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用四驱实现两驱车的性价比! 长城Hi4智能四驱电混技术您看懂了吗?

【EV视界技术解析】放眼全球,当我们提到混动车型时,在这一市场中首先被提起的就是那些日系品牌。确实,想当初日系混动技术被贴上「节油标杆」的标签后,这个混动车型市场似乎就成为「日系独大」的一面。

然而,随着我国新能源汽车产业的不断布局发展,自主品牌的崛起也让混动技术在性能方面也如离弦之箭一样飞速发展,并造就了众多优秀的混动技术,成为力克日系品牌的先锋。

3月10日,在长城汽车举办的智能新能源干货大会上,正式发布了全新Hi4智能四驱电混技术(以下简称Hi4)。该混动系统采用了全球首创的智控四驱电混动技术,是专为新能源全场景高阶驾驶需求设计。根据介绍,该技术通过前后轴双电机串并联混动创新架构,可实现双电机高效动态调节,前后轴双电机动力解耦,获得发动机和双电机扭矩特性的最优配合,相比增程混动、传动双电机架构实现“更省、更远、更安全”的技术优势。

或许这么说您会有所不解,下面我就来为您深入解读一下,看看这套全新Hi4智能四驱电混技术究竟有什么过人之处。

与柠檬DHT无关?

在展开解读之前,不知您对长城汽车在混动技术领域的发展是否有了解呢?

随着新能源汽车的发展,就目前市场的反馈来看,作为一台混动车型,省油确实是其自身优势的标签,但是伴随着用户意向的不同,对于车辆在驾驶性能上的要求也就越来越注重。所以如何实现动力、油耗的完美平衡,就成为如今发展的主流。

而长城汽车经过早期混动技术的发展积累,在2020年发布了旗下的量产混动架构——柠檬DHT混动架构。该系统架构可概括为“1-2-3”,即一套DHT高集成度油电混动系统,共拥有两种动力架构、三套动力总成,成为了当时挑战日系垄断的自主混动技术之一。

“柠檬混动DHT”——高度集成七合一构型设计

长城所推出的这套柠檬DHT系统,是一个高集成油电混动系统是以“七合一”高效能多模混动总成为核心构建的混合动力技术体系,集成了1.5L/1.5T混动专用发动机、发电/驱动双电机、定轴式变速箱、双电机控制器和DCDC。并在双电机混联拓扑结构加持下,拥有EV、串联、并联、能量回收等多种工作模式,实现各种驾驶场景下动力与油耗的完美平衡。覆盖了从A级到C级的车型运用,可以说是属于一个偏向于“油电并存”的技术理念。

“柠檬混动DHT”的工作模式

但是,随着市场发展走向越来越多元化,用户在习惯了车辆动力与油耗所带来的平衡驾控后,逐步的将目光放得更长远了一些。特别是近年来,喜爱户外越野游玩的用户越来越多,因此对于车辆,特别是在SUV车型上。让某些消费者在「越野」方面提出了需求,显然柠檬DHT似乎有些力不从心了。

况且,就目前国内有车家庭的处境来看,出于对经济能力的考虑,大多数用户基本上家中也就维持在一台车而已。所以,既能减少用车成本,又可以满足越野属性与城市用车场景的需求,来实现「一车多用」的价值,这样看似苛刻的需求又该如何实现?

长城全新Hi4智能四驱电混技术就给出了答案。

要做颠覆,Hi4究竟有何不同?

之前我们说过,早期的柠檬DHT混动架构大致采用了混动专用发动机、双电机电驱、DHT混动专用变速箱和动力电池等,综合效能可以完全满足城市铺装路面的行驶。而全新的Hi4混动技术相比于前者,可以说先做减法再做加法的方式,来得出一个「两驱变四驱、四驱像两驱」的混动特点,这听起来似乎有些凌乱,但是如果分开看来,其实也是很好理解的。

一句话概括,Hi4混动架构的主要的系统构成,包括:混动专用发动机、混动专用两挡DHT变速箱、大功率高效电机后桥及低内阻动力电池。

首先,在混动专用发动机上,如果要做到彻底的节能,那必须要将发动机处于一个自身最佳的工作区来运作,而这我们就称之为热效率高效区。一般来说,当汽油燃烧的时候就会产生能量(热能),燃油在发动机气缸内燃烧产生能量(热能)通过爆炸的方式推动活塞运动,从而转换成机械能。但是,发动机缸内的热能并不能100%转化成机械能,其中的转化率的数值就是发动机的热效率。

比如,燃料燃烧,产生了100个单位的热能,但是这100个单位的热能只转化了40个单位的机械能推动车辆前进,那么这个时候的发动机热效率就是40%。

Hi4采用了排量1.5L/1.5T两款混动专用发动机,并针对燃烧系统、进气排气系统、热管理系统和发动机降低摩擦方面开展了技术升级,最终实现了41.5%的工程热效率油耗能够降低6%—7%

当然,如果仅依靠发动机处于高效区间来达到省油的目的,显然是很难实现的。所以这时候就需要通过电机的介入来组成完整的混动系统,以此来达到节油的目的。

在之前的混动架构中,大多数的车企都在前驱动桥区域都采用了双电机的结构,一个电机负责驱动(TM电机),另一个电机主要负责发电(GM电机),并且两个电机采用平行轴或者串联的布置方式。当车辆处于一个低速行驶的时候,此时驱动电机会与发动机进行解耦,而系统会依然让发动机保持高效区运作并带动发电机进行补电,而驱动电机则直接驱动车辆。而进入高速巡航状态时,处于高效区的发动机才会介入车辆的驱动,而这时候的油耗也会被得到有效地控制。

混动驱动电机布置图示

不过,这里您发现没有,虽然这种混动架构的车型采用的是双电机配置,但是由于其中一个不负责驱动车辆,因此整个系统依然是保持了前驱车的状态。而如果想要达到四驱的话,很简单,在后驱动桥再加一个电机(P4电机)就好了,也就是三电机四驱结构,因此在无形中,不仅增加了车辆的成本。要知道,一台永磁同步电机的成本占整车成本的10%左右,而这还不包括减速器和电控总成等配件的成本。还有就是,增加一套驱动总成还会提高车体的总体重量,如此也会导致能耗的增加。

Hi4混动架构最明显的不同,就是使用P2电机取代了P1+P3的前桥布局,同时增加P4电机形成前后轴双电机四驱混动架构,可实现双电机高效动态调节,使EV驱动和能量回收时综合效率更高,扩大了传统双电机串并联构型的使用场景,打破了目前如比亚迪DM-i、本田iMMD等将双电机混动(GM+TM电机)系统集中于前桥的构型传统。

其中,在前桥电机上,采用了单电机两挡DHT变速箱模式,其中电机功率达到70kW,其采用Hair-pin扁线绕组电机、可变润滑流量控制、低阻高效轴承,电机及电控系统最高效率可达94.3%,最高传动效率可达98%。并且这款与电机相连接的DHT变速箱还采用了可变润滑油流量控制,并且传动机构也采用低阻高效轴承,以此来降低传动损耗。

而在后桥电机则采用了三合一大功率设计,其中驱动电机同样采用了Hair-pin高效扁线绕组技术,其功率就达到了150kW,最高效率则达到了>96.5%。

另外,该DHT变速箱还采用执行电机与电子泵组合对离合器和同步器高效协同控制,响应迅速,与P4电桥协同,助力整车无动力中断换挡和平顺模式切换。并且其采用的离合器滑磨启动发动机控制,可缩短发动机启动及模式切换时间,同时采用集成式高效MCU(兼容TCU)。再加之多核心处理器可即时响应HCU指令,助力整车实现多模式快速切换与动力响应,提升整车动力性与舒适性。

除此之外,Hi4还提供19.94kWh/27.5kWh两种电量的低内阻动力电池,可实现整车100km+纯电续航。该电池采用叠片双极耳设计、NCM多晶材料电芯正极等材料,抗阻性优于同行技术,能量密度高,自身热损耗小,电池循环寿命高。其快充能量效率达到97%,常温环境下SOC电量从30%充至80%,小于30分钟。

因此对于整套系统,简单来说就是将繁杂的前桥驱动系统进行了简化,取消了比较单线程的GM发电机。而与此同时,在后桥位置添加了一台大功率驱动电机来平衡轴荷分配以及动力分配,如此让车辆形成了一个完整的电四驱模式。


不费劲的工况优解方案

那么,这套系统在运用上会有怎样的特点?

如果我们结合动力学特性来看,Hi4的混动架构可以通过前后轴双电机动力解耦,实现了发动机和双电机扭矩特性的最优配合,通过前后轴扭矩的动态分配,实现四轮与地面附着力的最优利用。并且其与传统双电机相比,增加了纯电四驱、并联四驱和双轴能量回收模式,结合智能能量管理和智能扭矩矢量控制系统,实现了三擎九模智能动态切换,灵活匹配到最优工作模式,打造全工况效率最优,全场景驾驶无忧的混动新能源产品。

这三擎九模分别为:纯电两驱模式、纯电四驱、串联模式、1挡直驱、2挡直驱、并联两驱、并联四驱、单轴能量回收、双轴能量回收模式。而它们会根据工况的不同,来相互搭配来获得最优解的工作模式。

比如:

1.市区行驶:纯电两驱、串联模式、1挡直驱模式智能切换,

当车辆在市区行驶的时候,Hi4系统将会采用纯电两驱、串联模式和用来加速的1挡直驱模式,以此来避开发动机小功率低效率的区间。

2.市区急加速/爬坡:纯电四驱、1挡直驱模式智能切换

而当车辆在市区行驶需要急加速或者爬坡的时候,车辆会进入纯电四驱和1挡直驱模式。此时起步阶段依靠前后双电机的动态调节,将车辆的速度提高到发动机的高效区间,因此在这时候发动机介入直驱的话就会落在这高效区间之中,以此获得最短的传动效率和更高的效率。

3.高速巡航:2挡直驱模式

车辆在进入高速巡航状态时,车辆会进入2挡直驱模式,此时混动专用发动机进入高效区间运作,以获得更高的效率。

4.高速加速/爬坡:并联两驱、并联四驱智能切换

在高速巡航时加速或者上坡的话,此时混动系统将会采用并联两驱或者并联四驱模式,以此在保证发动机高效的同时,将剩余的输出用作电池充电。

5.制动:单轴回收、双轴回收模式智能切换

最后在减速制动的时候,混动系统的双轴双电机均可进行能量回收,且单轴打滑失效时,另一侧轴仍可进行能量回收。

看似如此复杂的混动逻辑,其实也是为了充分发挥前后两个电机、两个直驱挡位和燃油发动机各自更的高效率。比如,在市区内的工况行驶,为保证电量平衡,按照传统的单挡串联或增程混动模式,其在纯电的工作模式需占30%,而在串联模式下则占70%。

而Hi4相比单挡串联或增程混动模式,增加了一个1挡直驱模式,因此其为保证市区内行驶的电量平衡,其纯电模式占30%,串联模式占37.8%,而1挡直驱模式占32.2%。

这里似乎又产生了一个疑问,在市区内行驶如果1挡直驱介入的话岂不会增加油耗?

根据长城的工况分析,混动模式下,虽然Hi4与单挡串联或增程混动模式都位于高效区间行驶,但单挡串并联和串联增程采用的串联模式,其传递链路长,效率损失大。Hi4因采用1挡高效直驱,因此传递链路短,整车效率更优。以50kph+%坡度为例,DHT-2综合效率约38.2%,单挡8增程综合效率约3236%。DHT-效率提升5.85%,油耗可降低约18.07%。

因此可以看出,Hi4不仅能做到节油,并且以上的工作模式基本覆盖了全场景领域的驾驶需求,用户可以根据自己的用车场景来做调整。

不过,毕竟Hi4提供了9种工作模式,如果仅依靠手动操作的话,显然会影响使用体验因此,具有智能化调节驾驶模式的功能是必不可少的。

Hi4搭载了智能能量管理系统,其可以根据分析驾驶风格、环境温度、坡度、动力需求、行驶状态、雷达数据、导航数据及路况等数据,形成能量管理依据,然后基于此来智能控制预测性启停管理、自适应能量回收管理、发动机工况点智能管理、预测性热管理、智能SOC管理、智能扭矩矢量控制系统等六大系统协同运行,以达到最佳的运行效率,而根据测算,它相较传统能量管理,整车能效提升约5%-8%。

不仅如此,Hi4还配备了iTVC智能扭矩矢量控制系统,通过分析驾驶者动力需求、车速、驾驶模式、道路坡道、方向盘转角、电机转速、横摆角速度等驾驶员操作及车辆状态信息,并融合摄像头、雷达等路况信息,智能识别不同的用车场景,进行最优的前后桥扭矩分配,全时域、全场景进行最优的前后桥扭矩分配,实现整车经济性、动力性及操稳性的完美平衡。

比如,在过弯场景下,除了Hi4混动架构前后双电机所天然形成的50:50轴荷分配外,通过智能前后桥扭矩分配策略与车辆动态控制系统(VDC)融合,智能修正车辆行驶状态,实现入弯时精准增加后轴扭矩,实现快速入弯,转弯时实时测算行驶轨迹与驾驶者意图的匹配度,循迹性强,出弯时增加前轴扭矩,提高稳定性。

写在最后

总结一下,长城Hi4智能四驱电混技术是将传统混动系统中负责驱动的P3电机调整为布置在后轴的P4电机,将传统混联混动结构中的P1电机在保留发电与启动的功能外,在并联、纯电模式下参与到了前轮驱动。仅通过前后两台电机,就可以实现早期三台电机才能实现的电四驱能力。因此按照长城官方的描述,Hi4实现了四驱的体验、两驱的价格,四驱的性能和两驱的能耗,如此让四驱成为家喻户晓,世人皆用的亲民标配。

虽然曾经的柠檬DHT带来过辉煌,但在诸侯争霸的混动市场中,却未能继续高歌下去。相信重装上阵的Hi4通过更为惊人的性价比优势,能够继续延续长城汽车电气化转型的坚定决心。根据规划,长城2023年的目标销量为160万辆,并且将推出10余款新能源车型,因此Hi4将挑起完成这一使命的重担。目前其首款搭载Hi4智能四驱电混技术的哈弗枭龙MAX将会在下个月发布,也为市场带来更多的期待。

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刘昊编辑
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