今天小編分享的汽車經驗:中國最強插混系統如何煉成?深度解析上汽DMH超級混動系統,歡迎閱讀。
新能源車如今已成為行業的絕對主流,而在純電、HEV 和 PHEV(增程式可歸類為 PHEV 範疇)這三種主流新能源車形态中,PHEV(插電混動,下稱插混)雖說不是最終極的解決方案,但卻是現階段相對最好的新能源車能源形态。
所以這插混到底該怎麼 " 混 " 就變得很重要了。不久前,在榮威新車 D7 的發布會上,上汽集團公布了 DMH 超級混動系統,并稱其為中國最強混動系統。在随後的媒體專訪環節中,上汽集團更進一步表示,DMH 超級混動系統未來将在上汽體系的各品牌各車型廣泛鋪開。
那麼,插混系統的結構到底是怎樣的?到底該怎麼 " 混 "?DMH 超級混動系統為何能被稱為中國最強插混系統?在接下來的長文中,我們将為大家進行深度分析。
PHEV 插電混動系統,在結構上其實就是燃油發動機和電機通過一套耦合系統 " 綁在一起 "。在分解結構上看,PHEV 系統由混動專用發動機、混動專用變速箱、驅動電機、上面提到的耦合結構,以及一套用于控制 ICE 和 EV 兩種動力模塊的電控系統組成。
目前市面上常見有 3 種 PHEV 技術構型:P1+P3、P2 及 E-CVT。其中 P1+P3 及 P2 在結構上是相近的,但至關重要的耦合工作全都交由一台獨立的電機負責。
P1+P3 和單 P2 的區别就出在這台電機上。整個插混系統最核心的零部件其實是一個名叫混動變速箱的東西上,顧名思義,這是一台變速箱,但和我們理解的那種燃油車上的變速箱,結構完全不同。這玩意内部一共有 3 條軸:1 号軸為輸入軸,連接發動機曲軸。3 号軸為輸出軸,連接變速箱外部的傳動部件,而在輸入輸出軸中間還有一條用于随動的 2 号軸。就三個齒輪,結構很簡單。
而上文提到的這個 "P",其實就是電機(Power),在插混構型中,你看 P 後面跟着哪個數字,就代表着電機裝在哪條軸上。因此 P1+P3,就意味着兩個電機,分别安裝在輸入和輸出軸上,P2 就是一個電機,裝在随動軸上,這個也很好理解。
P1+P3 這種構型主要的好處在于,它用兩個電機分别解決了插混系統機械耦合的振動,順便給發動機做了增扭,還能兼顧純電輸出,而且兩個電機 " 各自為政 ",不僅方便調優,對于以後的維護保養也有好處,所以相比起一個電機集成全部功能,電機裡綁定了一堆離合器的單 P2 結構,P1+P3 是當下大多數車企的主流選擇。
但 P1+P3 其實也存在一些不足,最明顯的就體現在 P1 電機上。P1 電機不僅要過濾油機的扭矩(油機的扭矩是先天不穩的),還要對油機進行增扭,甚至在一些工況下還需要間接參與對車輛的驅動,因此 P1 電機要幹的事情比較多,體型自然不會小。因此傳統的 P1 電機,其實是以 " 外挂 " 的形式,通過一條短軸和一個傳動齒輪和變速箱的輸入齒輪連接的。
這個就是異軸 P1 電機,是當下絕大多數插混系統的主流結構。異軸 P1 電機會帶來幾個問題:因為多出來了一條用于連接電機和 1 号軸的傳動軸,也多出來了一個齒輪,機械傳動效率會受到影響,同時這也意味着油機的扭矩輸出和 P1 電機之間存在扭矩耦合時間差,這個時間差會產生振動,而這個振動會導致兩個現象:首先,乘員可以感知到發動機介入那一刻的振動,其次,這種本質上屬于非穩态機械衝擊的振動,會影響整套插混系統的長時間工作穩定性。
如何解決這個問題,一直是個老大難題。上汽集團的 DMH 超級混動系統就給出了治标又治本的解決方式。
首發搭載在榮威 D7 DMH 上的 DMH 超級混動系統,把上述的異軸 P1 電機更換為同軸 P1 電機設計。何為同軸 P1 電機?DMH 超級混動系統的同軸 P1 電機,采用的不再是傳統的圓柱形電機,而是采用了類似于滾筒洗衣機上的直驅電機的結構,直接安裝在 P1 齒輪端外圍。
P1 發動機曲軸輸出的動力直接連接的就是同軸電機的離合器,當需要 P1 電機工作時,離合器接合,發動機的扭矩通過離合器進行一重扭矩過濾後直接進入同軸電機的轉子,再通過電機直接進行濾波增扭後體現在輸入軸齒輪上。
這麼一來,同軸電機不僅直接解決了異軸電機的 NVH 問題,消除了車内乘員可感知的振動,增強了整個 P1 軸的長時間運轉下的結構和機械穩定性,還順便解決了傳統 P1 電機難以布置,對發動機艙空間要求極高的缺陷。
而在用戶的實際駕乘感受上看,傳統 P1+P3 構型的插混系統,你是可以留意到發動機介入那一刻產生的振動的。這種振動除了因為發動機本身的原因外,其實還有很大一部分是因為上述提到的異軸 P1 電機引起。
而駕駛榮威 D7 DMH 的感覺則完全不同,甚至在低車速下發動機介入時,也無法感知其振動和扭矩變化(聲音是另一個課題),這種非常接近于完全無感的動力介入,根源便是同軸 P1 電機在消除耦合扭矩時間差上的結構優勢。
其實在 DMH 超級混動系統中,P1 電機的結構改良是重中之重,也是 DMH 超級混動系統在結構上相比其他主流 P1+P3 構型在傳動效率等方面優勢的主要體現因素。但我們說了那麼久的 P1 電機,DMH 超級混動系統的 P3 電機同樣不得不提。
DMH 超級混動系統的 P3 電機實際上并沒有進行過多的結構優化,作為驅動電機,它和其他主流插混系統一樣,也都是傳統的圓柱形異軸設計。因為 P3 電機是驅動電機,對于功率和扭矩的需求,是要比 P1 電機更嚴格的。
但盡管和其他主流插混系統采用相同的 P3 電機布置和結構,上汽同樣為 DMH 超級混動系統的 P3 電機本身做了很多技術改良。其中較為重要的,是多片式強磁轉子和磁通量更大的定子。
而這些改良體現在駕駛感受上,榮威 D7 不管何時,一腳大電門下去,你不會感知到太多來自電機的噪音(又或者稱為電機嘯叫),給用戶的感受就是電機聲音弱化了很多,車裡安靜了很多。對于一部分對電機嘯叫極為敏感的人群來說,乘坐榮威 D7 DMH 更不容易出現暈車。
在 DMH 超級混動系統的幾個主要技術點中,高度集成化、小型化的 PICU 集成式電控也是一個非常大的技術亮點。和前面的電機部分相比,電控是一個看不見摸不着,好壞很難直觀展現的東西,但電控系統直接決定着一套插混系統的所有技術指标。
電控系統的硬體本體就是一塊單片機系統,傳統的 PICU 系統的集成度是不高的,因為很多核心功能都需要一個獨立的子系統負責,例如 BMS 電池管理系統,這裡就需要一個非常龐大的子系統來專門負責。另外還有前面我們提到的耦合控制,空調等等。
這麼多子系統會帶來很多問題:它們全部集成在一張主機板上,而且會導致整個主機板上的元器件排布非常密集,底下的布線更多,元器件越多,布線越復雜,主機板功耗越高,發熱量越大,如果是電腦這種工作于常溫環境的數碼設備,這個可能沒多大影響,但大家要知道的是,PICU 的安裝位置是在發動機艙内,緊緊挨着内燃機。
大家都清楚發動機艙内的溫度和環境有多麼惡劣,因此低集成度、多元器件的大型 PICU 發生故障的幾率是較高的。DMH 超級混動系統在 PICU 系統上做的,就是大幅度縮小整個 PICU 主機板的體積,把盡可能多的功能集中在盡可能少的芯片中實現。甚至于,上汽把空調系統的控制模塊,也都集成在了單顆芯片上。
要做到這點,靠的是真正的硬實力,如果沒有對于整套插混系統所有子模塊的了如指掌,沒有切實的芯片級開發能力,是沒有辦法把這麼多獨立的子系統,在少數的幾塊芯片上全部實現的。因此 DMH 超級混動系統這塊高度集成化 PICU 電控系統的出現,其實在某種意義上證明了,如今的上汽已經擁有了插混系統最核心的芯片級開發能力。
DMH 超級混動系統的特點可以歸納為這麼一句話:簡單的東西往往很復雜,舍得在看似簡單的地方下狠功夫的,一般會取得讓人意想不到的好效果。作為當今國内最強插混系統,DMH 超級混動系統能耗低續航長還安靜,有着比傳統插混車更低的能耗和更長的續航,還還原了電車般的安靜體驗。
DMH 超級混動系統的出現讓我們看到了上汽這個國内最早的插混先行者的技術實力。基于這套系統,我們也看到榮威 D7 DMH 創造出了官方虧電百公裡油耗 4.3L、綜合續航 1400 公裡,實測虧電百公裡油耗 3.4L、綜合續航 1704 公裡的驚人成績。
而在這一切的基礎上,榮威 D7 的價格卻非常有震撼性,一輛有着 B 級車空間和舒适性的車,有着接近 4.9 米的車長和舒适度拉滿的雲宿座椅,甚至還有雙層隔音玻璃,整車舒适性比一些 20 萬級老牌 B 級車還強,這樣的一款車,限時權益價僅 10.98 萬起。
可以說榮威 D7 是上汽 2023 年最大的 " 王炸 " 之一,而 D7 DMH 體内這套未來将廣泛搭載在上汽旗下多款車型上的 DMH 超級混動系統,也确實當得起中國最強插混之名。