电量控制的灵活性更好，也是因它的算法。它采用的是“A-ECMS 智慧能耗最优算法“，跟其他算法的区别简单说就是：其他算法是基于二维参数的线性规则，例如控制发动机转速，参考的是油门开度和时速两个参数。再例如DMi到了25%就强制转入HEV，这就是规则要求。而A-ECMS算法则是将电机、电池、发动机、传统系统等所有参数输入PCU，并实时采集驾驶者以及车辆动态情况等500多类信息，通过计算来实时动态寻求最优解。不是人来预先设定规则，而是交给电脑来实时计算实时控制。

  再举个例子就是A05上的iEM智能驾驶模式，能将“不同工况下车辆保持恒定加速度”作为控制目标，减少油门和刹车的操作频率，减轻疲劳。不仅省油省电，而且省心。这就是算法寻求动态最优解的体现。

  虽然长安入局P1+P3相比DMi有两年的时间差，但后发也有后发的好处。在硬件、软件上都体现出了更高的水平，甚至听说在成本上相比DMi也更有优势。所谓大巧若拙、大道至简，在启源这套P1+P3数智电驱上很鲜明的体现了这种哲学。更小巧、更集成、结构甚至更“简单”，背后是更精密的制造工艺、更丰富的软件标定，以及更贴近客户的真实需求的逻辑。

  有人或许会问为什么A05、A06、Q05不做增程而选择了插混？其实在和工程师交流中也了解到，在他们看来增程技术更适合装备大电池的“大车”，小电池的增程车其实是伪增程，意义不大。而对这几款售价十几万的“小车”来说，考虑到电池成本做到100多公里纯电续航，是成本、价格和用户使用场景的综合最优解。而插混转增程，技术上毫无难度，不考虑增加电池，就是多花几百块钱的事儿。所以技术上不难，难的是什么呢？是做到综合体验最优，以及对市场风向的把握。

  最后我的一个感受是；新能源行业战至淘汰赛，技术路线之争其实毫无意义。因为各种路线之间就没有门槛。真正的门槛在于第一，车企能不能把大家都有的东西，做到更好的体验、更低的成本。第二，对客户的真实需求的调研、挖掘、研判，进而快速形成产品的能力，不仅要看得准，而且要动作快。这两点将会是车企决胜的关键。而这也是我看好长安、吉利、奇瑞、长城这样的传统车企，在新能源领域能后发制人的原因所在。

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