【混動(dòng)百科】4500字看懂「長(zhǎng)城Hi4電混系統(tǒng)」

      2023-06-12 12:14:56 來源:車訊網(wǎng)

      『簡(jiǎn)化、高效、四驅(qū)的自主品牌混動(dòng)系統(tǒng)』,或許是對(duì)「長(zhǎng)城Hi4電混系統(tǒng)」的一種客觀工程評(píng)價(jià)。

      簡(jiǎn)化:讓雙電機(jī)干三電機(jī)的活


      【資料圖】

      官方對(duì)「長(zhǎng)城Hi4」的定義是『全球首創(chuàng)智能四驅(qū)電混技術(shù),『Hi4』中的字母和數(shù)字分別表示H(Hybrid)代表混動(dòng),i代表智能(intelligent),4代表四驅(qū)系統(tǒng)(4WD),其構(gòu)型為前后軸雙電機(jī)串并聯(lián)式。』為了方便大家理解,我還是講前后橋分開解釋:

      長(zhǎng)城Hi4構(gòu)型示意圖

      前橋動(dòng)力總成:「混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)」(1.5L/1.5T,峰值功率80/120kW)以及一枚「P2.5電機(jī)」(峰值功率70kW)組成動(dòng)力源,而控制的機(jī)械結(jié)構(gòu)為「離合器」(C0)和兩擋的「變速器」(官方稱與前一代相比,齒比進(jìn)行了更合理的改變);

      后橋動(dòng)力總成:「P4電機(jī)」(峰值功率150kW)作為動(dòng)力源,配合一擋「減速齒輪組」,負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)后輪。

      長(zhǎng)城檸檬混動(dòng)DHT與長(zhǎng)城Hi4構(gòu)型示意圖對(duì)比

      如果你對(duì)「長(zhǎng)城檸檬混動(dòng)DHT」比較熟悉的,那么在「長(zhǎng)城Hi4」的構(gòu)型上就能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)三處變化:

      1. 「離合器」處軸系的變化:通過觀察上圖中標(biāo)紅的區(qū)域,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),軸系的調(diào)整使得本來無法與「發(fā)動(dòng)機(jī)」物理解耦的「P1電機(jī)」,現(xiàn)在可以通過「離合器」進(jìn)行脫離,這也意味著原理P1位置的「電機(jī)」成為了集成在「離合器」后的「P2.5電機(jī)」,從功能上來說,前橋的這枚「電機(jī)」則具備了驅(qū)動(dòng)和發(fā)電(TM/GM)的兩種功能;

      長(zhǎng)城檸檬混動(dòng)DHT(四驅(qū))與長(zhǎng)城Hi4構(gòu)型示意圖對(duì)比

      2. 「P3電機(jī)」從前橋調(diào)整至后橋成為「P4電機(jī)」:由于前橋已經(jīng)有一枚可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的「電機(jī)」,故此,工程師將原本位于P3位置的「電機(jī)」后移至后橋,使得整個(gè)架構(gòu)成為了前橋「ICE+P2.5電機(jī)」+后橋「P4電機(jī)」,這與之前的「長(zhǎng)城檸檬混動(dòng)DHT」四驅(qū)構(gòu)型(前橋「ICE+P1+P3」+后橋「P4電機(jī)」)相比,減少了一個(gè)「電機(jī)」;

      長(zhǎng)城Hi4后橋動(dòng)力模塊示意圖

      3. 后橋調(diào)整為一組「減速齒輪組」:與之前的「長(zhǎng)城檸檬混動(dòng)DHT」四驅(qū)構(gòu)型的后橋相比,簡(jiǎn)化為一組「減速齒輪組」,不再為「P4電機(jī)」配備二個(gè)擋位,這是一個(gè)細(xì)節(jié)變化。

      長(zhǎng)城Hi4系統(tǒng)示意圖

      總體來說,『簡(jiǎn)化』二字是「長(zhǎng)城Hi4」在構(gòu)型方面做出的最大改變,而通過構(gòu)型的簡(jiǎn)化,有趣的事情發(fā)生了,用原來「長(zhǎng)城檸檬混動(dòng)DHT」兩驅(qū)版本的基礎(chǔ)組件,即「發(fā)動(dòng)機(jī)」配合「雙電機(jī)」干出了四驅(qū)的效果,可謂是『讓雙電機(jī)干原理三電機(jī)的活』。說實(shí)話,光看構(gòu)型的簡(jiǎn)化,個(gè)人第一感到是『有趣』和『擔(dān)憂』。

      有趣:源自『讓雙電機(jī)干三電機(jī)的活』的工程邏輯,可謂是『有趣的靈魂』;

      擔(dān)憂:源自型架構(gòu)的完成度是否能支撐起『有趣的靈魂』。

      所以,我們接下來就要看看「長(zhǎng)城Hi4」具體組件和工作邏輯的變化。

      高效:支撐起『有趣的靈魂』

      如果具象化我的擔(dān)憂,至少有這么幾大問題是要回答的:

      關(guān)于前橋動(dòng)力總成的變化:前橋缺乏了「P3電機(jī)」會(huì)不會(huì)降低了動(dòng)力?「前橋電機(jī)」是否會(huì)參與驅(qū)動(dòng)?「電機(jī)」的功率是否足以支持驅(qū)動(dòng)?

      關(guān)于后橋動(dòng)力總成的變化:減少了原來的二擋變速機(jī)構(gòu)后橋「P4電機(jī)」是否還能提供足夠的扭力?后橋電機(jī)的使用工況到底該如何標(biāo)定?

      關(guān)于整車控制的油電平衡:「發(fā)動(dòng)機(jī)」是否能在各種工況下保持高效工作區(qū)間?雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)電池的SOC控制是否能達(dá)到平衡?

      其實(shí)若將我所有的擔(dān)憂寫成思維導(dǎo)圖,那應(yīng)該是滿滿的一屏幕,回答起來也會(huì)非常的繁瑣,所以,為了方便大家理解,我們還是從「長(zhǎng)城Hi4」的工作原理一點(diǎn)點(diǎn)來展開。

      長(zhǎng)城Hi4工作原理示意圖(動(dòng)圖)

      官方宣稱「長(zhǎng)城Hi4」以『全工況出行』為理念,圍繞用戶日常出行場(chǎng)景,基于不同工況特點(diǎn)和需求通過『3擎9模』的動(dòng)態(tài)切換與智能能量管理系統(tǒng),在各工況下處于最佳的工作模式,真正全工況效率最優(yōu),全場(chǎng)景駕駛無憂。

      首先,我們分析一下官宣的『3擎9模』:『3擎』當(dāng)然指的就是「發(fā)動(dòng)機(jī)」和「雙電機(jī)」。而『9模』其實(shí)是在常規(guī)「DHT混動(dòng)系統(tǒng)」的5種模式下,細(xì)分出的9種工作模式,詳情可見以上動(dòng)圖。

      長(zhǎng)城Hi4純電兩驅(qū)模式示意圖

      但在一些模式細(xì)節(jié)中,我們就可以看到「長(zhǎng)城Hi4」的有趣之處,比如在對(duì)應(yīng)車輛起步和低速、低扭、低功的工況下,系統(tǒng)會(huì)遵循『大功率「電機(jī)」純電驅(qū)動(dòng)』的混動(dòng)基本邏輯,只是這次的「長(zhǎng)城Hi4」依靠后橋的「P4電機(jī)」進(jìn)行驅(qū)動(dòng),也就是后驅(qū)。

      長(zhǎng)城Hi4純電四驅(qū)模式示意圖

      而在面對(duì)高扭需求時(shí),「長(zhǎng)城Hi4」進(jìn)入純電四驅(qū)模式,「前橋電機(jī)」通過一擋「齒輪組」向前輪的輪端輸出動(dòng)力,配合前后橋雙電機(jī)共同發(fā)力,進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。這種模式標(biāo)定顯然使得系統(tǒng)組件的使用效率大大提高,但并非沒有風(fēng)險(xiǎn)。比如電耗問題和「前橋電機(jī)」的發(fā)熱問題。好在,構(gòu)型調(diào)整的背后必然有組件的工藝提升來支撐,比如:

      前橋驅(qū)動(dòng)模塊:兩擋混動(dòng)專用變速器,多合一輕量化架構(gòu);「前橋電機(jī)」采用Hair-pin扁線繞組技術(shù)、可變潤(rùn)滑流量控制、低阻高效軸承、低粘度油液應(yīng)用,多項(xiàng)工藝的提升,使得前橋電驅(qū)總成的最高傳動(dòng)效率可達(dá)98%;

      后橋驅(qū)動(dòng)模塊:「后橋電機(jī)」峰值功率提升至150kW(此前「P3電機(jī)」為135kW);「減速器」采用高效低粘度齒輪油等技術(shù),實(shí)現(xiàn)大于97.7%的傳遞效率;同時(shí)模塊通過嚴(yán)苛的EMC電磁兼容測(cè)試,性能優(yōu)異,安全可靠。

      長(zhǎng)城Hi4純電模式示意圖(動(dòng)圖)

      而根據(jù)官方對(duì)工作模式的介紹,我對(duì)『「前橋電機(jī)」參與驅(qū)動(dòng)』的分析大概有如下幾點(diǎn):

      「前橋電機(jī)」基本不會(huì)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛:在純電模式下,在后橋「電機(jī)」驅(qū)動(dòng)車輛達(dá)到一定速度后,前橋「電機(jī)」在前輪輪速達(dá)到一定閾值時(shí),且動(dòng)力需求增加時(shí)才會(huì)驅(qū)動(dòng)前輪繼續(xù)提速;

      「前橋電機(jī)」以助力驅(qū)動(dòng)為主:在后面的并聯(lián)模式中,我們也不難看出「前橋電機(jī)」更適合處理大功率需求時(shí)的情況,特別是面對(duì)需要脫困的路況,70kW的功率也是不小一個(gè)動(dòng)力源。

      長(zhǎng)城Hi4串聯(lián)模式示意圖

      而在串聯(lián)模式下,我們就可以看到「前橋電機(jī)」的作用回歸到發(fā)電上。細(xì)節(jié)在于「發(fā)動(dòng)機(jī)」功率與「前橋電機(jī)」功率的匹配:1.5L版的「混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)」峰值功率為80kW配合「前橋電機(jī)」峰值功率70kW。這也從側(cè)面印證了官方『前橋電驅(qū)總成的最高傳動(dòng)效率可達(dá)98%』這一數(shù)據(jù)。

      長(zhǎng)城Hi4直驅(qū)模式示意圖(動(dòng)圖)

      二擋的直驅(qū)模式顯然傳統(tǒng)保留模式,通過一組「同步器」進(jìn)行「齒比」的變化。當(dāng)然我個(gè)人認(rèn)為,無論是「檸檬混動(dòng)DHT」還是「長(zhǎng)城Hi4」,二擋「變速機(jī)構(gòu)」都是為了提升性能而設(shè)計(jì),特別是這次長(zhǎng)城對(duì)兩款「混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)」進(jìn)行了較大的提升:

      1.5L 混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī):采用阿特金森循環(huán)、16:1高壓縮比、350bar高壓噴射系統(tǒng)、進(jìn)氣VVT、LP-EGR系統(tǒng)、電子水泵、電子節(jié)溫器及其它降摩擦等技術(shù);

      1.5T 混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī):采用高壓縮比、米勒循環(huán)、350bar燃油噴射系統(tǒng)、雙VVT、LP-EGR系統(tǒng)、VGT增壓器、電子水泵等低摩擦、高效率等技術(shù);

      1.5L/1.5T兩款混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)了41.5%的最優(yōu)工程熱效率。

      長(zhǎng)城Hi4并聯(lián)模式示意圖(動(dòng)圖)

      「長(zhǎng)城Hi4」并聯(lián)模式的工作原理也比較容易理解,兩驅(qū)時(shí)「發(fā)動(dòng)機(jī)」作為主動(dòng)力源,「動(dòng)力電池」為「前橋電機(jī)」供電,兩者動(dòng)力合流共同驅(qū)動(dòng)前輪。而四驅(qū)情況下,「動(dòng)力電池」同時(shí)為「后橋電機(jī)」供電,整套「長(zhǎng)城Hi4」動(dòng)力總成全部發(fā)力。

      長(zhǎng)城Hi4并聯(lián)兩驅(qū)模式示意圖

      比較值得分析的是兩種并聯(lián)模式的應(yīng)用,這里先談并聯(lián)兩驅(qū)模式,個(gè)人認(rèn)為切換入這種模式的前提是在鋪裝路面上,而動(dòng)力需求些許超出了「發(fā)動(dòng)機(jī)」直驅(qū)所能高效覆蓋區(qū)時(shí),可以說是當(dāng)你持續(xù)地、緩慢地踩下「加速踏板」,「前橋電機(jī)」起到助力驅(qū)動(dòng)的作用。

      長(zhǎng)城Hi4前橋動(dòng)力模塊示意圖

      此外,在官方給到的資料中,并聯(lián)兩驅(qū)模式暫時(shí)只標(biāo)注了一個(gè)擋位(故此自制圖片中我也暫時(shí)以一擋為例)。而我個(gè)人認(rèn)為,最終的標(biāo)定應(yīng)該是可以在二擋中切換。若理解有誤,那并聯(lián)兩驅(qū)適用的工況會(huì)更少一些,比如只在40~60km/h的車速下才能觸發(fā)。至于并聯(lián)四驅(qū)模式,我放在『四驅(qū)』這個(gè)章節(jié)展開分析。

      長(zhǎng)城Hi4制動(dòng)能回收示意圖(動(dòng)圖)

      最后是制動(dòng)能回收模式,其實(shí)在此前的文章中,我也提到過,回收制動(dòng)能最基礎(chǔ)的思路是『能量傳輸?shù)奈锢砗碗姎忾g隔越短,回收的效率就越高』。故此,「后橋電機(jī)」單獨(dú)被標(biāo)注成一種模式——單軸回收。

      長(zhǎng)城Hi4雙軸制動(dòng)能回收示意圖

      而「長(zhǎng)城Hi4」的雙軸回收模式則是利用了「P2.5電機(jī)」和「P4電機(jī)」距離車輪近,制動(dòng)能回收效率高的特點(diǎn),進(jìn)行前后橋的能量回收。這也從側(cè)面體現(xiàn)出了整套系統(tǒng)對(duì)于『高效』二字的追求。

      長(zhǎng)城Hi4工作原理示意表

      我匯總了一張『9模』的工作原理表格,供大家參考,但請(qǐng)不要下載,下載了也請(qǐng)別商業(yè)轉(zhuǎn)發(fā),轉(zhuǎn)發(fā)了也別給自己打上原創(chuàng)哦。因?yàn)樽罱嗳宋唇?jīng)授權(quán)而商業(yè)化使用了我的圖片,讓我有些苦不堪言……

      我們回歸正題,關(guān)于「長(zhǎng)城Hi4」工作模式的分析,還需強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),以上內(nèi)容只是對(duì)目前個(gè)人所了解到的所有信息進(jìn)行的粗淺分析,如有偏頗,歡迎大家評(píng)論區(qū)與我討論。

      不過,從「長(zhǎng)城Hi4」的構(gòu)型和工作模式的變化,個(gè)人認(rèn)為,與上一代長(zhǎng)城的混動(dòng)相比,貫穿「長(zhǎng)城Hi4」的主要邏輯就只有一條:利用零件工藝提升帶來的『高效』,從而『簡(jiǎn)化』整套系統(tǒng)的架構(gòu)。

      四驅(qū):iTVC打通『任督二脈』

      最后,我們來聊聊「長(zhǎng)城Hi4」另一個(gè)『第一性』變化,那就是從上一代的兩驅(qū)/四驅(qū)兩種架構(gòu)模式,徹底轉(zhuǎn)變成為了一套四驅(qū)架構(gòu)的動(dòng)力總成。但光靠『高效的組件,簡(jiǎn)化的架構(gòu)』對(duì)于打造一套四驅(qū)系統(tǒng)顯然是不夠的。「長(zhǎng)城Hi4」真正的殺手锏或許就是「iTVC智能扭矩矢量控制系統(tǒng)」(后簡(jiǎn)稱「iTVC」,Intelligent Torque Vector Control System)。

      「iTVC」官方對(duì)其工作原理的解釋是:

      通過分析駕駛者動(dòng)力需求、車速、駕駛模式、道路坡道、方向盤轉(zhuǎn)角、電機(jī)轉(zhuǎn)速和橫擺角速度等駕駛員操作及車輛狀態(tài)信息,并融合攝像頭、雷達(dá)等路況信息,智能識(shí)別不同的用車場(chǎng)景,進(jìn)行最優(yōu)的前后橋扭矩分配,全時(shí)域、全場(chǎng)景進(jìn)行最優(yōu)的前后橋扭矩分配,實(shí)現(xiàn)整車經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性及操穩(wěn)性的完美平衡。

      長(zhǎng)城iTVC工作原理示意圖

      這顯然是一套將全車前端感知系統(tǒng)與后端動(dòng)力、制動(dòng)以及轉(zhuǎn)向等控制系統(tǒng)所融合的中間層控制系統(tǒng)。官方的介紹中,同時(shí)提及了「iTVC」的7種主要應(yīng)用場(chǎng)景:

      平地起步:動(dòng)力均能分配前后軸,起步加速快,相比傳統(tǒng)雙電機(jī),百公里加速更快(時(shí)間縮短1.8s);

      坡道起步:起步更平穩(wěn),且在低附著系數(shù)的冰雪等路面,行駛車速更高,通過時(shí)間更短;

      直路行駛遇低附路面:智能監(jiān)控車輛狀態(tài),實(shí)時(shí)精準(zhǔn)扭矩控制,在毫秒間完成車輛穩(wěn)定牽引指令,全面提升濕滑路面的駕駛信心;

      彎路行駛高速過彎:趨于完美的50:50軸荷分配,整車轉(zhuǎn)彎極限更高,「iTVC」將智能修正車輛行駛狀態(tài),省心省力平穩(wěn)安全高速過彎;

      彎路行駛連續(xù)轉(zhuǎn)彎:精準(zhǔn)解讀駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖,過彎轉(zhuǎn)向響應(yīng)更靈敏,無需不斷調(diào)整轉(zhuǎn)向,減輕駕駛員緊張導(dǎo)致的疲勞;

      非鋪裝路面脫困:前后軸均可驅(qū)動(dòng),「iTVC」將動(dòng)態(tài)分配扭矩,操控性更強(qiáng);

      停車越障:通過前后軸雙電機(jī)動(dòng)力解耦,扭矩可迅速轉(zhuǎn)移,使車輛保持良好的越障能力。

      長(zhǎng)城Hi4系統(tǒng)示意圖

      總地來看,「iTVC」是將「長(zhǎng)城Hi4」在四驅(qū)方面的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來的重要實(shí)現(xiàn)和保障系統(tǒng),打通了感知、決策和執(zhí)行三端的『任督二脈』,這也讓人聯(lián)想到了比亞迪的「iTAC」,如果大家有興趣,可以在評(píng)論區(qū)刷一波『混動(dòng)四驅(qū)』,若大家真的感興趣,我就來對(duì)比分析一下。

      尾聲:將SUV堅(jiān)持到底

      長(zhǎng)城Hi4系統(tǒng)示意圖

      「長(zhǎng)城Hi4」發(fā)布后的那幾天,我也看到不少媒體打出了類似『長(zhǎng)城硬扛比亞迪』的標(biāo)題,其實(shí)「長(zhǎng)城Hi4」這套系統(tǒng)在出發(fā)點(diǎn)上就與比亞迪的「DM系列」有著很大的區(qū)別,因?yàn)檫@套系統(tǒng)從底層邏輯上就是一套為了四驅(qū)而設(shè)計(jì)的混動(dòng)架構(gòu),是長(zhǎng)城骨子里對(duì)SUV的堅(jiān)定和執(zhí)著。顯然「長(zhǎng)城Hi4」將使得長(zhǎng)城旗下的SUV產(chǎn)品上如虎添翼。當(dāng)然啦,我的這種分析邏輯過于工程師化,或許有失偏頗,所以,咱們?cè)u(píng)論區(qū)見。

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