世界汽车混动技术已经诞生了年了,这可能确实很出乎很多人的意外。
中国自主混动技术的研究起步早在多年前就已经开始了,但是由于技术壁垒和产业化问题,一直没有兴盛起来,直到近几年才在市场上大行其道,诞生了一批技术领先的混动系统,比如上面提到的五家。需要说明的是,混动路线与各家车企的变速器技术和产业基础为传承,不同混动技术路线各有优势和劣势,没有最好的技术路线和产品,只有最适合企业自身优势和车型的技术路线和产品。
一、长城柠檬混动DHT
对于长城混动技术有过了解的人都知道,柠檬混动DHT并不是长城汽车第一代混动系统,搭载于WEYP8车型上的Pi4混动系统才是,之后长城汽车通过对以往混动系统技术路线的分析研究,最后拿出了自己的新一代混动系统,也就是柠檬混动DHT,整体上讲,这是一套高度集成的油电混动系统,支持两种动力架构,可面向不同级别车型的三套动力总成组合。接下来,我们一一来聊。
所谓一套高度集成的油电混动系统,是由1.5L/1.5T混动专用发动机、定轴式混动专用变速器(简称DHT)、电机(发电机+驱动电机)、电机控制器以及集成式DCDC系统组成,最大的特点是平行轴布置和两档变速机构。即DHT轴系采用平行布局,驱动电机和增程器系统分别安排在两个固定轴(输入轴)上,而动力最终通过第三根带有变速机构(同步器)的固定轴(输出轴)传输到轮端。这样一来,驱动电机可以通过减速齿轮连接至差速器实现动力输出;发动机既可以通过一级齿轮减速直接与发电机连接,也可以通过2挡变速机构传递至差速器实现发动机直驱,从而实现多种工作模式。
纯电模式下,发动机不工作,驱动电机直接驱动车辆,适用于低速工况。串联模式下,发动机带动发电机为驱动电机供电,同时电机控制器控制功率流动,保证发动机处于高效工作区间,适用于低速工况下电量不足时,类似本田i-MMD的串联模式。并联模式下,发动机通过两挡变速机构介入动力输出,而驱动电机则作为动力辅助,适用于急加速或高动力需求工况。发动机直驱模式下,发动机直接通过两挡变速机构介入直接驱动汽车,此时发动机处于高效工作区间,适用于中高整巡航路况。动能回收模式,则是汽车减速制动工况下,驱动电机将摩擦能量进行回收,为电池充电。
本质上讲,长城柠檬混动DHT结构上属于双电机混联拓扑结构,但是为发动机匹配了两档定轴式变速机构,实现两挡直驱,让发动机发挥更大的作用。最大的好处就是在低速状态下,也可以进入并联模式,形成类似丰田混动的效果,高速工况下利用发动机工作在高效工作区域,三大动力系统共同驱动汽车,从而做到全速域、全场景下的优异表现。同时,柠檬混动DHT将DCDC系统电机控制器整合在整个动力模块中,体积更小,重量更轻,效率更高,NVH性更好。
两种动力架构是指支持HEV和PHEV两种动力架构,或者也可以理解为支持两驱或四驱。柠檬混动DHT以驱动电机(TM电机)的最大功率为命名依据,分为DHT和DHT,与两款混动专用发动机分别组合成为1.5L混动专用发动机+DHT、1.5T混动专用发动机+DHT、1.5T混动专用发动机+DHT+P4电机三套动力总成组合。其中前两种为P1+P3架构,主要应用于两驱车型,后一种为P1+P3+P4架构,可实现全时四驱、适时四驱和发动机直驱等多种工作模式。比如在冰雪路面,前后驱动电机全力开启,实现全时四驱,增大地面附着力,防止打滑;在泥泞路况时,系统切换到适时四驱,前桥驱动力总成串联,前后桥动力智能切换,方便脱困。
总的来说,长城柠檬混动DHT是利用省油的泥动专用发动机与高效精准的混动变速箱,再加上全速全域的混动控制逻辑,实现了燃油经济性、动力性能、驾驶平顺性、NVH表现以及馈电工况油耗等各项指标都处于较好的水平,很符合当前形势,鱼和熊掌兼得,最大程度的保持发动机在高效工作区间,同时又不会受限于驱动电机的功率。
二、比亚迪DM系列混动
国内车企专注混动领域时间最长的,当属比亚迪。早在年,比亚迪便推出第一代混动系统,采用双电机串并联方案,搭载于比亚迪F3DM上;年推出第二代DM混动系统,主打性能取向,祭出“”黑科技,应用于比亚迪唐DM等车型上;年推出第三代DM混动系统,主要是在第二代DM混动系统上进行改进,除了加入P0电机和配备更强的P4电机外,还通过对电机、电控等设备的整合,实现“高压3合1”技术和“驱动3合1”技术,并有双擎四驱(P0电机+P4电机)和双擎前驱(P0电机+P3电机)等组合。到年6月,比亚迪发布新一代DM混动双平台战略,即DM-i和DM-p,前者追求节能,后者主打性能。
比亚迪DM-i混动可以说是目前比亚迪在混动技术领域的王牌,集经济性和实用性合二为一,通过增加大功率电机和大容量电池,使得发动机成为了动力的辅助部件,从而实现多用电、少用油的效果。更重要的是,其中发动机、电池、电机、电控等核心部件、系统的研发和制造都是比亚迪自主完成。核心组件主要包括1.5L/1.5Ti骁云-插混专用发动机、EHS混动专用变速箱、混动专用功率型刀片电池。
1.5L骁云-插混专用发动机是比亚迪在混动发动机领域的集大成者,其拥阿特金森循环、15.5超高压缩比、高效EGR技术、分体冷却技术等,实现了43.04%热效率;而1.5Ti骁云-插混专用发动机则采用可变截面涡轮增压器,压缩比达到12.5。EHS混动专用变速箱采用串并联双电机结构,并遵循电驱动为中心的设计理念,传动效率更高、更省油。至于刀片电池,则已经是比亚迪的“招牌”,安全可靠,这里就不多赘述了。
与长城柠檬混动DHT一样,比亚迪DM-i混动同样具备混动系统常见的纯电、串联、并联、发动机直驱和动能回收五种工作模式,且工作逻辑与长城柠檬混动DHT基本相同。但比亚迪这套系统还几个关键技术。一是EHS系统中的电机采用扁线成型绕组技术,最高效率达到了97.5%,高效区间(效率大于90%的区间)占比高达90.3%,质量功率密度达到5.8kW/kg。二是采用比亚迪自研第四代IGBT系统,电控系统综合效率达到98.5%,最大程度降低电控损耗,提高效率。
比亚迪DM-p混动系统其实第二代混动系统的升级,主要变化是原来的6速双离合变速箱升级为如今的7速双离合变速箱,且对发动机(1.5T或2.0T)的进排气系统等部件都进行了优化升级,进一步提升NVH表现和平顺性。当然,比亚迪DM-p混动系统的工作模式也比较全面,包括纯电、串联、并联、巡航和动能回收五种工作模式,且在并联模式下,百公里加速只有4.5s,妥妥的性能取向。
比亚迪的混动系统是一套以电为主的自研混动系统,其中DM-i是集比亚迪10余年三电技术的集大成者,而DM-p则是找到了性能与能耗的阶段性平衡点;并且都拥有多种主流混动模式,为用户带来低油耗、高性能、高舒适性的驾乘体验。
三、奇瑞鲲鹏混动DHT
奇瑞给人的印象是不折不扣的技术派,在主流自主品牌都在上混动技术的今天,怎么能落下奇瑞呢?年5月18日,奇瑞全功能混动构型DHT正式下线,标志着奇瑞3挡串并联混动变速箱鲲鹏混动系统的诞生,从结构上讲,奇瑞鲲鹏混动DHT是一套采用双离合变速箱(将挡位简化为三挡),并将P2电机和P2.5电机深度融合的混动系统;可以实现3挡(3个可调物理挡位)9模(9种工作模式)11速(11种速比搭配)工作模式。
虽然从结构上可以看到传统双离合变速箱的影子,但却是将双离合与P2电机架构、P2.5电机架构相结合,整套DHT包括1个发动机、2个电机、2套电机控制器和3组离合器、3组齿轮变速器等,组件数量多,控制逻辑复杂,并且还要兼顾DHT的体积、重量以及制造成本等,这从侧面也再度显示了奇瑞工科直男死磕技术的特性。而这样复杂的组件也造就了更为复杂的工作模式,比如纯电模式就有三种,与长城柠檬混动DHT和比亚迪DM混动完全不同,接下来,我们就从奇瑞鲲鹏混动DHT的纯电模式、串联模式、并联模式、发动机直驱模式、动能回收模式,以及驻车发电模式等来分别解说。
纯电模式下,奇瑞鲲鹏混动DHT具备P2单电机纯电驱动模式、P2.5单电机纯电驱动模式以及双电机纯电并联驱动模式,结合两个离合器的搭配,实现多档位组合,可以适应低速加速、高速巡航、频繁启停等多种工况。串联模式与其他DHT混动的串联模式逻辑相同,即发动机带动P2电机发电,并供给P2.5电机驱动车辆。而并联模式则略有不同,一种是由P2电机参与的单电机并联驱动模式,一种是由P2+P2.5两个电机共同参与的双电机并联驱动模式,但是没有P2.5单电机并联,这主要是考虑到传输功率效率的问题。
发动机直驱模式,一般是在中高速巡航模式下,电驱变速器会让发动机作为主要驱动源,直接驱动车辆行驶,此时发动机燃油经济效率更好;两个电机均不工作,不过,P2.5电机会随时待命,准备介入驱动。能量回收模式的工作逻辑与其他DHT也是大同小异,就是在车辆滑行或踩下制动踏板时,两个电机参与回收整套传动系统的动能,并转化为电机,为电池充电;只不过,还保留了1挡和3挡两个动能回收的方案,实现了利用不同速比的变速齿轮进行动能回收的目的。至驻车发电模式,则比较容易理解,就是驻车之后,没有充电桩补能,又想为电池充电,那么就可以进入驻车充电模式,让发动机怠速运转,带动P2电机为电池充电。
总得来说,奇瑞鲲鹏混动DHT最重要的特点是细化,无论工作模式还是逻辑控制,好处是对使用场景的适应性更强,也彰显了奇瑞技术流派的造诣。
四、吉利雷神智擎Hi·X混动
吉利很早就专注于双模功率分流混动系统,但并没有得到大范围应用,后来吉利在其7DCT的基础上,集成P2.5电机,推出了P2.5-7DCT并联混动变速器,之后又在年推出最新的雷神智擎Hi·X混动系统,发布了世界上第一套发动机3挡、电机2挡的串并联混动架构,巧妙利用行星变速机构功率密度高、传动路线多、离合器和制动器与电机嵌套设计等集成化设计手段,实现高紧凑性、高集成化和高水平轻量化设计。由于发动机有3个直驱挡位、电机有2个挡位,使雷神混动系统的燃油经济性和纯电驱动性能都很优秀;而且系统支持HEV、PHEV、REEV等多种混动架构。
雷神智擎Hi·X混动系统是典型的双行星齿轮结构,除了采用P1+P2两部电机外,还采用了两组行星齿轮。其中P1电机担任发电机和启停电机角色,而P2电机负责驱动,跟双行星齿轮组和变速机构整合为一体,可以实现功率分流和不同的传动比。其他核心组件包括DHE15(1.5TD混动专用发动机)、DHE20(2.0TD混动专用发动机)、DHT(1挡混动专用变速器)和DHTPro(3挡混动专用变速器)。由于两组行星齿轮相互影响且共用外齿圈,以及锁止离合的配合,使得实现3挡输出才成为可能。
雷神智擎Hi·X混动系统中1.5TD混动专用发动机是位狠角色,其最高热效率达到了惊人的43.32%,超过了比亚迪1.5L骁云-混动发动机,且压缩比为13:1,并采用了深度米勒循环、高压直喷、增压中冷、低压EGR等领先技术,以及电控可变排量机油泵、电子水泵、电子真空泵等电气化附件,使得系统响应速度、控制精度上和热管理得到进一步优化,效率更高。
而DHTPro的3挡混动专用变速箱则高度集成两个电机、变速器和电机控制器等组件,并且通过两排行星齿轮组的设计布局了3挡变速机构,不过样使用了类似丰田功率分流的基本逻辑,工作模式也是比较熟悉的纯电、串联、并联和动能回收“老四样”,但由于3挡变速机构的存在,也有一些与从不同的特性。一是发动机介入门槛仅为20km/h,可以更快的进入并联模式,低速动力更强。而且3个挡位速比范围加大,动力性能上比单级减速混动机构或者两挡机构更有优势,甚至可以实现弹射起步,同时中高速(80km/h以上)再加速能力也更强,高速超车更有信心。另外,雷神智擎Hi·X混动系统是基于行星齿轮机构打造,其运转平顺性和NVH表现天生就有优势。
五、长安蓝鲸iDD混动
长安汽车对混动技术的研发也挺早,年北京奥运,长安汽车便投入混动车型开展示范化运营。年推出了搭载P2-7DCT的逸动PHEV,年又推出了搭载P串并联电四驱的CS75PHEV量产车型,年推出的最新蓝鲸iDD混动系统,采用P2-6DCT并联混动变速器,实现全温域、全速域、全场域、全时域的全域高效的电气平台。从结构上讲,蓝鲸iDD混动系统主要由蓝鲸NE发动机、蓝鲸混动变速器、PHEV电池和智慧控制系统四大组件构成。
其中,蓝鲸NE发动机采用了AGILE敏捷高效燃烧系统、米勒循环、智能润滑系统等一系列技术,未来几年还会将可变气门升程、可变截面电子涡轮增压等一系列技术加入到新款的蓝鲸NE发动机,达到45%热效率。而蓝鲸混动变速器则采用了S-winding绕组技术、高压液压系统、电子双泵技术和三离合器集成技术等,电机控制器最高效率超过98.5%,整套变速器电驱动综合效率达到90%;再加上6个直驱挡位,使蓝鲸iDD的起步和中高速加速性能都很优秀。
蓝鲸iDD混动系统属于单电机混动系统(P2电机架构),相比串并联混动少了一个电机及控制器,并且是在传统变速箱基础上通过改造升级实现,开发成本较小,综合性价比高。其同样有纯电模式、混动模式、直驱模式、能量回收模式以及充电模式,不过,得益于6个直驱挡使发动机直驱的动力响应性更好,亏电行驶时,驾驶感受与燃油车几乎完全相同;而纯电行驶、特别是中高速亏电行驶时,借助多档纯电驱动,驾驶感受好于串并联构型,这使蓝鲸iDD混动系统更适合长途旅行,或对动力响应要求快、驾驶感受追求高的消费者。
值得一提的是,长安蓝鲸iDD混动系统还配备大容量电池,纯电续航可达km,表现出色。而智慧控制系统(智能动力控制系统)则可以保证发动机、电驱变速器、电池等协同工作在最优区域内,即使馈电状态下,节油效果也超过40%,同时还可实现动力属性的自定义,让用户通过调整动力参数智能组合驾驶风格。
写在最后:
混动技术路线多样化是目前国内外共同的发展趋势,不同混动技术路线各有优势和劣势,还是那句话:没有最好的技术路线和产品,只有最适合企业自身优势和车型的技术路线和产品。消费者在混合产品选择时,也需要结合自身的需求进行混动产品的选择。