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    深挖长城汽车全新Hi4“三擎九模”背后的技术价值

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    汽车大公司2023-03-21

    #头号新车#

    当下国内车市,中国品牌PHEV的发展及其影响力有目共睹。当大家还在对DM-i议论纷纷的时候,长城在2023年一季度放出大招:全新Hi4混动。

    这件事最近的关注度很高,想必大家也有所耳闻。从4这个数字来看,也很容易与四驱、进一步与长城擅长的SUV产生联想。那么这个全新Hi4到底有什么特殊的地方,它是不是就是单纯的之前柠檬混动DHT的四驱版,官方宣传的“三擎九模”到底是噱头还是真有现实价值?本篇想深挖的,就是这些“干货”问题,敬请关注。


    平替两驱:让两驱插混失去存在价值?


    问个问题:油耗一样、价格一样的同一款车,一个四驱一个两驱,你会选哪款?你肯定说:废话,但哪有这好事儿?

    没错,这种事儿如果放在燃油车领域,纯属天方夜谭——分动箱、传动轴,这一套东西的成本毛估没个一两万元根本拿不下来。对于纯电,这也是难以想象的——为了四驱,你好歹要额外多增加一个电机。然而如果这件事儿对应到当下中国品牌主流的PHEV,却变得完全有可能!

    为什么这么说呢?

    咱们捋一捋当下主流的PHEV——DM-i、长城汽车柠檬混动DHT、吉利雷神混动、奇瑞鲲鹏e+等等。这些技术,虽然许多方面各有不同,但都有一个共同点:至少是双电机组合。而且这两个电机功率都不小,理论上都可以承担驱动任务(区别于丰田THS II中的那个辅助电机)。

    既如此,理论上来说,如果把其中一个电机放在前轴,另一个电机放在后轴,也就是电机数量不增加的情况下就能实现四驱。这种布局,单看“硬件结构”只是在后轴增加了两个半轴而已。也就是说,这样设计在实现四驱的情况下,不会额外增加太多的“材料成本”。

    既如此,为何大家不都这么干呢?

    因为这只是理论上、结构上,从“硬件层面”看是如此。但要想实现这一点, 从研发层面并不简单。

    例如当下主流的PHEV技术,虽然是双电机,但往往各司其职——其中一个电机只负责发电,另外一个电机只负责驱动。还有,例如当一个电机布置在后轴时,如何控制扭矩的分配,什么时候前轴动力介入,这些“算法”都相当复杂。没有足够的经验、没有足够的研发投入力度,实现起来并不容易。

    于是大多数厂商的研发者,都选择将发动机动力、驱动电机的动力全部都施加在前轴上。如果要推出四驱版,则需要在后轴额外布置一个电机。这也是为何当下PHEV四驱版车型的价格仍然显著高于两驱版的主要原因。

    至此您应该猜到了:没错,长城汽车全新Hi4成为了第一个突破者。也就是,它把前面这些理论上看上去很好、实现起来不容易的结构变成了现实。而之所以这个突破者会是长城,除了长城本身较早涉足双电机PHEV技术的研发(柠檬混动DHT)以外,与长城“SUV专家”的身份有关。多年研发、设计、生产、销售SUV的经验,既让长城的研发者想到了这一点,更让它能够调集资源将其变为现实。

    这意味着,有了全新Hi4以后,四驱很可能会成为双电机PHEV的标配,且价格会与同性能的两驱车型等价。我们再回味本章节开头的问题——是不是意味着全新Hi4的出现,将令两驱PHEV失去存在价值?


    新结构:绝不只是把一个电机挪到后轴这么简单


    以上说的只是理论上的思路,但全新Hi4的解决方案,绝不只是把一个电机挪到后轴这么简单。当然,也不只是重新修订算法这么简单。全新Hi4相当于从根源上的设计颠覆,从发动机到变速箱再到电机配备,都与当下主流的双电机PHEV有很大不同。而所有这些“不同”的根源,都在于上一章节所说的——将其中一个电机挪至后轴的想法。

    目前大多数的双电机PHEV的驱动电机功率以满足常规驾驶需求为主。这种布局的原因与其动力叠加都布置在前轴有关——过大的电机功率叠加发动机的驱动力,对于单纯的前驱车意义不大。与此同时,由于“堆在前轴”的设计,也限制了“双电机叠加输出”这一功能的实现。

    全新Hi4将一个电机布局到后轴以后,情况就变得“豁然开朗”。从全新Hi4目前介绍的情况看,即便是它的低配1.5L版本,后轴电机也高达150kW。相反,前轴电机功率略小,但也有70kW。如此配备,一方面是考虑到前轴有发动机的叠加输入,与后轴电机在极限驱动时可以实现更好的均衡,另一方面由于电机布置与不同的“轴”,它们可以实现叠加动力释放。

    这种叠加释放的好处,最直观看是解决了四驱问题,但同时也提升了电驱的性能——双电机叠加输出,显然不是一个驱动电机能比的。

    提升电驱性能的意义在哪?加速更快只是一方面,更关键的是它可以让发动机“腾出手来”极致地追求高效,从而达到更省油、更可靠的目的。

    就以全新Hi4的1.5L版本发动机为例,它的膨胀比(区别于压缩比,指混合气做功时放大的比例)高达16。这种膨胀比可以大幅度提升燃效,但却不利于驱动。如果没有大功率的电驱作为支撑,工程师是很难按如此高效的思路设计发动机的。

    事实上设计全新Hi4细节上的技术点还有很多,例如1.5T发动机的VGT技术,Hair-Pin扁线绕组的电机、前轴DHT变速箱电机的低谐波设计等。当然,更关键的还有算法和控制系统,这些都是研发投入的重头戏。

    说了这么多,简单总结就是:通过将大功率电机布置于后轴的方式,全新Hi4不仅实现了“标配四驱”,而且相比其他双电机PHEV,它的电驱性能更强,全系统效率更高、纯电续航更长、低电量油耗更低。

    这岂不是成了“全能”?嗯,真正体现全能的还不止这些,而是官宣的三擎九模。

    不是噱头的三擎九模:有哪些是普通双电机PHEV无法实现的?


    所谓三擎九模,指的是全新Hi4总共有三个“引擎”(发动机+前电机+后电机),从而排列组合出九种模式。乍一看,这感觉像是厂商的宣传话术,多少会有些噱头:例如九种模式都有用吗?亦或者说是不是九种模式其他的双电PHEV其实也有呢?

    限于篇幅,具体哪九种模式感兴趣的可以仔细看官宣的示意图,这里就不一一解读了。这里只着重说常规双电机PHEV没有的模式及其意义。

    首先意义最大但也无需多言的是并联四驱模式。这在上一章节已经详述:不光实现四驱,而且是三擎同时输出,叠加的动力性绝非普通的双电机PHEV可比。

    其次是纯电四驱。同样的,除了四驱,它还是双电机叠加输出,性能也优于普通的双电机PHEV(纯电模式)。

    其次是双轴能量回收。即前后轴都可以实现能量回收,这显然也是普通双电机PHEV所不具备的。能量回收有必要双轴吗?常态下确实没必要。但是在低附着路面上,情况就不一样了。也就是说,全新Hi4在湿滑路面上的能量回收效果更好,也更安全。

    第三,也是意义最大的,是普通双电机PHEV具备的模式,全新Hi4也都具备。例如日常工况下采用纯电两驱,既平顺又低耗。日常低速工况下电池馈电时,可以采用两驱串联模式,也就是相当于增程式。在日常中高速工况下,可以采用发动机直驱模式(区别于DM-i,它可以分两挡直驱)。甚至,它的并联驱动不仅限于四驱,也可以在“没必要四驱”的情况下采用“并联直驱”(后电机不参与驱动,前电机与发动机参与驱动)。

    为什么说第三点意义重大呢?即全新Hi4区别于普通双电机PHEV的那些模式,更像是一种“储备”。日常状态下,它可以拥有普通双电机PHEV的所有功能,并且理论上的效率还略高(原因参见上一章节)。而在必要时,则可以通过它的这种布局获得更多的功能——不仅是四驱,还有更快的加速、更高的主动安全性、更高效的能量回收等等。

    关键是,这些额外的储备,并不需要车主额外支付过多的成本(包括购车成本和用车成本)。这就是所谓的“技术改变生活”吧——通过技术的创新,在成本不增加的情况下,获得体验层面质的飞跃。


    结论


    对于工程师来说,尤其是当下的电驱时代,想获得更高的性能不难。仅就PHEV而言,如果叠加三电机,性能可以快速提升。但事实上三电机PHEV并不高的销量也说明,这不是消费者想要的。如何在双电机的基础上、在车辆售价不显著提升的情况下,让车辆拥有四驱和更高的性能,这才是真正的技术创新。

    从理论、官宣的资料来看,长城汽车全新Hi4可以算是这种创新的典型代表。我们也可以预期,它的实际体验会给我们带来更多惊喜。而我们更希望的,是它在获得市场和用户认可的同时,引领中国品牌PHEV技术再来一次变革。届时,当你当面对有一定公里数的纯电续航、馈电油耗极低,同时还标配四驱,且价格还低于合资同级燃油车的中国品牌产品,你还有一丝兴趣会考虑前者(合资油车)吗?这,或许就是全新Hi4三擎九模背后最大的技术价值所在。

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