DM-i/雷神/柠檬/蓝鲸/鲲鹏混战 谁才是最强王者?

技术 发布于:2022-05-25 18:46:14

从去年底开始,新能源车的渗透率就已经突破20%,新能源汽车是越来越受欢迎。

从销量细分来看,新能源车中纯电动车销量是占据绝对优势,但是插电混合动力车型的销量增长势头也不容小觑,特别是油价持续上涨的背景下。

值得注意的是,国产混动技术有种百花齐放的感觉,比亚迪DM- i、吉利雷神动力、长城柠檬DHT混动、长安蓝鲸iDD混动、奇瑞鲲鹏混合动力等等,让人看的眼花缭乱。

这么多国产混动技术中究竟谁才有真材实料,各自都有什么技术亮点,我们对其进行对比分析,看看谁的技术更突出。

当然,这里也来个预告,在这次2D技术分析后,我们也会有实车油耗表现对比,敬请期待。

快速了解各家混动技术特点

在过去,混动技术主要集中在两田,其它车企要避开其专利只能简单粗暴的在传统变速箱前增加电动机,这样的结果显然并不能和日系车相抗衡。

经过多年的蛰伏,国产混动技术是陆续爆发了,可以看到不少自主品牌都找准了发展方向,例如,采用混动专用的效率型发动机(阿特金森/米勒循环发动机),它的峰值热效率和高效区范围远比燃油平台发动机更出色。  

变速箱部分,混动的动力传递和耦合在此前也一直是自主品牌的弱点,如今它们也都纷纷推出混动专用的变速箱,混动控制软件算法中同时包括发动机独立驱动、电机独立驱动、(发动机+电机)串行驱动、(发动机+电机)并行驱动这4类对应不同速域/功率工况的高效模式。 

解决了混动专用发动机和变速箱,国产混动系统才是真正拥有能和日系混动掰手腕的资本。

从五个品牌的混动技术分析来看,比亚迪、吉利、长城的混动技术无疑是处在第一梯队的,奇瑞和长安算是第二梯队了。

在发动机部分,自主品牌们都不约而同的采用阿特金森/米勒循环,同时也应用了不少目前主流的技术,像EGR、高压直喷等等,特别是将发动机轮系附件电动化后使得发动机效率大幅提升。

而各家混动技术的差异其实主要集中在变速箱上,比亚迪的ECVT变速箱最为简单,围绕三电系统开发的它兼顾效率的同时成本也是最低的,极具性价比。

吉利、长城和奇瑞都采用了多挡DHT,当然它们的结构差异很大,雷神DHT Pro则使用了双排行星齿轮组,柠檬混动采用了类似AT变速箱那样的定轴齿轮组来实现,鲲鹏DHT基于双离合变速箱的形式。

吉利、长城和奇瑞混动都是以工况为主,通过变速箱实现全速域场景分配,优化油耗为主,而鲲鹏DHT整体技术较为复杂,相信在成本方面与自主其它混动系统相比,并没有优势。

长安蓝鲸iDD混动系统采用的变速箱需要单独拎出来,它是来自传统OEM提供的方案,成熟但不先进,和其它自主品牌相比显得诚意不足。

至于混动和插电混动其实差别只是在电池包容量大小上,这里就不进行细分了。

比亚迪DM-i
技术亮点:专用发动机/变速箱,电驱为主,结构简单

正如小标题所说,比亚迪DM-i混动系统的技术亮点就是用上了混动专用的发动机和变速箱,这对于混动系统的燃油经济性提升至关重要。

要知道,上一代的DM混动使用的发动机和普通燃油版车型一致,没有专门优化,并且变速箱结构上还是基于6挡双离合变速器加装电机而来,这也导致比亚迪的插混车型性能强,但是油耗依然偏高的问题。

DM-i混动系统正是基于这种背景下推出,而它从技术层面实际上和上一代的DM混动完全没有关系,而是全新的一套技术体系。

要实现低油耗,从发动机入手也就非常必要了。在结构组成方面, DM-i平台的混动系统集成了一个驱动电机、一个发电机、一块大电池、一个单挡直驱变速箱(ECVT)和一个插混专用1.5L或1.5Ti发动机。

1.全新1.5L发动机,做“减法”实现43%热效率

热效率是用来评定发动机的经济性,在目前技术下汽油机的热效率普遍在35%-40%左右,其余的大部分能量都通过排气、摩擦、附件消耗等流失。

比亚迪应用的技术说不上高精尖或者是巨大创新,而是结合了插电式混合动力车型特点的基础上通过“减法”实现了43%的高热效率。

在传统的燃油发动机上,发动机周围的附件是相当的多,比亚迪通过电气化把皮带轮取消了,空调压缩机、水泵等附件都采用了单独的电驱动,附件的电器化给发动机大大减负,自然也就提高了热效率。

除此之外,比亚迪将发动机压缩比提高至15.5、EGR循环、发动机冷却散热、抑制爆震等方面都做出了优化,所以发动机整体的热效率也就提高了。

发动机压缩比达到15.5是一个惊人的数字,作为高压缩比的代表马自达创驰蓝天发动机的压缩比也只是13。

为了实现高压缩比,比亚迪对气缸和活塞进行了调整,增大了冲程和缸径比,使得燃烧放热的时间更短,做功的时间更长。

并且它也应用了阿特金森循环,采用进气门晚关的方法,让缸内的混合气被压回进气管一部分,这样活塞的加速做功冲程就长于压缩冲程。

阿特金森循环的缺点是低速扭矩差,长活塞行程也不利于高转速运转,不过这两个缺点都有电动机的大扭矩弥补,也就能实现动力和经济性的双赢。

压缩比的提高使得混合气中的汽油和空气结合的更加充分,但同时也会带来严重的早燃和爆震问题。

解决问题的秘密就在于EGR和散热设计上,EGR在柴油车上是更为常见,它的中文意思是废气再循环装置,它由冷却器和EGR阀组成,冷却器是将废气降温后再回流的一个装置。

EGR阀是对进入进气管的废气量进行控制,使一定量的废气流入进气管进行再循环,引入气缸再燃烧,降低燃烧的温度 ,温差降低,散热损失也就降低了。

为了提高EGR率,让燃烧和排放更清洁更有效率,比亚迪设计的进气管很特别,有很大的鼓包。它做了EGR的预混室,提高EGR率,将废气冷却到100度,再进入气缸。

在发动机的冷却散热上,比亚迪也做了优化,它采用了创新的分体冷却,通过电子水泵双节温器把缸体和缸盖分体冷却。

采用这一方案的原因是发动机不同位置温度不一样,通过分体冷却可以提高散热效率,在冷机着车时可以快速提升水温,在热机时可以提高散热效率,发动机的热效率自然也就有所提高了。

2.1.5T发动机适用中高端车型

和1.5L发动机不同,由于涡轮增压的加入,它的取向相对来说是要更兼顾性能一些。

这款混动专用1.5T发动机采用的是米勒循环工作模式,和阿特金森循环一样,它也是一种膨胀比大于压缩比的发动机工作模式。这款发动机的压缩比为12.5:1,热效率达到40%。

它的最大亮点是应用了可变截面涡轮增压器,这样的设计的作用在于当发动机处于低转速时,缩小面径比,能够提升流经涡轮的废气流速,从而提升涡轮的响应。

当发动机处于高转速时,增大面径比,能够降低流经涡轮的废气流速,从而降低排气背压,这有利于降低气缸内的废气残留量,提升压缩比和燃效。

另外,这款发动机还应用了侧置缸内直喷,喷射压力达到350bar,除此之外这款发动机也减去了大多数附件来提升它的效率。

3.EHS单挡直驱变速箱

变速箱选用上,比亚迪也是化繁为简,和本田的i-MMD混动系统高度相似,不过比亚迪在控制逻辑、电机集成度上是要更加的先进一些。

从结构来看,EHS单挡直驱变速箱由一台发动机、一台驱动电机、一套离合器组成,没有传统意义的变速箱结构,大部分工况下由电机进行驱动,是一个以电为主的混动技术。

工作状态来看,当离合器分离时,发动机会带动发电机发电,对动力电池充电,驱动电机由电池包供电驱动。当离合器接合时,发动机和驱动电机动力经齿轮耦合并联输出。

在电量充足时,直接由电机进行驱动,这时发动机和电机是断开状态。

当电量不足时,发动机介入,这时候发动机除了负责驱动车辆还会给电池充电。

在急加速时,发动机和电机会并联输出动力,共同驱动车辆;当减速时系统切换为串联驱动。

高速工况时,发动机会进行直接驱动。

电哥点评:

比亚迪DM-i通过发动机优化、搭配全新的变速机构,使得整套混动系统效率提升,从运行的逻辑来看和本田的i-MMD非常相似。

当然,比亚迪的优势是得到了继续的发扬,搭配大容量的功率型刀片电池,辅以快充技术,使得它拥有更长的纯电续航里程、更好的用车体验,销量也说明了问题。

雷神动力
技术亮点:三挡变速,支持弹射起步

对于雷神动力而言,其只是一个宽泛的统称,其技术是包含了两款(1.5TD/2.0TD)混动专用发动机,以及两款DHT(1挡变速器)/DHT Pro(3挡变速器)混动专用变速器,支持A0-C级车型全覆盖,同时涵盖HEV混动、PHEV插混和REEV增程等多种混动技术。

1.混动专用1.5T/2.0T发动机

雷神动力的1.5T和2.0T发动机都是采用涡轮增压动力,这和很多日系厂商都不一样,通常混动系统搭配阿特金森自然吸气发动机较多。

雷神动力的发动机技术亮点主要有高压直喷、增压中冷、米勒循环、低压EGR四项技术,在热效率部分达到43.32%,略优于比亚迪。

和比亚迪采用歧管喷射不同,吉利是运用了高压直喷技术,这项技术放在今天算不上高难度,越高压汽油的雾化效果就越好,燃烧更充分,它的喷油系统压力达到350bar算是顶尖水平了。

增压中冷这项技术同样不新鲜,但是一般也是中高端车型使用较多,采用这项技术可以降低进气的温度。

米勒循环大家听起来比较陌生,其实它和阿特金森循环的目的一样,都是通过增大膨胀行程来提高热效率。

阿特金森循环是通过进气门晚关来实现,米勒循环则通过进气门早关实现;阿特金森一般适用于自然吸气发动机,米勒循环则应用于增压发动机。

废气再循环设计上,吉利设置了低压EGR,可以降低排气温度和压力之余,提升了循环效率、减少了氮氧化物的排放,简单理解就是对环境更友好。

除了高压直喷、增压中冷、米勒循环、低压EGR四项技术外,吉利同样是运用了电动空调压缩机和电动水泵,减少发动机附带的部件这样可以进一步降低发动机负荷,提升整机效率。

2.DHT/DHT Pro混动专用变速箱

DHT变速箱采用单个挡位,主要应用在低端车型,而中高端以及插混车型都会采用三挡电驱变速箱DHT Pro,也是吉利雷神动力的技术亮点。

它的核心亮点就在于能够实现全速域并联驱动,可以实现弹射起步,一来利用发动机高效工作区间减少能量损失,二来借助三挡变速器,能释放60%的储备动力。

具体结构来看,吉利的DHT Pro是由P1、P2双电机组成,和发动机相连用于发电的则是P1电机,负责驱动的则是P2电机。

发动机、P1电机和P2电机之间通过离合器实现脱离和接合,纯电行驶、发动机怠速运转和为电池包充电时,这个离合器是断开状态。

整个DHT Pro的重点实际就在于P2驱动电机中,它集成了换挡机构和双行星齿轮组,提供不同的传动比。在结构上吉利DHT Pro就像是一台E-CVT变速器与3AT变速器的结合体,比长城柠檬DHT混动的2挡双离合变速器结构更复杂,挡位增多发动机处于高效工作区域的机会也会增多,理论上看吉利的DHT技术比长城的更具燃油经济性。

工作逻辑上,DHT Pro也能实现纯电、串联和并联模式。纯电模式就是P2电机单独驱动车辆,起步或小油门加速时皆由其完成。

串联模式下,发动机通过P1电机给动力电池组充电,P2电机负责驱动车辆,并调节发动机负荷。借助纯电和串联模式,相比传统车型其系统效率提升了30%。

并联模式下,发动机会直驱车辆,电动机辅助发力。制动过程中,电机还能实现100%动能回收。

电哥点评:

吉利雷神动力采用多挡结构,其主要目的就是让发动机实现更广的高效工作区间,让发动机可以在更低的车速情况下介入并联驱动,从设定角度来看也是更主动动力和驾驶感受。

柠檬混动DHT
技术亮点:两挡变速,发动机介入区间更广

长城柠檬混动DHT系统按照官方说法可以将其概括为“1-2-3”,就是一套DHT油电混动系统、两种动力架构(HEV、PHEV)、三套动力总成(1.5L+DHT100、1.5T+DHT130和1.5T+DHT130+P4)。

系统由1.5L/1.5T混动专用发动机、发电/驱动双电机、一套离合器、定轴式两挡变速箱、双电机控制器组成,可以实现EV行驶、混联驱动、串联驱动、能量回收、怠速停机等各种工作模式。

1.1.5L/1.5T混动专用发动机

发动机部分,和比亚迪一样,长城的混动专用发动机也采用了1.5L和1.5T的搭配。

1.5L发动机使用的是阿特金森循环,更偏向燃油经济性,技术应用上拥有13:1的高压缩比和外置水冷EGR等技术。

1.5T发动机则采用的是采用米勒循环,当然毕竟带涡轮,所以相对1.5L发动机是要更加兼具动力。在技术应用上,和比亚迪1.5T一样也搭载了可变截面涡轮增压器等主流前沿技术,并且搭载了排气管集成缸盖技术,热车速度会更快。

2.混动专用2挡变速箱

长城混动专用变速箱工作原理上,有点类似本田i-MMD和比亚迪DM-i,不同之处在于变速箱结构上是多了一组变速机构,就是下图G2\G3那两组齿轮。

这两个挡位可以理解为一个动力挡,一个经济挡,其能够更加灵活地根据行驶工况选择合适的档位,这个跟我们常规的变速箱逻辑是一样,主要用于发动机直驱车辆工况时使用。

它从结构上就解决了分流和耦合问题,普通单速混动系统,在能量转化过程中存在转化率问题,在特定工况下直驱模式会比混动模式更为高效。

有了二挡变速机构,在满足高速路况的效率之余,长城柠檬DHT平台在日常的60kmh巡航,以及中低速加速阶段,发动机同样通过直驱模式实现更高的效率输出。

运行工况来看,在EV模式下发动机不工作,单靠驱动电机工作驱动车辆;串联模式下,发动机驱动发电机发电,最终仍然由驱动电机负责驱动车轮;并联模式车轮主要由发动机驱动,发电机和驱动电机负责调解发动机工作点和辅助驱动车轮。

电哥点评:

长城柠檬混动的技术特点是高度集成,它将DCDC系统和电机控制器都整合在动力模块中,使得整个动力总成的体积、重量都减小。

而变速箱结构中多出两个挡位可以让发动机介入驱动的范围更广,设定来看是更偏向性能和驾驶体验的。

奇瑞鲲鹏
技术亮点:发动机技术强悍,变速箱结构复杂

奇瑞鲲鹏动力由奇瑞第四代发动机+DHT混动专用变速箱组合而成,其中这套变速箱是采用了简化后的双离合变速箱(三挡),并将P2电机和P2.5电机整合一起的变速箱。

1.1.5T发动机

先来看看它的这台混动专用发动机,由于采用涡轮增压,因此和其它厂商一样也是用上了更注重燃油经济性的米勒循环。

其它技术上,它应用了高压直喷(350bar)、分层式冷却架构、球阀节温器、可变截面涡轮增压器、外挂水冷中冷器、大幅度降低摩擦功。

2.三挡变速箱

鲲鹏DHT基于一台三挡双离合变速箱+双电机组成,其中一台电机(EM2)放置在双离合的奇数轴,另外一台电机(EM1)放在了变速箱、发动机之间,为了发动机能完全解耦,EM1电机与发动机之间还加入了一个离合器(C1)。

值得一提的是这当中的双电机没有绝对意义上的“驱动电机”以及“发电机”之分,因为两台电机都能实现发电以及驱动。

纯电模式:

单电机纯电驱动:EM2工作,经1、2、3挡位输出动力

双电机纯电驱动:EM1、EM2工作,经1、3挡位输出动力

串联(增程)模式:

C1结合,发动机工作带动EM1发电,电驱动EM2,再经1、3挡输出动力、

并联模式:

C1结合,发动机、EM1工作,经过1、2、3挡输出动力

C1结合,发动机、EM1、EM2工作,经过1、2、3挡输出动力

C1结合,发动机、EM1、EM2工作,经过2+1、2+3挡输出动力

行车充电、驻车充电、单/双电机动能回收我就不展开说了。驱动模式的切换全靠电脑控制,你只管踩油门就好。

这样的一种布置可以换来的自然是更低的发动机介入速度,按照奇瑞资料,发动机介入最低速度为20km/h,而仅仅采用“单速”的本田i-MMD、比亚迪DM-i介入速度都需要达到70km/h左右。

奇瑞鲲鹏DHT混动系统将双离合技术与P2电机架构和P2.5电机架构相结合,仅从整套DHT的组件数量上就能看出1个发动机、2个电机、2套电机控制器和2组离合器等,其控制逻辑相对比较复杂,同时还要兼顾DHT的体积和重量优化,除此之外,制造成本也相对比较高一些。

电哥点评:

从奇瑞鲲鹏DHT混动系统的结构来看,我们发现会有一种魔改传统双离合变速器的感觉。它将双离合技术和P2电机结构、P2.5电机结构相结合,驱动和控制逻辑多变,不过从制造成本、销售成本角度来看还是会比较高的。

长安蓝鲸iDD
技术亮点:传统P2电机架构方案,并不先进

长安蓝鲸iDD混动系统由一台蓝鲸1.5T汽油发动机、集成了电驱系统的变速机构以组成,不过这套混动系统和其它国产品牌相比,显然诚意是相当的不足。

1.1.5T混动专用发动机

这台蓝鲸1.5T发动机和其它自主品牌发动机使用的技术类似,也是运用了米勒循环来达到更高的效率,另外也优化了发动机端的轮系,减少机械损失。

就目前而言,这台发动机还不是处于最优状态,长安汽车官方宣传称,在未来5年内还将融入可变气门升程技术,可变截面电子涡轮增压、水泵/油泵经过电气化改造后也变成了电驱,其热效率将达到45%。

2.蓝鲸变速箱

变速箱方面,它采用的也是传统的方案,说白了就是直接在现有的6挡双离合变速箱上加一个电机,相当于吉利、比亚迪上一代混动系统采用的技术。

P2电机与发动机同在输入轴上,通过离合器C1进行发动机与蓝鲸电驱变速器的耦合/解耦控制;

蓝鲸电驱变速器由P2电机和6速湿式双离合变速器组成;

整套系统一共拥有3组离合器,即是控制发动机介入的一套离合器,以及双离合变速器中的两套。

变速器部分,新车使用了三离合机构对来自发动机和驱动电机的动力进行耦合,可实现纯电行驶、高性能混动、电量保持等多种驾驶模式,电机采用了更高效的S-winding绕组,功率密度10kW/kg,综合驱动效率90%。

纯电模式:发动机不参与工作,电池带动P2电机,纯电驱动,适用于城市路况;

混动模式:遇到急加速时,发动机输出拉满,P2电机作为动力增强器提供更多的功率,经双离合变速器调整,将动力最终输出至车轮,整套系统串联驱动。

发动机直驱模式:控制发动机介入的离合器C1耦合,此时可以将整车看做一辆传统的燃油汽车。

充电模式:蓝鲸电驱变速器有两条用于充电的逻辑——驱动充电和怠速充电。

驱动充电:由于P2电机直接套在双离合变速器的输入轴,故此,当发动机在驱动时,带动P2电机,从而为电池补能;

怠速充电:车辆停止时,发动机继续运转,带动P2电机,从而为电池充电。

电哥点评:

长安蓝鲸iDD混动相对其它国产混动系统来说,它的结构是最简单的,甚至略显过时,发动机部分也还未达到它的最佳水平,或许等待完整体后的长安会有更好表现,也说不定最传统的方案能掀翻其它对手?

+1

周建强

简介:钢铁直男,花式不解风情

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