百公裡4.7個油的WEY你信不信? 這就拆解給你看

[太平洋汽車網 技術頻道]在進入年銷量百萬俱樂部之前,長城已經在技術上迅猛發力,大大增加瞭自主研發的力度,產品矩陣得到擴展,更新節奏也快瞭很多。

長久以來,長城品牌旗下產品的燃油經濟性都備受消費者詬病,內燃機熱效率與傳動系統效率急需提升,純電產品在歐拉發力之後才有所改善(此前的油改電產品線不堪回首)。

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誠然,原先的旗艦產品WEY P8屬於試水之作,算不上很成功,但也為長城汽車在新能源領域積累瞭豐富的實戰經驗。

今天我們要來拆解剖析的檸檬混動DHT動力系統,則是長城在新能源領域的新力作,成熟度大增,值得我們詳聊。

長城DHT是什麼?

每一個車企都會給自己的核心技術起個專用名,貼個金,方便宣傳。比如大眾TSI、保時捷PDK、斯巴魯DCCD、豐田THS、本田MM理念等等。

品牌上身業務做得如火如荼的長城,自然不能免俗,也來瞭一個:

DHT = Dedicated Hybrid Technology = 混合動力專用技術 = 檸檬混動

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此外,業界有更通用的介紹,那就是:

DHT = Dedicated Hybrid Transmissions = 混合動力專用變速器

因此,不僅長城的混動變速箱叫DHT,其他企業的P2結構混動變速箱都叫DHT。

關於長城DHT混合動力系統的試駕體驗,可以先看下文:

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長城DHT的核心思路

檸檬混動DHT的物理構架:汽油機與動力電機混合,利用各自的物理優勢為對方補缺。

檸檬混動DHT的物理特點:全速域 & 全場景、高效能 & 高性能。

檸檬混動DHT的客戶畫像:以城市出行為主、兼顧高速出行的用戶。

簡單來說,檸檬混動DHT是一組模塊化的混合動力系統,可以兼容HEV非插電混動和PHEV插電混動,可以兼容前驅與後驅,可以兼容從緊湊型車到中大型車的動力系統裝備需求。

模塊化設計的可以帶來更高的集成度、更小的體積、更輕的重量,同時也可以縮短設計時間(等同於加快新產品更新速度),成本降低(讓利空間加大),維修保養成本降低,可靠性也會更佳。

缺點肯定也會有的,比如同一零部件在更廣的范圍裝備,如果遇上設計錯誤或裝配缺陷,召回數量就是數十萬級別的,成本極高。通用汽車、大眾汽車、豐田汽車也都面臨著這種難題,不過這幾傢巨頭都義無反顧地選擇瞭更低成本(和更高犯錯成本)的模塊化思路。

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下面筆者會詳細分析DHT的商業化思路,其中包括:

DHT的核心技術(底層技術的思路)

DHT的三種動力構架(組建總成的思路)

三個級別的DHT動力系統(組建商品車動力陣列的思路)

長城推廣DHT的積極意義(整體的商業思路)

長城DHT的核心技術

長城DHT不是一項技術,而是一套能用非常多年的混合動力總成解決方案。

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A

1.5L混動專用發動機

內燃機是HEV/PHEV的核心動力源,這次透露的發動機技術並不多,我們就簡單瞭解一下。

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看官方資料截屏便可知曉,這是一臺四缸機(看著四根歧管終於松一口氣),最大功率75kW(102PS),峰值扭矩135N·m,這個數值對於混動專用發動機而言並不重要,更需要披露的是發動機萬有特性曲線。

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好在,還是有一個關鍵信息點出現——阿特金森循環 (Atkinson Cycle)。

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阿特金森循環的重點在於采用進氣門晚關的方式實現“膨脹比大於壓縮比”,讓活塞的做工行程長於壓縮行程,能效更高。

由於采用瞭13:1的高壓縮比,對燃油的辛烷值還是有要求的,這次長城並未透露燃油標號。

B

1.5T混動專用發動機

此次現場沒有出現1.5T版本的實體,輸出值為115kW(156PS)/235 N·m。

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這臺加裝瞭增壓裝置的1.5T采用米勒循環 (Miller Cycle),依然實現瞭“膨脹比大於壓縮比”,不過實現方式不同,米勒在進氣行程結束之前一點點關掉瞭進氣門,如此一來可以在低負荷區間省更多燃料。

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以上都不是重點,重點是這臺1.5T搭載瞭VGT!

這是渦輪增壓器的新技術,全名為可變截面渦輪技術(VGT,Variable Geometry Turbocharger),通過安裝可調渦流截面的導流葉片,改變廢氣入口的橫切面積,同時兼顧渦輪在低轉速和高轉速時的性能表現,緩解渦輪遲滯問題,且不再需要設置排氣泄壓閥,並獲得更佳的燃油經濟性。

由於這臺1.5T集成程度高,因此占用發動機艙的空間很小,轉向機構有更大的容納空間,轉向直徑更小。

C

變速箱內嵌的發電/驅動電機

長城官方稱之為“高度集成高效多模混動變速器”,裡頭裝瞭一臺GM發電機和一臺TM驅動電機,均在P2位置(變速箱內部),因此都叫P2電機也行。

這臺變速箱有5個檔位,P、R、N、D1、D2,完成當作自動擋來進行傻瓜操作就行。

其中,TM驅動電機功率范圍是100kW-130kW,扭矩范圍是250N·m-300N·m,是個比內燃機強很多的硬核角色。

下圖是混聯拓撲結構雙電機的圖解:

對於這臺在P2位置裝瞭兩臺永磁電機的變速箱而言,主要運用到以下四種工況,內部通過單離合器實現自動換擋:

1、EV模式:TM直接驅動前輪。

2、串聯模式:ICE通過GM發電,TM用電驅動前輪。

3、並聯模式:ICE直接驅動前輪,GM和TM幫ICE調節轉速到高效點,還能輔助驅動前輪。

4、能量回收:TM反轉回收。

永磁電機的優勢是結構簡單且可靠性強,功率因數高,啟動扭矩大,體積小,不過要使用稀土(恰好中國是稀土大國,運氣好)。

下圖的定子使用發卡式扁線設計,槽滿率高達70%,有效提升電機功率密度。

由於采用短距繞組排佈,優化瞭氣隙諧波,降低各階次電磁力,改善48及96階高頻噪聲(平時開電動車覺得很刺耳的朋友應該不在少數)。

下圖的轉子使用雙V式開槽及三段斜級設計,零扭損耗降低至1.26kW。

下圖,使用低損耗的0.27mm矽鋼片,鐵損降低17%以上。換句人話來說,電動機工作時存在損耗,運行時鐵芯內部產生渦流,渦流經過鐵芯時令其發熱耗能,鐵損低就是節能。

這套DHT的研發花瞭兩年多時間,前期驗證的時間也很長。之前福特和通用也沒做得很成功,繞開日本雙田的專利就隻有很少的發揮空間,現在中國人終於自己做出一套混動系統。

由於使用瞭定軸齒輪傳動,最高傳動效率≥97%,更節油,還可實現無動力中斷換擋,提升駕駛平順性。

與此同時,這臺裝瞭兩臺P2電機的混動變速箱隻有很小的體積,並不會過度占用機艙空間,官方的數據是“容積比傳統DCT降低50%以上”。

還有一個亮點就是采用瞭無液壓模塊,優化油路設計,油路與殼體集成,降低油路復雜度,機子更容易保養維護,故障率更低。

D

雙電機控制器

上方的鑄鋁箱體是雙電機控制器。體積小,集成化程度高,NVH更佳。

拆出來就是下圖這個模樣。長城采購瞭英飛凌的新款芯片,並采用雙面水冷技術,有助於提升穩定性,降低整車油耗電耗。

關於雙電機控制器,暫時沒有更多消息透露。

E

P4後橋電機

四驅版在P4位置有一臺大功率電機,免去瞭前置車型往後橋的機械傳動機構,直接上“電四驅”。不過這臺P4電機今天也沒到場。

這臺後橋驅動電機的輸出為135kW(184PS)/233Nm,電機最高效率≥96%,總成質量75kg。

這臺P4電機有兩個設計亮點,一個是采用瞭兩擋平行軸結構設計,整車輪端扭矩提升30%,同時可擴大電橋高效區域面積,提升整車經濟性2%以上。

另一個是設計瞭斷開機構,完全不需要後橋動力時直接變身前驅車(跟quattro Ultra一個道理),可有效減少高速電橋拖拽損耗,提升整車經濟性。

F

HEV電池包

PHEV電池包和HEV同樣缺席今天直播,因此沒有更多信息點獲得。

HEV版本的動力電池不需要很大,這一款的容量為1.76kWh,風冷結構(水冷的話成本兜不住吧,而且也沒這麼強的散熱需求),放電功率70.9kW,質保8年15萬公裡。

G

PHEV電池包

長城DHT的PHEV版本動力電池從13kWh-45kWh都有選,最高電量45kWh/最長純電續航200km,因此長城汽車稱之為“全球最大電量PHEV電池”,的確比理想ONE的40.5kWh要高。

這組PHEV電池有三大亮點:

1、用水冷溫控系統,雖然成本高,但降溫效果好,安全性也隨之提高(避免局部高溫,熱失控的可能性降低)。

2、用CTP(Cell to Pack)把整包能量密度提升到160Wh/kg,在PHEV領域屬於挺瞭不起的成績。

3、支持11kW交流慢充和直流快充,最快30分鐘充滿80%,用來跑營運都沒問題。現在一部分營運PHEV因為沒有快充功能,居然花3000塊去找民間科學傢改直流快充,從能量回收模塊那裡灌進去,這種粗暴方案沒有任何安全保障。

此外,長城還給出瞭這組PHEV電池的放電功率,足足246kW(RT,10s,50% SOC)可以給未來可能出現的高性能車型提供冗餘,此外長城還給出瞭8年/15萬公裡電池質保,比國傢規定的多3萬公裡。

長城DHT的三種動力架構

說完基本的技術元素,我們下面來組裝動力總成。

A

HEV前驅車型動力架構

HEV比PHEV難整,現在全球車企都很討厭豐田一傢獨大的HEV架構專利,目前隻有本田這傢繞豐田專利繞得特別成功的,長城現在也加入瞭競爭行列。

PHEV可以外部補電,跑NEDC循環可以利用規則漏洞隨便弄個100km燒1L多汽油的假成績,HEV則作假不瞭,多數HEV產品實際運作起來就是退潮時裸泳。

長城B級SUV(中型SUV)裝載DHT的HEV動力系統之後,市區油耗低至5.0L/100km,高速工況油耗低至6.5L/100km,最牛的是0-100km/h加速時間低至7.5s,因為多數HEV車型都肉成一副精神不振的頹廢樣子。

B

PHEV前驅車型動力架構

下面這張俯視圖就是PHEV前驅車型,將後橋上的HEV改成底盤中央的PHEV。

因為電池更大瞭,電機功率可以提升,0-100km/h加速時間低至7.2s,百公裡綜合油耗低至0.7L(NEDC跑法,你懂的)。

這組PHEV電池很大,容量並未公佈,純電續航裡程達170km,可以實現工作日通勤用電,周末郊遊燒油。

C

PHEV四驅車型動力架構

下圖在前文出現過,PHEV四驅車型,前後橋電機同時輸出動力,系統總功率高達320kW(435PS),純電續航最高200km。

長城DHT的PHEV四驅版本擁有更加智能的電四驅系統,去除機械傳動裝置,前後動力分離,動力分配更加靈活;前後橋扭矩0:100-100:0智能動態調節,可以更好地利用抓地力,提升整車操控穩定性。

應對不同路況時,這套電四驅有自己的運行邏輯:

1、冰雪路面:全時四驅,最大限度利用地面附著力,可能夠實現EV四驅、低速串聯四驅、中高速並聯四驅。

2、泥濘路面:串聯模式驅動,適時四驅,前後橋動力智能切換,實現脫困:前輪邊最大扭矩3000Nm,後輪邊最大扭矩2800Nm。

3、沙地:適時四驅,前後橋驅動力控制與底盤系統配合,適應硬沙、軟沙各種路況,動力隨路面變化自動調整。

4、市內爬坡:抓地力良好,前後輪同時輸出,保障最大爬坡能力65%。

5、高速爬坡:發動機直驅,將大負荷工況能量轉化損失降到最低,相比串聯模式油耗可降低18%-25%;前後橋電機隨時待命,提供高動力響應。

三個級別的長城DHT動力系統

長城根據車型定位的高低設計瞭三個級別的DHT動力系統,系統總功率從140kW到320kW,形成長城自傢的HEV/PHEV動力總成矩陣。

A

主要應用於緊湊型車

動力架構:1.5L自然吸氣四缸汽油機 + 100kW混動變速箱(DHT100)

動力系統綜合功率:140-170kW

動力系統綜合效率>50%

靈活性:可實現HEV/PHEV兩種動力

B

主要應用於中型車

動力架構:1.5T渦輪增壓四缸汽油機 + 130kW混動變速箱(DHT130)

動力系統綜合功率:180-240kW

動力系統綜合效率>50%

靈活性:可實現HEV/PHEV兩種動力

C

主要應用於中大型車

動力架構:1.5T渦輪增壓四缸汽油機 + 130kW混動變速箱(DHT130) + 135kW後橋電機(P4電機)

動力系統綜合功率:320kW

動力系統綜合效率>50%

靈活性:可實現PHEV動力,沒有HEV版本

最後,筆者用一個表格來總結長城DHT動力系統的一些數據:

長城DHT動力矩陣
動力系統驅動模式系統最大功率破百加速電池容量純電續航最低油耗
1.5L + P2×2HEV前驅140kW 1.76kWh4km4.7L/100km
PHEV前驅170kW 13kWh<?<45kWh170km
1.5T + P2×2HEV前驅180kW7.5s1.76kWh4km5.0L/100km
PHEV前驅240kW7.2s13kWh<?<45kWh170km
1.5T+P2×2+P4PHEV四驅320kW5.2s45kWh200km

本節完結。

長城推廣DHT的積極意義

1、長城自主研發,具備完全自主產權,有助於提升長城在新能源領域的話語權。

2、長城是一傢走量的車企,2020年111萬輛。因為有產業規模的優勢,因此高投入的模塊化研發成本也能在後期被平攤掉。

3、包括長城在內的多數自主品牌,一直以來都受到高油耗的困擾,生存空間在雙積分規則下被不斷壓縮,因此必須通過大規模投放更低成本的混動系統才能勻回積分損失。

4、長城在利用全球供應鏈優勢的前提下,自主控制著關鍵零部件,因政治事件造成關鍵零部件斷供的風險降低。

5、催生長城品牌的高性能車型,提升品牌形象。第一款搭載長城DHT混動系統的產品是“WEY品牌緊湊型SUV”,屬於WEY今年推出的第二款車型,最低燃耗為4.7L/100km。

6、中國城市化進程很快,但中國國境廣袤,還有廣大的農村地域,市場需要長續航的車型,混動是目前最佳選擇。混合動力不是過渡技術,發電不全是綠電(環保發電),也有相當一部分灰電、黑電(高污染發電)。

(圖/文:太平洋汽車網 黃恒樂)

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