长城柠檬混动DHT系统到底好不好?

从2018年立项研发全新混动平台到2020年12月「长城柠檬混动DHT系统」发布亮相,长城汽车在新能源汽车上的布局逐步明了,同样也预示着2021年注定是不平凡的一年。

首装量产车型WEY玛奇朵DHT

2021年3月我们第一次接触到搭载「长城柠檬混动DHT系统」的「WEY玛奇朵(配置|询价)DHT」,随后广州车展上,长城汽车发布了「WEY玛奇朵DHT-PHEV」和「WEY拿铁DHT」。年底收官之际,旗下「哈弗」品牌的车型也开始搭载这套混动系统。   

WEY拿铁DHT也来了,咖啡系列将全面转型

显然,「长城柠檬混动DHT系统」成为了长城汽车接下来几年中全面转型的重要战略技术储备,今天我们就好好地来盘一盘这套混动系统,聊一聊其技术特点。

什么是「长城柠檬混动DHT系统」?

概括地来说,「长城柠檬混动DHT系统」是:

长城柠檬混动DHT系统的三大组件

1. 一套高度集成油电混动系统;

2. 支持两种动力架构;

3. 面向不同级别车型的三套动力总成组合。

接下来我们就拆分开一点一点讲。

一套高度集成油电混动系统

既然是混动系统,那必然包括「混动专用发动机」、「混动专用变速器」(后简称「DHT」)、「电机」和「电控」。

长城柠檬混动DHT系统展示

「长城柠檬混动DHT系统」主要由1.5L/1.5T「混动专用发动机」、「混动专用变速器」(定轴式)、「电机」(「发电机」+「驱动电机」)、「电机控制器」和集成「DCDC系统」组成。

「发动机」:2款混动专用发动机

长城汽车的混动专用发动机

截止发稿前,「长城柠檬混动DHT系统」的「混动专用发动机」有两款:

1. 「1.5L混动专用发动机」:最大功率75kW(102PS),峰值扭矩135N·m,采用「阿特金森循环」,「压缩比」达到13:1;

2. 「1.5T混动专用发动机」:最大功率115kW(156PS),峰值扭矩235N·m,采用「米勒循环」。

显然,「自吸发动机」偏重于节油,而带「涡轮增压」的「发动机」版本则更兼顾性能。

「混动专用变速器」:定轴式、平行布局、两挡变速

「长城柠檬混动DHT系统」的「DHT」以「驱动电机」(TM电机)的最大功率为命名依据,分别为:

长城柠檬混动DHT100示意图

1. 「DHT100」:「驱动电机」功率为100kW,扭矩为250N·m;

2. 「DHT130」:「驱动电机」功率为130kW,扭矩为300N·m。

无论是「DHT100」还是「DHT130」,「长城柠檬混动DHT」有着相似的结构特点:

长城柠檬混动DHT结构示意图

1. 「DHT」的轴系部分为平行布局,故此「驱动电机」可以通过减速齿轮连接至「差速器」,实现动力直接输出;

2. 「发动机」可通过一级齿轮(上图中的1挡)减速直接与「发电机」连接,同时设置有控制「发动机」介入的「离合器」,而「离合器」则采用「电子泵」控制;

3. 「发动机」也可通过2挡变速机构传递至「差速器」,实现「发动机」直驱。

这套可两挡变速的机构,依靠「同步器」进行同步,这是与吉利汽车的「雷神智擎Hi·X混动系统」最大的不同之一。

长城柠檬混动DHT系统的多种模式(动图)

与同为「定轴式结构」的「DHT」一样,「长城柠檬混动DHT」拥有最基本的四种模式,以及一种两档直驱的特殊模式:

1. 纯电模式:在低速工况下如市区拥挤路段,此时「发动机」处于低效率区间,所以不工作,而是由「驱动电机」TM直接驱动车轮;

2. 串联模式:在低速工况下电池电量不足时,由「发动机」驱动「发电机」为「驱动电机」提供动力,同时「电机控制器」控制功率流动,保证「发动机」处于高效工作区间,类似「本田i-MMD混动系统」的「增程模式」;

长城柠檬混动DHT系统的特点

3. 并联模式:应对急加速和高动力需求的状况,在「发动机」保持高效工作的同时,介入总的动力输出,而此时「驱动电机」则作为辅助动力;

4. 动能回收模式:汽车减速制动工况下,「驱动电机」作为「发电机」将摩擦的能量进行回收,为「电池」充电。

发动机直驱模式

5. 发动机直驱模式:在中高速工况下,「发动机」理论上处于高效区间,而此时若采用「串联模式」则会出现整体传动效率降低的情况(前一章详解过),此时利用「长城柠檬混动DHT」的2挡变速机构,则可以在时速大约40公里/时,让「发动机」介入,提升燃油经济性。长城汽车官方宣称『可比单档串并联架构的轮端力矩大1000N·m左右』。

长城柠檬混动DHT系统工况和工作模式对应表

整体特性:高度集成

长城柠檬混动DHT系统的主要部件示意图

当然「长城柠檬混动DHT系统」同样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,符合此前章节提到的新一代「DHT」的基本特征。

两种动力架构

官方给出的解释是『支持HEV和PHEV两种动力架构』,当然,部分人也可以理解为支持两驱和四驱,我们稍后展开。

长城柠檬混动DHT系统的两种动力架构

「HEV架构」主打城市情景中的使用经济性,体现在城区路况超低油耗以及中高速路况瞬时加速能力,动力系统综合效率可达43%~50%,搭载「宁德时代」(CATL)的「电池」,其特点拥有高功率低内阻的「电芯」,「电池」电量约为1.75kWh,采用风冷结构,放电功率70.9kW。

2021年4月电动邦实测WEY玛奇朵DHT的低速(15km/h)百公里油耗为5.1L

在官方实测中,采用「HEV架构」的A级SUV百公里综合油耗低至4.6L,而采用「HEV架构」的B级SUV,相比于燃油产品,节油率可达35~50%,0~100km/h约为7.5s。  

WEY玛奇朵DHT-PHEV提供5年/15万公里的质保

「PHEV架构」搭载「电池组」的电量为13~45kWh,45kWh「电池组」的最长纯电理论续航里程可达200km,支持11kW交流电慢充和直流电快充,官方宣称26分钟可以从25%的电量充至80%。

三套动力总成组合

「HEV架构」和「PHEV架构」两种架构延伸出三套动力总成组合:

1. 「1.5L混动专用发动机」+「DHT100」:动力系统功率140~170KW,主要应用于A级车型;

2. 「1.5T混动专用发动机」+「DHT130」:动力系统功率180~240kW,主要应用于B级车型;

3. 「1.5T混动专用发动机」+「DHT130」+「P4电机」:动力系统功率320kW,仅用于「PHEV架构」,主要应用于C级车型。

长城柠檬混动DHT系统的四驱动力总成布局示意图

其中四驱车型的后桥「P4电机」,其输出功率为135kW(184PS),扭矩为233N·m,「电机」最高效率可超96%,总成质量75kg。

WEY摩卡DHT-PHEV 挑战60%坡度

通过调整前后桥扭矩分配(0:100~100:0),首先可以调整车辆入弯整车姿态,提升整车操控稳定性,减少『推头』和『甩尾』出现的机率。此外官方宣称,通过这套四驱动力总成,可在干燥沥青路面实现60%~65%最大爬坡度,同时可实现雪路15%~18%的坡度爬升。

增加地面附着力和提升爬坡能力是目的

通过前桥的「DHT动力总成」与后桥的「P4电机」相互协作,实现了全时四驱、适时四驱和发动机直驱等多种工作模式。比如在面对冰雪路面时则会进入全时四驱模式,前后「驱动电机」全力开启,最大限度利用地面附着力,防止打滑发生。

长城柠檬混动DHT系统的四驱动力总成的工作模式(动图)

而在面对泥泞路况时,系统切换到适时四驱模式,前桥驱动力总成串联,前后桥动力智能切换,根据官方的资料,前轮边最大扭矩可达3000N·m,而后轮边最大扭矩也可达2800N·m,以便实现脱困。

长城柠檬混动DHT系统的全家桶布局

总体来说,目前「长城柠檬混动DHT系统」提供了从140kW到320kW不同功率的动力选择,可支撑不同级别车型的灵活搭配,就目前上市产品布局来看,『大功率动力总成+大电池』的『PHEV套餐』会主要用于「WEY品牌」的车型,特别是四驱版本。

补全短板:更高效的混动专用发动机

2021年6月发布的新混动专用发动机

文首我们也谈到,「长城柠檬混动DHT系统」的立项时间在2018年,要在短短几年内研发出一套高效的混动系统,并将其投入量产实属不易。所以,长城汽车旗下的「蜂巢动力」也正在马不停蹄地研发热效率更高的「混动专用发动机」。2021年6月「蜂巢动力」借『第1000万台发动机下线』的契机,同时发布了多款用于「长城柠檬混动DHT系统」的「混动专用发动机」。

根据官方数据,其中一款代号为4G15H的1.5L自然吸气「发动机」,集成了「电子水泵」、「低压EGR」、「高效点火」、4.5bar「多点燃油喷射」、13:1「压缩比」及「阿特金森循环」等多项先进技术于一体。从参数上来看,相比与上文提到的数据,4G15H「发动机」无论在最大功率上,还是在最大扭矩上都有一定的提升,最重要的是其热效率有望超过43%。4B15H则会搭载于「WEY玛奇朵」、「哈弗赤兔」、「哈弗初恋(配置|询价)」等车型,而代号为4B15C的「发动机」则将搭载在「哈弗F7」、「哈弗大狗(配置|询价)」等车型上。

发展历史:「Pi4混动系统」的过往

被称为『大嘴版的VV7』的WEY P8

对长城汽车的混动系统稍有研究的人应该都知道,「长城柠檬混动DHT系统」并不是长城汽车的第一套混动系统,当我们将时间拨回到2018年4月的北京车展,我们会找到一款基于长城第一代「Pi4混动系统」的车型——「WEY P8」。

Pi4混动系统的发展历程

「WEY P8」所搭载的「Pi4混动系统」可谓来历不小,2013年项目启动,历经5年的研发和测试,最终与2018年亮相,「Pi4混动系统」中的『P』表示『Plug-in』(插电式混动),『i』表示『Intelligent』(智能化),而『4』表示『4WD』(四驱)。从「WEY P8」的电机架构属性上来看,其为『「P0电机」+「P4电机」』分离电机架构。

    前后桥中间无机械连接

根据官方数据显示,「WEY P8」前桥搭载一台2.0T「发动机」配合「P0电机」(最大功率15kW),而后桥的「驱动电机」最大功率为85kW,可输出最大扭矩195N·m,四驱模式下,零百加速成绩为6.5s。宁德时代提供「电池组」,包含96块方壳「电芯」,容量为12.96kWh,纯电续航50km,整车续航为660km。

像极了宝马i8(2015)的结构

可能看过此前章节的朋友会联想到一款我们曾经介绍过的车型——「宝马i8」(2015),区别在于「宝马i8」将燃油的动力总成放在了后桥。故此,当我翻看「WEY P8」的供应商列表时,我们会发现许多熟悉的名字:「电机」和「电机控制器」源自德国西门子,「减速器」源自德国舍弗勒,「离合器」来自格特拉克,「混动控制器」来自『老玩家』德国大陆集团,「混动系统软件」则是师出德国博世集团。

随着动力源的切换,必然带来不佳的体验

然而,此前的章节也提到过「P0P4电机架构」的缺点,除了可能出现的动力源切换带来的不佳体验,更不利于优化「发动机」与「电机」之间机电耦合的效率,看似规避了机电耦合系统设计与制造这些环节的难题,实则恰恰丢失了混动技术的核心。     

好在长城汽车及时调整了方向,理清技术逻辑的「长城柠檬混动DHT系统」,显然已经走上了正轨。最后,我希望大家和我一样,为每一位认真研发混动系统的国产车企点个赞,正是因为他们的孜孜不倦,才能换来中国汽车行业未来的一片蓝天。

2022-01-07

2022-01-07