今天小编分享的汽车经验:中国最强插混系统如何炼成?深度解析上汽DMH超级混动系统,欢迎阅读。
新能源车如今已成为行业的绝对主流,而在纯电、HEV 和 PHEV(增程式可归类为 PHEV 范畴)这三种主流新能源车形态中,PHEV(插电混动,下称插混)虽说不是最终极的解决方案,但却是现阶段相对最好的新能源车能源形态。
所以这插混到底该怎么 " 混 " 就变得很重要了。不久前,在荣威新车 D7 的发布会上,上汽集团公布了 DMH 超级混动系统,并称其为中国最强混动系统。在随后的媒体专访环节中,上汽集团更进一步表示,DMH 超级混动系统未来将在上汽体系的各品牌各车型广泛铺开。
那么,插混系统的结构到底是怎样的?到底该怎么 " 混 "?DMH 超级混动系统为何能被称为中国最强插混系统?在接下来的长文中,我们将为大家进行深度分析。
PHEV 插电混动系统,在结构上其实就是燃油发动机和电机通过一套耦合系统 " 绑在一起 "。在分解结构上看,PHEV 系统由混动专用发动机、混动专用变速箱、驱动电机、上面提到的耦合结构,以及一套用于控制 ICE 和 EV 两种动力模块的电控系统组成。
目前市面上常见有 3 种 PHEV 技术构型:P1+P3、P2 及 E-CVT。其中 P1+P3 及 P2 在结构上是相近的,但至关重要的耦合工作全都交由一台独立的电机负责。
P1+P3 和单 P2 的区别就出在这台电机上。整个插混系统最核心的零部件其实是一个名叫混动变速箱的东西上,顾名思义,这是一台变速箱,但和我们理解的那种燃油车上的变速箱,结构完全不同。这玩意内部一共有 3 条轴:1 号轴为输入轴,连接发动机曲轴。3 号轴为输出轴,连接变速箱外部的传动部件,而在输入输出轴中间还有一条用于随动的 2 号轴。就三个齿轮,结构很简单。
而上文提到的这个 "P",其实就是电机(Power),在插混构型中,你看 P 后面跟着哪个数字,就代表着电机装在哪条轴上。因此 P1+P3,就意味着两个电机,分别安装在输入和输出轴上,P2 就是一个电机,装在随动轴上,这个也很好理解。
P1+P3 这种构型主要的好处在于,它用两个电机分别解决了插混系统机械耦合的振动,顺便给发动机做了增扭,还能兼顾纯电输出,而且两个电机 " 各自为政 ",不仅方便调优,对于以后的维护保养也有好处,所以相比起一个电机集成全部功能,电机里绑定了一堆离合器的单 P2 结构,P1+P3 是当下大多数车企的主流选择。
但 P1+P3 其实也存在一些不足,最明显的就体现在 P1 电机上。P1 电机不仅要过滤油机的扭矩(油机的扭矩是先天不稳的),还要对油机进行增扭,甚至在一些工况下还需要间接参与对车辆的驱动,因此 P1 电机要干的事情比较多,体型自然不会小。因此传统的 P1 电机,其实是以 " 外挂 " 的形式,通过一条短轴和一个传动齿轮和变速箱的输入齿轮连接的。
这个就是异轴 P1 电机,是当下绝大多数插混系统的主流结构。异轴 P1 电机会带来几个问题:因为多出来了一条用于连接电机和 1 号轴的传动轴,也多出来了一个齿轮,机械传动效率会受到影响,同时这也意味着油机的扭矩输出和 P1 电机之间存在扭矩耦合时间差,这个时间差会产生振动,而这个振动会导致两个现象:首先,乘员可以感知到发动机介入那一刻的振动,其次,这种本质上属于非稳态机械冲击的振动,会影响整套插混系统的长时间工作稳定性。
如何解决这个问题,一直是个老大难题。上汽集团的 DMH 超级混动系统就给出了治标又治本的解决方式。
首发搭载在荣威 D7 DMH 上的 DMH 超级混动系统,把上述的异轴 P1 电机更换为同轴 P1 电机设计。何为同轴 P1 电机?DMH 超级混动系统的同轴 P1 电机,采用的不再是传统的圆柱形电机,而是采用了类似于滚筒洗衣机上的直驱电机的结构,直接安装在 P1 齿轮端外围。
P1 发动机曲轴输出的动力直接连接的就是同轴电机的离合器,当需要 P1 电机工作时,离合器接合,发动机的扭矩通过离合器进行一重扭矩过滤后直接进入同轴电机的转子,再通过电机直接进行滤波增扭后体现在输入轴齿轮上。
这么一来,同轴电机不仅直接解决了异轴电机的 NVH 问题,消除了车内乘员可感知的振动,增强了整个 P1 轴的长时间运转下的结构和机械稳定性,还顺便解决了传统 P1 电机难以布置,对发动机舱空间要求极高的缺陷。
而在用户的实际驾乘感受上看,传统 P1+P3 构型的插混系统,你是可以留意到发动机介入那一刻产生的振动的。这种振动除了因为发动机本身的原因外,其实还有很大一部分是因为上述提到的异轴 P1 电机引起。
而驾驶荣威 D7 DMH 的感觉则完全不同,甚至在低车速下发动机介入时,也无法感知其振动和扭矩变化(声音是另一个课题),这种非常接近于完全无感的动力介入,根源便是同轴 P1 电机在消除耦合扭矩时间差上的结构优势。
其实在 DMH 超级混动系统中,P1 电机的结构改良是重中之重,也是 DMH 超级混动系统在结构上相比其他主流 P1+P3 构型在传动效率等方面优势的主要体现因素。但我们说了那么久的 P1 电机,DMH 超级混动系统的 P3 电机同样不得不提。
DMH 超级混动系统的 P3 电机实际上并没有进行过多的结构优化,作为驱动电机,它和其他主流插混系统一样,也都是传统的圆柱形异轴设计。因为 P3 电机是驱动电机,对于功率和扭矩的需求,是要比 P1 电机更严格的。
但尽管和其他主流插混系统采用相同的 P3 电机布置和结构,上汽同样为 DMH 超级混动系统的 P3 电机本身做了很多技术改良。其中较为重要的,是多片式强磁转子和磁通量更大的定子。
而这些改良体现在驾驶感受上,荣威 D7 不管何时,一脚大电门下去,你不会感知到太多来自电机的噪音(又或者称为电机啸叫),给用户的感受就是电机声音弱化了很多,车里安静了很多。对于一部分对电机啸叫极为敏感的人群来说,乘坐荣威 D7 DMH 更不容易出现晕车。
在 DMH 超级混动系统的几个主要技术点中,高度集成化、小型化的 PICU 集成式电控也是一个非常大的技术亮点。和前面的电机部分相比,电控是一个看不见摸不着,好坏很难直观展现的东西,但电控系统直接决定着一套插混系统的所有技术指标。
电控系统的硬體本体就是一块单片机系统,传统的 PICU 系统的集成度是不高的,因为很多核心功能都需要一个独立的子系统负责,例如 BMS 电池管理系统,这里就需要一个非常庞大的子系统来专门负责。另外还有前面我们提到的耦合控制,空调等等。
这么多子系统会带来很多问题:它们全部集成在一张主機板上,而且会导致整个主機板上的元器件排布非常密集,底下的布线更多,元器件越多,布线越复杂,主機板功耗越高,发热量越大,如果是电腦这种工作于常温环境的数码设备,这个可能没多大影响,但大家要知道的是,PICU 的安装位置是在发动机舱内,紧紧挨着内燃机。
大家都清楚发动机舱内的温度和环境有多么恶劣,因此低集成度、多元器件的大型 PICU 发生故障的几率是较高的。DMH 超级混动系统在 PICU 系统上做的,就是大幅度缩小整个 PICU 主機板的体积,把尽可能多的功能集中在尽可能少的芯片中实现。甚至于,上汽把空调系统的控制模块,也都集成在了单颗芯片上。
要做到这点,靠的是真正的硬实力,如果没有对于整套插混系统所有子模块的了如指掌,没有切实的芯片级开发能力,是没有办法把这么多独立的子系统,在少数的几块芯片上全部实现的。因此 DMH 超级混动系统这块高度集成化 PICU 电控系统的出现,其实在某种意义上证明了,如今的上汽已经拥有了插混系统最核心的芯片级开发能力。
DMH 超级混动系统的特点可以归纳为这么一句话:简单的东西往往很复杂,舍得在看似简单的地方下狠功夫的,一般会取得让人意想不到的好效果。作为当今国内最强插混系统,DMH 超级混动系统能耗低续航长还安静,有着比传统插混车更低的能耗和更长的续航,还还原了电车般的安静体验。
DMH 超级混动系统的出现让我们看到了上汽这个国内最早的插混先行者的技术实力。基于这套系统,我们也看到荣威 D7 DMH 创造出了官方亏电百公里油耗 4.3L、综合续航 1400 公里,实测亏电百公里油耗 3.4L、综合续航 1704 公里的惊人成绩。
而在这一切的基础上,荣威 D7 的价格却非常有震撼性,一辆有着 B 级车空间和舒适性的车,有着接近 4.9 米的车长和舒适度拉满的云宿座椅,甚至还有双层隔音玻璃,整车舒适性比一些 20 万级老牌 B 级车还强,这样的一款车,限时权益价仅 10.98 万起。
可以说荣威 D7 是上汽 2023 年最大的 " 王炸 " 之一,而 D7 DMH 体内这套未来将广泛搭载在上汽旗下多款车型上的 DMH 超级混动系统,也确实当得起中国最强插混之名。