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力压『两田』,「哈弗柠檬混动DHT系统」如何开启新一代混动系统?(下)
来自:电动邦
作者:王元祺
2022-05-10 08:43:14
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若现在说『世界上只有两种混动系统』,那么一种是自主品牌的新一代混动系统,而另一种……仍是其他。

上一篇我们了解了『两田』混动技术与「哈弗柠檬混动DHT系统」的基本原理,并浅谈了其中的不同。而这篇我们来聊聊何为新一代的混动技术,然后从6个实用的维度对三家的混动系统进行对比。

■ 何为新一代的混动系统?

新一代的混动技术定义有很多,不过存在着一些共性,比如:混动专用发动机、新一代混动变速器和全速全域的混动控制逻辑。

省油的混动专用发动机

两田的发动机技术,没的说

作为核心动力源之一「混动专用发动机」必不可少,『两田』的「发动机」技术积累十分的雄厚,无论是丰田的「VVT-i技术」(可变气门正时系统)还是本田的「VTEC技术」(可变气门升程系统)都是业界公认的高效发动机技术。

长城汽车的混动专用发动机

不过包括长城汽车在内的自主品牌,同样有着发动机技术的积累,比如搭载在「哈弗神兽」上的1.5T「混动专用发动机」,同样采用阿特金森循环,压缩比高达到13:1,最大功率113kW,峰值热效率和高效区范围远比燃油平台的「发动机」更出色,综合油耗不虚『两田』车型,但「混动专用发动机」属于基本操作,而此后谈到的两点给为重要。

高效、精准的混动变速器

「哈弗柠檬混动DHT系统」除了上面提到的平行布局的定轴齿轮系以及两档变速机构,还有更多的巧思。比如在解决多挡位混动系统,在换挡时可能会发生的顿挫和噪音。

「哈弗柠檬混动DHT系统」的换挡原理是通过一个「同步器」来控制的两组「齿轮」进行1挡和2挡的切换,而对「同步器」位置的控制恰恰是长城汽车工程师的强项。

同步器工作原理示意图

专栏曾介绍过长城汽车有一套名为「Pi4」的混动系统,其前桥使用了「P0电机」用于「发动机」启停,而后桥则使用了一个可以两挡变速的电驱后桥(即『P4电机+两挡变速机构』),显然在这方面的经验积累被带到了「哈弗柠檬混动DHT系统」。

更敏捷的动力响应,更平顺的换挡体验

「哈弗柠檬混动DHT系统」发挥了「电机」对换挡的作用:由于「驱动电机」可以单独、持续地驱动车辆,所以,当系统需要换挡时,「驱动电机」可以暂时接管动力输出,等待「同步器」完成转速调节后,再将主导权还给「发动机」,使得整个切换的过程,不会让人感受到一丝动力的中断。

哈弗柠檬混动DHT系统的主要部件示意图

当然「哈弗柠檬混动DHT系统」还采用了高度集成的结构化设计,将「DCDC系统」和「电机控制器」整合在整个动力模块中,达到减小动力总成的体积,减少重量,提升传动效率,提升NVH控制等效果,这些都是新一代混动系统的基本特征。

全速全域的混动控制逻辑

新一代混动变速器还有一个特点,就是所有的工作模式都会被合理地对应不同速域,不同功率需求的工况,也就是我们常说的『全速全域』。以「哈弗神兽」车型为例。

不同模式对应不同工况和路况

在市区通勤时,车速相对较低,一般在35km/h以下,系统会将驱动的任务主要交给「驱动电机」,智能地在纯电模式和串联模式下切换,「发动机」开启后主要用于发电,且始终保持在最高效率的工作区间;在市区道路比较通畅,需要快速提升车速时,「发动机」便通过1挡齿轮组介入驱动;而当我们要进行超车急加速时,系统切换至并联模式,油电共同驱动,提供强劲的动力;在高速路段行驶时,系统切至「发动机」直驱2挡,进行直驱。

两挡变速提升了动力总成的综合效率

由此可见,「哈弗柠檬混动DHT系统」对于混动控制的理解更加符合中国的国情,特别是在在应对市区通勤的各种路况,两挡变速机构发挥出了其『鱼和熊掌兼得』的优势,在保持「发动机」处于高效工作区间的同时,又不会受限于「驱动电机」的功率,避免了无法敏捷提速的缺点。

■ 六大实用维度对比

然后我们从燃油经济性、动力性能、驾驶平顺性、NVH表现、保电能力和馈电工况综合表现这六个维度,进行三家混动系统的对比。

燃油经济性

首先「丰田THS混动系统」通过「行星齿轮机构」实现了功率分流,利用车辆行驶条件、动力电池状态、油门刹车信号等实时计算出「发动机」最佳转速,配合热效率超40%的「阿特金森发动机」,实现「发动机」全工况的高效驱动。所以,论优化「发动机」工况,丰田的混动系统绝对是业内翘楚。

成也行星齿轮,难也行星齿轮

但论整套混动系统的效率,情况就发生了变化,由于「发动机」与「电机」无法脱离,在纯电行驶过程中,「行星齿轮机构」会随之转动,导致一定的动力损耗。而为了满足大的功率需求,「发动机」必须提高转速,走出最优的工作区间,最后降低了系统的燃油经济性。这就好比三个人参加拔河比赛,但其中两个人关系不好,必须有一个人调停,最后就成了两个人出力,一个人做啦啦队。

本田i-MMD混动系统除了ENGINE模式,其余工况基本都交给电机来驱动

然后来看「本田i-MMD混动系统」其核心逻辑同样是「发动机」始终工作在高效区域,但实现的方式与丰田不同,当功率不足时,「电机」输出能量补充动力;当功率富足时,多余的能量就会存储到电池中,以达到节油的目的。但由于没有两挡调速,发动机直驱工况受限。

新一代混动系统能更好地控制油耗

而「哈弗柠檬混动DHT系统」继承了「本田i-MMD混动系统」的省油属性,两挡调速使得「发动机」在中低速时就可以介入动力输出,进一步扩大了「发动机」在高效区间工作的作用。此外,相比丰田的「行星齿轮」结构,平行轴结构的传动效率更高,最高可大于97%,更节油。在市区工况时,油耗较传统燃油车型节油率可达35~50%,在高速工况下,发动机直驱模式下的油耗,较单一串联模式混动系统可降低10~15%的油耗,可以说车速越高,节油越显著。故此,「哈弗神兽DHT」WLTC综合油耗5.5L/100km。

动力性能

其实与丰田的混动系统谈动力性能并不合理,「E-CVT」宗旨是省油,而不是动力强劲。所以,作为曾开了1年的四代「普锐斯」车主,买车时看中的就是燃油经济性。之后还开过一段时间的「雷克萨斯CT200h」,开起来最大的感受便是『佛系』,与我『佛系』的人生观可谓是相(chou)得(wei)益(xiang)彰(tou)。

而「本田i-MMD混动系统」最大的特点就是动力性能与「驱动电机」的功率大小强绑定,而「驱动电机」的功率又与『空心轴』的强度和轴向空间相关。故此,当功率需求超出「驱动电机」的额定功率,动力性能便会大幅下降,相信开过「本田i-MMD混动系统」的朋友,应该会有一种在中高速后提速较慢的感受。

哈弗车型上使用的DHT100+1.5L组合

相比之下,「哈弗柠檬混动DHT系统」的两挡变速机构,让「发动机」快速介入驱动,保证了全速域下的动力表现,低速中速发挥纯电驱动静、快、顺的优点,中高速时便开始发挥「发动机」的作用,通过『经济直驱挡』(即串联模式)和『动力直驱挡』(即并联模式)的切换,保证提速的敏捷和强劲。「哈弗神兽」车型0~60km/h的加速时间仅需4.3秒,可以说是碾压『两田』的混动系统。

驾驶平顺性

「丰田THS混动系统」的「行星齿轮机构」实现了无级变速的效果,所以又被称为「E-CVT」,加速必然是『如丝般感受』的线性,而「本田i-MMD混动系统」没有换挡机构,只需考虑「离合器」开合的调校,显然,大家还是可以相信本田的功底,只要不是激烈驾驶,基本不会感受到「发动机」介入的瞬间。

DHT的效率更高,响应更快

而「哈弗柠檬混动DHT系统」虽然加入了两档变速机机构,不过,长城工程师巧妙地利用了「电机」和「同步器」协同的换挡技术,将整个过程中产生间隔和顿挫的可能降到了最低,所以,我们同样不必担心平顺性问题。

NVH表现

原则上「丰田THS混动系统」是三套系统中最好控制NVH的一套,因为三大动力源没有解耦的情况。不过在实际驾驶过程中,对有些喜欢开快车、踩『地板油』的车主而言,必须接受『发动机光吼不提速』的体验。「本田i-MMD混动系统」则会在长时间大功率输出后,发生电量急速下降,「电池」需要快速的补能,此时作为「增程器」的「发动机」则需要满负荷运作,便会有脱离最佳工作区工作的可能,造成「发动机」噪音。

采用定子低谐波绕组结构的电机

「哈弗柠檬混动DHT系统」由于两挡调速,「发动机」能更早地接入驱动,理论上减少了「驱动电机」长时间依靠「电池」大功率输出的情况,有效抑制了来自「发动机」的噪音。此外,与本田的混动标定逻辑相似,城市路况「驱动电机」仍然是主要驱动源,所以,长城汽车的工程师对「电机」进行了优化升级,采用「定子低谐波绕组结构」和「转子三段斜极式」减低高速「电机」运行时的『啸叫声』。同时,整个混动变速器还采用了高齿轮重合度设计,进一步提升了NVH性能。

保电(馈电)能力

虽然「丰田THS混动系统」利用「行星齿轮机构」的杠杆原理,可以通过固定三个旋转机构中1~2个组件实现与串联模式(即「MG1电机」发电,「MG2电机」负责驱动),可惜系统无法长期保持串联模式,馈电能力有限。此外,受限于结构体积,很难配置大功率「MG1电机」用于发电,所以,保电能力较差。不过,大家不必担心丰田的HEV车型会亏电,因为「丰田THS混动系统」最初的设计并不是为了电驱,而是为了让「发动机」更省油。而在进入PHEV时代后,对第二代「丰田THS混动系统」又进行了结构调整和电控的标定,有空我们展开讲述。

哈弗柠檬混动DHT系统的串联模式

「本田i-MMD混动系统」和「哈弗柠檬混动DHT系统」都拥有单独的串联模式,不过「哈弗柠檬混动DHT系统」加入了两挡变速机构后,扩大了串联模式使用范围,也就是利用变速器的2挡,在中高速保持串联模式,让「发动机」持续为电池补电,所以保电性能更胜一筹。

馈电工况综合表现

除了上面提到「丰田THS混动系统」保电难的一些原因,由于「电机」无法与「发动机」解耦,「发动机」将带动「电机」惯性旋转,这样就增加了能量的损耗,更加剧了「发动机」在中低速时效率低下的问题,使得燃油经济性变差。不过,还是那句话,核心是「发动机」,可以少用电,减少需要馈电的工况。

本田i-MMD混动系统与哈弗柠檬混动DHT系统结构对比示意图

「本田i-MMD混动系统」和「哈弗柠檬混动DHT系统」在馈电工况下,无论在燃油经济性还是动力上都比「丰田THS混动系统」有优势。「哈弗柠檬混动DHT系统」优势更大,由于其「增程器系统」与「驱动电机」被布置了分开的两根「输入轴」上,理论上「增程器系统」对「驱动电机」的干涉更小,故此,在NVH表现上会更好。

■ 总结

柠檬混动DHT系统的全面布局

2020年长城汽车作为国内第一个发布新一代混动系统的自主品牌,其混动布局已经铺开,从表格中我们可以看到,整个「柠檬混动DHT系统」可覆盖A~C级车型,而搭载该系统的哈弗车型也越来越多。

搭载哈弗柠檬混动DHT系统哈弗神兽

哈弗家族作为长期霸榜国内SUV市场的车型,如今匹配了「哈弗柠檬混动DHT系统」,可谓是如虎添翼,让追求性价比的消费者得到了一次省油的消费升级,随着「哈弗神兽」的上市,相信哈弗家族必将引领SUV进入混动的新时代。

■ 世道变了

最后,我还是想感谢所有为混动技术继续奋斗的自主品牌工程师们,因为你们,所以,世道变了。

若现在说『世界上只有两种混动系统』,那么一种是自主品牌的新一代混动系统,而另一种……仍是其他。

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哈弗神兽
油电混动
15.38 - 16.58 万
排量
1.5L
工信部综合油耗:
-L
环保标准:
-
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