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全面媲美“两田” 揭秘长城DHT混动系统

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为什么要做DHT?

  [汽车之家 技术] 作为一家崇尚技术的中国品牌汽车企业,长城汽车一直秉承的是“研发过度投入”的原则,尤其在今年长城旗下柠檬、坦克以及咖啡智能三大技术品牌的发布,让我们对于长城汽车的技术储备再度刮目相看。今天,长城正式发布了旗下柠檬平台DHT混动系统,并且声称在效率和油耗上,具备同世界顶尖水平一战的实力。我们在第一时间对其进行了深入了解和简单体验,接下来就看看这套混动系统究竟有何独特之处。

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这篇文章主要聊到:

1、为什么要做高效混动系统?

2、长城的DHT混动系统比丰田的先进?

3、实际开起来感觉如何?


● 高效的混动系统将成为主流

  此前中国汽车市场一直在大力推进新能源汽车(尤其是纯电动汽车)的发展,甚至一度“禁售燃油车”的说法甚嚣尘上,前不久,随着中国汽车工程学会发布了《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,国家层面对于未来汽车技术的发展路线也逐渐清晰,其中明确确立了节能汽车在未来市场主力的地位,并且重点强调要扩大混合动力技术的应用比例(在2025年混合动力要占传统能源新车的50-60%,2035年占比达到100%)。考虑到传统燃油车型的成本和使用便利性优势,可以预见的是,在未来相当长的时间内,仍然将是市场主力。对于车企来说,未来若想保证燃油汽车的市场份额,那就必须推进高效低耗动力总成技术的研发,面对越来越严苛的油耗限值,目前看一套高效的混合动力系统是必经之路,这对于不少车企来说的确是一个不小的挑战。

《技术路线图2.0》对于节能汽车油耗限值
 2025年2030年2035年
乘用车(含新能源)4.6L/100km3.2L/100km2.0L/100km
传统能源乘用车(不含新能源汽车)5.6L/100km4.8L/100km4.0L/100km
混合动力乘用车5.3L/100km4.5L/100km4.0L/100km

  说起混合动力技术,无论从技术先进性还是市场表现来看,日本两大巨头丰田、本田都是毫无争议的领先者。虽然结构不同,但是从理念上来说丰田的THS以及本田的i-MMD混动系统却是异曲同工:通过双电机以及电池来调节发动机的工况点,使其尽可地工作在高效工况区间内。根据能量守恒定律,这意味着汽油中储存的化学能最大程度地转化成了驱动车辆前进的机械能,避免了浪费,从而降低了油耗。

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  反观如今除了“两田”以外,国内大部分混动车型采用的混动系统无外乎有两种:一是配合48V电气系统,由一台高功率启发一体电机来协助发动机发力,业内称之为P0结构;另外则是在变速箱中集成一台电动机,这样发动机可以断开同变速箱的连接,由电机单独驱动车辆行驶,这被称为P2系统。

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  这两套系统的优势在于结构简单,P0系统在48V电气系统以及电动附件的协助下,可以尽量减轻发动机的负载;而P2系统则是通过更大功率的电机以及更大容量的电池,在更多工况下实现纯电动驱动,并且由于结构简单,更加方便改装成为插电式混合动力系统。但与此同时,它们的缺点也同样明显:单电机结构无法灵活调节发动机的工况点,节油效果有限。在目前的技术条件下,实现《路线图2.0》的油耗限值不太现实。

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  因此目前来看,打造一套高效的动力总成系统对于所有主机厂而言都是当务之急。因此我们在今年也看到不少厂商推出了高效的发动机,而在此基础上,打造一套高效混动系统预计将是各大厂家下一阶段发力的重点。

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DHT的原理是什么?

● DHT的独门秘笈是什么?

  好了,背景铺垫得有点多,下面我们切入主题,来看看本文的主角——长城的这套全新的DHT混动系统,它的先进性在哪里?真的能跟日本“两田”同台竞技吗?

  长城DHT是长城汽车历时3年自主研发出来的一套双电机高效混联的混动系统,其中发动机、电动机以及控制系统都有着自主的知识产权。

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  先说原理:从设计理念上来看,长城的这套系统与THS和i-MMD基本类似,即采用双电机将发动机同轮端解耦,来灵活调节发动机的工作状态,让它尽可能运转在高效区间,同时尽可能提升传动系统的效率,减少不必要的浪费。同发动机研发一样,打造混动系统就是一个“死抠细节”的工作。

  从结构上来看,长城DHT混动系统的结构并不复杂:发动机以及两台电动机通过一个平行轴2挡减速机构连接,通过离合器来调节不同部件之间动力输出的关系。这样一来,可以实现以下三种工作模式:EV、串联、并联模式。在EV(电驱)模式下,由锂电池带动TM主驱动电机直接驱动车辆前进,发动机处于熄火状态;在串联模式下,发动机运转在高效区间带动GM电机发电,TM电机带动车轮前进;在并联模式下,发动机通过两挡减速器驱动车轮,同时TM驱动电机协助出力来调节发动机的负载。

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  从硬件配置和工作逻辑来看,长城的这套系统与本田的i-MMD系统更加接近:它具备了高功率的TM驱动电机,最大功率130kW,最大扭矩达到了300N·m,因此在低速串联模式下,驱动电机已经有足够的能力单独驱动车辆前进,这样也更加方便布置插电式混动结构。而相比i-MMD系统,它还有一个并联的工作模式,即在发动机通过两挡减速器直接驱动车轮端的时候,两台电机还可以协助出力来调节发动机的工作点,在并联模式下可以实现更高的系统功率,同时还具备更高的动力性能。此外,在并联模式下,系统还具备两个挡位,这就意味着可以在更多的工况下(小负荷下35km/h以上)实现发动机直接驱动车辆,减少了不同形式能量转换的效率损失。按照官方数据,搭载高功率版DHT混动系统的中级车型在城市工况下油耗为5L/100km,高速油耗则为6.5L/100km。

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  依据用途的不同,柠檬DHT系统可以延伸出5种不同的动力总成,其中包括两套HEV混动以及三套PHEV插电式混动系统 。混动系统包括了应用于紧凑型车的,采用1.5L自然吸气发动机配合100kW驱动电机的“低功率”版,以及应用于中型车的1.5T发动机加130kW电机的“高功率版”组合,而PHEV系统则定位于中大型以上的车辆,在高功率版HEV系统的基础上,扩大电池容量(最大可达创纪录的45kWh,纯电续航达到200km),同时为后桥加装了一套最大功率135kW的2挡P4电驱系统,来实现更长的纯电续航里程以及更强劲的动力输出。

DHT系统动力总成基本参数
DHT动力总成形式发动机TM电机功率系统最大功率电池容量
HEV低功率版1.5L自然吸气100kW140kW1.76kWh
HEV高功率版1.5T130kW180kW1.76kWh
PHEV低功率两驱版1.5T100kW170kW-
PHEV高功率两驱版1.5T130kW240kW-
PHEV四驱版1.5T130kW(前)/135kW(后)320kW45kWh

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  DHT混动系统采用了专用的高热效率发动机,针对混动系统特点采用了阿特金森/米勒循环。电机则是长城自研,采用了与本田、大众及通用相同发卡式扁线绕组,效率更高。同时整套系统将电机、减速器电机控制器以及DC/DC直流转换器集成在一起,整体体积更加紧凑,也方便布置和适配不同车型的需求。

● 开起来感觉如何?

  在长城徐水测试场,我们体验了搭载高功率混动系统的全新一代哈弗H6试验车,主办方特意指出,未来DHT混动系统并不仅仅局限于H6,而H6也不一定是第一款装备DHT混动系统的车型。但毫无疑问,这一定是销量最大的DHT混动车型。

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  由于体验环节比较简单,我们仅仅在场地内体验了急加速/减速、低速巡航以及高速巡航场景。这些基本涵盖了这套系统在不同工况下的运转逻辑。

  在从0km/h起步的急加速环节,当深踩油门踏板,系统将处于串联模式,即发动机带动发电机发电,而驱动电机TM作为主动力源,此时油门踏板响应十分线性,同时也能够带来较强的推背感,只是从听觉感受来说,它类似于装备CVT变速箱或者装载本田i-MMD混动:发动机声浪并不会随着速度的升高而变化,而是一直处于3000rpm左右的高效区间。当速度达到80km/h时,系统会切换为并联,即发动机与驱动电机一起出力。此时发动机连接2挡减速器的“动力挡”,配合电机同时输出。值得一提的是,这套系统在不同模式切换时,发动机介入只会感到发动机声浪的变化,而在离合器接合时车辆毫无顿挫。这显示出深厚的调校和标定功底。

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  根据工程师介绍,虽然通过离合器来切换不同的工作模式,但是这套离合器在接合时基本不存在滑动摩擦:通过调整电机的输出,在离合断开时等功率填充,使得加速过程没有中断,同时也不存在顿挫,体验良好。

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  另外与i-MMD在中低速区间内采用串联电驱的逻辑不同,DHT系统在平缓行驶时速度达到35km/h就可以切换为发动机直驱的并联模式,这样做的意图是尽可能消除串联过程中不同能量转换的损失,但是此时与采用普通变速器的燃油车型工作模式也不尽相同:在发动机直驱模式下,双电机可以调节发动机的负载,从而令其始终处于高效区间内。

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  在测试场的高环道路上行驶时,与i-MMD类似,这台混动车基本会使用发动机通过经济挡直驱模式来为车辆提供动力,当有动力需求时,电机会介入提供额外的协助。这就避免了本田i-MMD系统在高速工况下“力不从心”的遗憾。总体而言从使用感受上,这台DHT版H6除了在听觉上与普通车型不同之外,在动力输出的平顺性以及动力性上显然更胜一筹。

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文章总结:

  结合中国未来节能与新能源汽车技术路线2.0的大背景,以及DHT系统自身的产品力,我认为这套系统在未来将具备广阔前景。从设计理念上来说,这套系统代表了目前主流的技术趋势,并且在动力和油耗数据上都十分亮眼。至于装载这套混动系统的车型售价,长城方面并没有透露太多,只是承诺与普通车型的差价一定会比“两田”更有诚意,大家可以好好期待一下。当然,一套全新的动力总成是否成功,纸面数据并不能代表一切,只有积淀下来的口碑,才是消费者用脚投票的决定性因素,目前来看,其他中国品牌厂商也在发力高效混动技术,比如比亚迪即将发布的DM-i系统,车企的另一片战场已经开启。(文 汽车之家 王兴宇 图片来自网络以及长城汽车)

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