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【混動百科】長城檸檬混動DHT系統到底好不好?

從2018年立項研發全新混動平台到2020年12月「長城檸檬混動DHT系統」釋出亮相,長城汽車在新能源汽車上的布局逐漸明了,同樣也預示着2021年注定是不平凡的一年

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首裝量産車型WEY瑪奇朵DHT

2021年3月我們第一次接觸到搭載「長城檸檬混動DHT系統」的「WEY瑪奇朵DHT」,随後廣州車展上,長城汽車釋出了「WEY瑪奇朵DHT-PHEV」和「WEY拿鐵DHT」。年底收官之際,旗下「哈弗」品牌的車型也開始搭載這套混動系統。

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WEY拿鐵DHT也來了,咖啡系列将全面轉型

顯然,「長城檸檬混動DHT系統」成為了長城汽車接下來幾年中全面轉型的重要戰略技術儲備,今天我們就好好地來盤一盤這套混動系統,聊一聊其技術特點。

什麼是「長城檸檬混動DHT系統」?

概括地來說,「長城檸檬混動DHT系統」是:

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長城檸檬混動DHT系統的三大元件

1. 一套高度內建油電混動系統;

2. 支援兩種動力架構;

3. 面向不同級别車型的三套動力總成組合。

接下來我們就拆分開一點一點講。

一套高度內建油電混動系統

既然是混動系統,那必然包括「混動專用發動機」、「混動專用變速器」(後簡稱「DHT」)、「電機」和「電控」。

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長城檸檬混動DHT系統展示

「長城檸檬混動DHT系統」主要由1.5L/1.5T「混動專用發動機」、「混動專用變速器」(定軸式)、「電機」(「發電機」+「驅動電機」)、「電機控制器」和內建「DCDC系統」組成。

「發動機」:2款混動專用發動機

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圖說:長城汽車的混動專用發動機

截止發稿前,「長城檸檬混動DHT系統」的「混動專用發動機」有兩款:

「1.5L混動專用發動機」:最大功率75kW(102PS),峰值扭矩135N·m,采用「阿特金森循環」,「壓縮比」達到13:1;

「1.5T混動專用發動機」:最大功率115kW(156PS),峰值扭矩235N·m,采用「米勒循環」。

顯然,「自吸發動機」偏重于節油,而帶「渦輪增壓」的「發動機」版本則更兼顧性能。

「混動專用變速器」:定軸式、平行布局、兩擋變速

「長城檸檬混動DHT系統」的「DHT」以「驅動電機」(TM電機)的最大功率為命名依據,分别為:

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長城檸檬混動DHT100示意圖

「DHT100」:「驅動電機」功率為100kW,扭矩為250N·m;

「DHT130」:「驅動電機」功率為130kW,扭矩為300N·m。

無論是「DHT100」還是「DHT130」,「長城檸檬混動DHT」有着相似的結構特點:

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長城檸檬混動DHT結構示意圖

1. 「DHT」的軸系部分為平行布局,故此「驅動電機」可以通過減速齒輪連接配接至「差速器」,實作動力直接輸出;

2. 「發動機」可通過一級齒輪(上圖中的1擋)減速直接與「發電機」連接配接,同時設定有控制「發動機」介入的「離合器」,而「離合器」則采用「電子泵」控制;

3. 「發動機」也可通過2擋變速機構傳遞至「差速器」,實作「發動機」直驅。

這套可兩擋變速的機構,依靠「同步器」進行同步,這是與吉利汽車的「雷神智擎Hi·X混動系統」最大的不同之一。

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長城檸檬混動DHT系統的多種模式(動圖)

與同為「定軸式結構」的「DHT」一樣,「長城檸檬混動DHT」擁有最基本的四種模式,以及一種兩檔直驅的特殊模式:

1. 純電模式:在低速工況下如市區擁擠路段,此時「發動機」處于低效率區間,是以不工作,而是由「驅動電機」TM直接驅動車輪;

2. 串聯模式:在低速工況下電池電量不足時,由「發動機」驅動「發電機」為「驅動電機」提供動力,同時「電機控制器」控制功率流動,保證「發動機」處于高效工作區間,類似「本田i-MMD混動系統」的「增程模式」;

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長城檸檬混動DHT系統的特點

3. 并聯模式:應對急加速和高動力需求的狀況,在「發動機」保持高效工作的同時,介入總的動力輸出,而此時「驅動電機」則作為輔助動力;

4. 動能回收模式:汽車減速制動工況下,「驅動電機」作為「發電機」将摩擦的能量進行回收,為「電池」充電。

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發動機直驅模式

5. 發動機直驅模式:在中高速工況下,「發動機」理論上處于高效區間,而此時若采用「串聯模式」則會出現整體傳動效率降低的情況(前一章詳解過),此時利用「長城檸檬混動DHT」的2擋變速機構,則可以在時速大約40公裡/時,讓「發動機」介入,提升燃油經濟性。長城汽車官方宣稱『可比單檔串并聯架構的輪端力矩大1000N·m左右』。

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長城檸檬混動DHT系統工況和工作模式對應表

整體特性:高度內建

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長城檸檬混動DHT系統的主要部件示意圖

當然「長城檸檬混動DHT系統」同樣采用了高度內建的結構化設計,将「DCDC系統」和「電機控制器」整合在整個動力子產品中,達到減小動力總成的體積,減少重量,提升傳動效率,提升NVH控制等效果,符合此前章節提到的新一代「DHT」的基本特征。

兩種動力架構

官方給出的解釋是『支援HEV和PHEV兩種動力架構』,當然,部分人也可以了解為支援兩驅和四驅,我們稍後展開。

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長城檸檬混動DHT系統的兩種動力架構

「HEV架構」主打城市情景中的使用經濟性,展現在城區路況超低油耗以及中高速路況瞬時加速能力,動力系統綜合效率可達43%~50%,搭載「甯德時代」(CATL)的「電池」,其特點擁有高功率低内阻的「電芯」,「電池」電量約為1.75kWh,采用風冷結構,放電功率70.9kW。

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2021年4月電動邦實測WEY瑪奇朵DHT的低速(15km/h)百公裡油耗為5.1L

在官方實測中,采用「HEV架構」的A級SUV百公裡綜合油耗低至4.6L,而采用「HEV架構」的B級SUV,相比于燃油産品,節油率可達35~50%,0~100km/h約為7.5s。

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WEY瑪奇朵DHT-PHEV提供5年/15萬公裡的質保

「PHEV架構」搭載「電池組」的電量為13~45kWh,45kWh「電池組」的最長純電理論續航裡程可達200km,支援11kW交流電慢充和直流電快充,官方宣稱26分鐘可以從25%的電量充至80%。

三套動力總成組合

「HEV架構」和「PHEV架構」兩種架構延伸出三套動力總成組合:

1. 「1.5L混動專用發動機」+「DHT100」:動力系統功率140~170KW,主要應用于A級車型;

2. 「1.5T混動專用發動機」+「DHT130」:動力系統功率180~240kW,主要應用于B級車型;

3. 「1.5T混動專用發動機」+「DHT130」+「P4電機」:動力系統功率320kW,僅用于「PHEV架構」,主要應用于C級車型。

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長城檸檬混動DHT系統的四驅動力總成布局示意圖

其中四驅車型的後橋「P4電機」,其輸出功率為135kW(184PS),扭矩為233N·m,「電機」最高效率可超96%,總成品質75kg。

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WEY摩卡DHT-PHEV 挑戰60%坡度

通過調整前後橋扭矩配置設定(0:100~100:0),首先可以調整車輛入彎整車姿态,提升整車操控穩定性,減少『推頭』和『甩尾』出現的機率。此外官方宣稱,通過這套四驅動力總成,可在幹燥瀝青路面實作60%~65%最大爬坡度,同時可實作雪路15%~18%的坡度爬升。

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增加地面附着力和提升爬坡能力是目的

通過前橋的「DHT動力總成」與後橋的「P4電機」互相協作,實作了全時四驅、适時四驅和發動機直驅等多種工作模式。比如在面對冰雪路面時則會進入全時四驅模式,前後「驅動電機」全力開啟,最大限度利用地面附着力,防止打滑發生。

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長城檸檬混動DHT系統的四驅動力總成的工作模式(動圖)

而在面對泥濘路況時,系統切換到适時四驅模式,前橋驅動力總成串聯,前後橋動力智能切換,根據官方的資料,前輪邊最大扭矩可達3000N·m,而後輪邊最大扭矩也可達2800N·m,以便實作脫困。

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長城檸檬混動DHT系統的全家桶布局

總體來說,目前「長城檸檬混動DHT系統」提供了從140kW到320kW不同功率的動力選擇,可支撐不同級别車型的靈活搭配,就目前上市産品布局來看,『大功率動力總成+大電池』的『PHEV套餐』會主要用于「WEY品牌」的車型,特别是四驅版本。

補全短闆:更高效的混動專用發動機

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2021年6月釋出的新混動專用發動機

文首我們也談到,「長城檸檬混動DHT系統」的立項時間在2018年,要在短短幾年内研發出一套高效的混動系統,并将其投入量産實屬不易。是以,長城汽車旗下的「蜂巢動力」也正在馬不停蹄地研發熱效率更高的「混動專用發動機」。2021年6月「蜂巢動力」借『第1000萬台發動機下線』的契機,同時釋出了多款用于「長城檸檬混動DHT系統」的「混動專用發動機」。

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根據官方資料,其中一款代号為4G15H的1.5L自然吸氣「發動機」,內建了「電子水泵」、「低壓EGR」、「高效點火」、4.5bar「多點燃油噴射」、13:1「壓縮比」及「阿特金森循環」等多項先進技術于一體。從參數上來看,相比與上文提到的資料,4G15H「發動機」無論在最大功率上,還是在最大扭矩上都有一定的提升,最重要的是其熱效率有望超過43%。4B15H則會搭載于「WEY瑪奇朵」、「哈弗赤兔」、「哈弗初戀」等車型,而代号為4B15C的「發動機」則将搭載在「哈弗F7」、「哈弗大狗」等車型上。

發展曆史:「Pi4混動系統」的過往

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被稱為『大嘴版的VV7』的WEY P8

對長城汽車的混動系統稍有研究的人應該都知道,「長城檸檬混動DHT系統」并不是長城汽車的第一套混動系統,當我們将時間撥回到2018年4月的北京車展,我們會找到一款基于長城第一代「Pi4混動系統」的車型——「WEY P8」。

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Pi4混動系統的發展曆程

「WEY P8」所搭載的「Pi4混動系統」可謂來曆不小,2013年項目啟動,曆經5年的研發和測試,最終與2018年亮相,「Pi4混動系統」中的『P』表示『Plug-in』(插電式混動),『i』表示『Intelligent』(智能化),而『4』表示『4WD』(四驅)。從「WEY P8」的電機架構屬性上來看,其為『「P0電機」+「P4電機」』分離電機架構。

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前後橋中間無機械連接配接

根據官方資料顯示,「WEY P8」前橋搭載一台2.0T「發動機」配合「P0電機」(最大功率15kW),而後橋的「驅動電機」最大功率為85kW,可輸出最大扭矩195N·m,四驅模式下,零百加速成績為6.5s。甯德時代提供「電池組」,包含96塊方殼「電芯」,容量為12.96kWh,純電續航50km,整車續航為660km。

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像極了寶馬i8(2015)的結構

可能看過此前章節的朋友會聯想到一款我們曾經介紹過的車型——「寶馬i8」(2015),差別在于「寶馬i8」将燃油的動力總成放在了後橋。故此,當我翻看「WEY P8」的供應商清單時,我們會發現許多熟悉的名字:「電機」和「電機控制器」源自德國西門子,「減速器」源自德國舍弗勒,「離合器」來自格特拉克,「混動控制器」來自『老玩家』德國大陸集團,「混動系統軟體」則是師出德國博世集團。

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随着動力源的切換,必然帶來不佳的體驗

然而,此前的章節也提到過「P0P4電機架構」的缺點,除了可能出現的動力源切換帶來的不佳體驗,更不利于優化「發動機」與「電機」之間機電耦合的效率,看似規避了機電耦合系統設計與制造這些環節的難題,實則恰恰丢失了混動技術的核心。

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好在長城汽車及時調整了方向,理清技術邏輯的「長城檸檬混動DHT系統」,顯然已經走上了正軌。最後,我希望大家和我一樣,為每一位認真研發混動系統的國産車企點個贊,正是因為他們的孜孜不倦,才能換來中國汽車行業未來的一片藍天。

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