從混動技術「發展史」看長城Hi4:「做減法才是真偉大」

2023年03月17日18:45:15 科技 2466
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如果讓我們回憶人生最初學習數學的那個時候,相信每一個人都會有感同身受的一點印象,那就是學做加法,遠比學做減法要容易。

從科學的角度來說,「加法比減法要容易」,也確實是有邏輯支撐的。比較被大多數人認可的邏輯是,加法是最簡單的合併,無需對比被加數與加數之間的關係,但減法卻需要在成系統的維度下,對被減數與減數兩個數群進行比較,涉及被減數、減數和差三個數群的關係,因此減法明顯難於加法。

同樣的邏輯不止於數學,在實際生產生活中,尤其是技術應用領域,「加法也比減法要容易」,比如我們可以舉新能源混動車型的例子。

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採用兩檔DHT的哈弗二代大狗插混

PHEV插電式混動最初發展的時候,根本的定義是「城市短途用電,長途出行用油」,因此其最初的構型是在內燃機傳動系統外,再並聯一套單P2/單P3電機的混動系統,依託城市充電樁和電池來完成純電/混動驅動需求。

此時混動系統只有一個電機,只能在發電/放電中二選一,有電的工況還好說,一旦饋電,問題就出來了,因為混動系統和電池額外佔據了更多重量,使得整車饋電工況油耗,甚至比傳統燃油車還高,得不償失。

為了解決這個問題,聰明的工程師們開始了第一次做加法。

一個電機不行,那就再加一個電機,一個專門負責發電,一個專門負責放電,再配合能滿足各種工況需求的高效混聯方案。一時之間,混動系統就開始了百花齊放,豐田THS、本田i-MMD、比亞迪DM-i,還有吉利、奇瑞以及長城自己的多擋DHT等,雖然他們具體技術專利之間有巨大區別,但本質上都屬於做加法的產物,即雙電機串並聯混動構型;並且所有硬體集成於前橋,實現兩驅的空間最優解。

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採用兩檔DHT的哈弗H6插混

相比於傳統的單電機混動,雙電機串並聯混動構型明顯在饋電油耗上表現更優;不過唯一的問題就是,因為電機變多了,所以成本更高,車也就變貴了。

而這還不算完。燃油車有四驅對吧,混動車肯定也不能只有兩驅,那如何才能在這一構型的兩驅車上做四驅呢?

第二次加法又來了。為了讓後橋滿足混動需求,再加入第三個電機P4驅動電機,或者直接加入機械的四驅傳動軸,此時就可以做到混動四驅。

比如豐田從兩驅THS衍生出來的混動四驅E-Four、本田i-MMD銳混動四驅、比亞迪的四驅DM-i、DM-p,乃至於長城魏牌此前使用的四驅DHT-PHEV也確實都是這麼做的。

問題來了,做加法確實做到了四驅,但又多了一個大功率電機,多了不少的電控、電纜、冷卻管路等附件,或者是又多了一套機械傳動系統,成本又提高了,消費者覺得車更貴了,更買不起了。

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四驅DHT-PHEV的摩卡

能不能做做減法呢?比如還是兩驅混動的兩個電機,但把他們拆開來,前橋一個,後橋一個,只要電池還有電,那不就能四驅了嗎?

理論上是可行的,但技術上去做「減法」肯定比做「加法」更難。在3月10日長城汽車發布「Hi4」智能四驅電混技術之前,還尚無其它廠商涉足這一全新的領域。

所以說,長城「Hi4」智能四驅電混技術,也是我們中國人在新能源混動技術領域的「世界第一次」。

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具體來說,長城的想法其實很簡單。還是基於那一套大家熟悉的兩檔DHT串並聯深度混動構型。成本都不用增加,直接把傳統P3位置的前橋TM驅動電機,拆出來放在後橋P4位置就行,此時後橋就有動力了,四驅就有了。

同時這套系統本質上還是雙電機串並聯深度混動,重量也沒新增加,饋電油耗還是夠低。

長城的工程團隊還做了一道附加題,不僅沒增加成本,還減了點成本,順帶把此前2擋DHT內的離合器換成了更平順,也更便宜的2AT。

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長城汽車全新Hi4混動專用發動機+變速器

這就有了長城在發布會上喊出的那句口號「四驅的體驗、兩驅的價格;四驅的性能、兩驅的能耗」。

當然,Hi4的「減法」邏輯,在技術上先天是有BUG的。上文最初我們說過,一個電機只能在發電和放電驅動這兩個主要任務中二選一,而要滿足串並聯深度混動的需求,雙電機是保底剛需。

Hi4把前橋雙電機中P3位置的TM驅動電機給拆去了後橋P4位置之後,前橋就只剩了一個主要負責發電任務的GM電機,那前橋的電驅動又怎麼辦?

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長城汽車全新Hi4後驅動模塊總成

這時就體現長城這個「學霸」做減法的厲害之處了。長城的方案是將此前2擋DHT放置於前橋P1位置的GM電機,優化布局在了P2位置,既保留了發電能力,又多出來了驅動前軸的功能。因此,Hi4可以在電量充裕時,做到100%的純電四驅,或者在電量充裕時,不僅前後雙電機發力,還能在前軸由發動機和電機混合發力,實現三擎四驅,性能炸裂。

不過,GM電機從P1位置挪到P2位置的代價,就是發電能力相對會弱化一點;這導致了又一個新BUG,電量充足時,Hi4很強,如果電量不足,能否維持四驅都是問題。

為了彌補饋電工況下發電的問題,長城也準備了後手,那就是發動機兩檔直驅,根據長城官方提供的信息,通過兩個直驅檔位傳動比的優化,Hi4最低可以在時速20公里就由發動機介入直驅前軸,此時即便電池組完全饋電,但前軸動力是由發動機提供,多餘功率還能由前軸的GM電機轉化為電能供給後軸的驅動電機使用,即只要時速達到20公里的門檻,Hi4即便電池組饋電,也能實現真四驅。

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哈弗梟龍MAX

因此在一系列技術優化後,Hi4唯一的問題,就只剩下饋電工況下、時速低於20公里時的四驅維持問題了;理論上如果電量不夠且時速不足,Hi4此時只能維持單前驅或單後驅的兩驅形態,取決於工況模式。

而以目前結構來說,這個問題也確實無解。但實質上,因為PHEV車型本身具備電量維持能力,在電控軟體演算法、行駛中多餘功率發電、原地怠速發電以及動能回收能力的幫助下,Hi4其實可以根據車主需求,提前將電量維持在某一個較高的位置,這就能避免因為電量不足導致四驅變兩驅的尷尬。

所以最後總結一下,長城通過在系統層面做「減法」,將前後軸雙電機串並聯電四驅構型歷史性的開創了出來,不僅為人類混動技術發展指明了一條新的道路,也為後繼一大批新車型提供「四驅體驗、兩驅價格」這一目標在技術層面的可行性,為長城汽車旗下多個品牌在車市獲得更大競爭力,提供了硬性支撐。

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此外,相比主流傳統雙電機混動技術,全新Hi4因為將大質量和佔用空間的電機從前橋挪了一台到後橋,所以還有了更趨於完美的50:50軸荷分配,在安全操穩、道路通過性等整車綜合實力上實現對傳統車型的全面超越,能為消費者帶來「更省、更遠、更安全」的駕駛體驗。

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