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長安idd混動技術深入解析

科技 更新时间:2024-12-05 03:27:35

2022年3月10日首款搭載「長安藍鲸iDD混動系統」的車型「長安UNI-K iDD」正式上市,該車型定位于中型SUV,售價為17.69萬至19.29萬元。今天我們來淺談一下「長安藍鲸iDD混動系統」。

四大特點:一個明确的定位

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首款搭載長安藍鲸iDD混動系統的車型,長安UNI-K iDD

上市發布會上長安汽車再次重申了「長安藍鲸iDD混動系統」的定位——『全域高效的電氣平台』,其具備『全溫域』、『全速域』、『全場域』和『全時域』四大特點。

全溫域

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發布會現場長安UNI-K iDD完成了體現全溫域的測試

為了體現「長安UNI-K iDD」的『全溫域』特性,在發布會現場,「長安UNI-K iDD」成功地完成了極寒和極熱的挑戰,官方表示長安汽車給該車的「電池」上了『雙保險』,即是在極寒條件下,可以通過「PTC」進行電加熱與「發動機」水溫熱能傳導,來确保「電池」溫度始終處于正常工作區間,在電量條件滿足的情況下,還能夠手動開啟『電池預加熱功能』;而在極熱條件下,「電池」則通過「水冷循環」和「風扇」加速散熱,讓「電池」始終處在大放電功率的工作區間,從而确保車輛可以在零下35℃至55℃環境溫度區間,始終擁有穩定的性能;

全場域

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長安UNI-K iDD

而為了打造全場景的用車體驗,「長安UNI-K iDD」搭載30.74kWh大容量PHEV「電池」, NEDC工況下純電續航裡程為130km,滿足上下班通勤的需求。此外,油電綜合續航裡程達到1100km,滿足長距離經濟出行需求;

全速域

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長安UNI-K iDD搭載的藍鲸NE1.5T混動專用發動機官方介紹圖

官方稱該車搭載了采用「米勒循環」技術的「藍鲸NE1.5T混動專用發動機」,其一大特點就是優化了「發動機」前端「輪系」,減輕了整體的重量,這與比亞迪的「骁雲發動機」相同。

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長安UNI-K iDD上搭載的藍鲸NE1.5T混動專用發動機媒體實拍圖

而「長安UNI-K iDD」搭載的「發動機」代号為『JL463ZQ6』,實際最大功率為122kW,最大扭矩為255 N·m,使得該車的最高車速可達200km/h。配合之後我們要詳解的「藍鲸電驅變速器」,在确保低油耗的情況下,同時滿足在城市起步、高速超車等動力需求較大情況下,也能保持充沛的動力;

全時域

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長安UNI-K iDD支持全動力OTA升級

「長安UNI-K iDD」的系統可實現24小時全天候「電池」安全監控,實現智能、遠程全動力OTA升級。

四大組件:一套以混動為核心的産品邏輯

看完了新車「長安UNI-K iDD」,接下來我們結合2021年6月的重慶車展上,長安汽車對「長安藍鲸iDD混動系統」技術講解,一起來看看這套系統是如何做到以上提到的四大特點。

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長安藍鲸iDD混動系統在藍鲸動力中的戰略意義

首先,我們可以從長安汽車對「長安藍鲸iDD混動系統」的戰略重視程度中看出,其在整套「藍鲸動力平台」中穩占『C位』,無論是「藍鲸發動機平台」還是「藍鲸變速器平台」都是圍繞着「長安藍鲸iDD混動系統」進行研發。故此,「長安藍鲸iDD混動系統」主要由「藍鲸NE發動機」、「藍鲸混動變速器」、「PHEV電池」和「智慧控制系統」四大組件構成。

藍鲸NE發動機:實現45%的熱效率

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藍鲸NE發動機官方示意圖

目前「藍鲸NE發動機」采用了「AGILE敏捷高效燃燒系統」(高壓直噴技術)、「智能熱管理系統」、「米勒循環」、「智能潤滑系統」等一系列技術。但這些技術顯然無法将熱效率拉升到「混動專用發動機」的一梯隊,所以,長安汽車官方宣傳稱,在未來的5年内會将「可變氣門升程」、「可變截面電子渦輪增壓」等一系列技術加入到新款的「藍鲸NE發動機」中,實現45%熱效率。

藍鲸電驅變速器:最高傳遞效率達到97%

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藍鲸電驅變速器的關鍵技術

根據長安汽車的介紹「藍鲸電驅變速器」将擁有4項核心技術:「高壓液壓系統」、「電子雙泵技術」、「S-winding繞組技術」和「三離合器集成技術」。整套變速器可實現電驅動綜合效率90%、「電機控制器」最高效率超過98.5%、「電機」功率密度達到10kW/kg、「液壓系統」壓力60bar。官方數據顯示,整套「藍鲸iDD混動系統」最高傳遞效率達到97%,系統綜合扭矩最大可達590N·m,實現0-100km/h加速6s,極速200km/h。

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藍鲸電驅變速器官方示意圖

由于官方沒有透露過多「藍鲸電驅變速器」結構的信息資料,不過,通過其『四項核心技術』中的「三離合器集成技術」以及「長安UNI-K iDD」試駕活動中的結構講解,初步判斷「藍鲸電驅變速器」為「同軸串聯式」的「P2電機架構」

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同軸串聯式P2電機架構示意圖(僅供參考)

1. 「P2電機」與「發動機」同在「輸入軸」上,通過「離合器C1」進行「發動機」與「藍鲸電驅變速器」的耦合/解耦控制;

2. 「藍鲸電驅變速器」由「P2電機」和6速濕式「雙離合變速器」組成;

3. 整套系統一共擁有3組「離合器」,即是控制「發動機」介入的一套「離合器」,以及「雙離合變速器」中的兩套。

我将其工作模式歸納為5種:純電模式、混動模式、發動機直驅模式、動能回收模式和充電模式。

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純電模式:「發動機」不參與工作,「電池」帶動「P2電機」,純電驅動,适用于城市路況;

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混動模式:遇到急加速時,「發動機」輸出拉滿,「P2電機」作為「動力增強器」提供更多的功率,經「雙離合變速器」調整,将動力最終輸出至「車輪」,整套系統串聯驅動。

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發動機直驅模式:控制「發動機」介入的「離合器C1」耦合,此時可以将整車看做一輛傳統的燃油汽車。

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充電模式:「藍鲸電驅變速器」有兩條用于充電的邏輯——驅動充電和怠速充電。

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1. 驅動充電:由于「P2電機」直接套在「雙離合變速器」的「輸入軸」,故此,當「發動機」在驅動時,帶動「P2電機」,從而為「電池」補能;

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2. 怠速充電:車輛停止時,「發動機」繼續運轉,帶動「P2電機」,從而為「電池」充電。

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動能回收模式:而動能回收時,同樣分為兩種——輪端回收和系統回收。

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1. 輪端回收:即是直接将制動時,輪端的動能通過「P2電機」進行回收;

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2. 系統回收:同時也可以将「發動機」怠速運轉時多餘的進行能量回收,不過,這一點僅是通過官方資料的解讀,對這種回收模式,我仍然存在一定的疑問。以後我會詳解我的疑問在哪裡。

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長安藍鲸iDD混動系統工作原理(動圖,僅供參考)

說實話,「長安UNI-K iDD」上的這套「藍鲸電驅系統」讓我有些吃驚,為什麼這麼說?下一節我們展開聊,先聊另兩個組件。

PHEV電池:大容量,高安全

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長安藍鲸iDD混動系統示意圖

通過官方給到的「電池」介紹,我将其歸納為3個特點:

1. 大容量:「長安UNI-K iDD」搭載容量為30.7kWh的「電池」,理論純電最高續航裡程130km,屬于目前主流配置;

2. 高安全:符合「IP68」防塵防水規格,并配備了全天候不間斷「電池熱失控監控系統」,比如在無人駐車的情況下,系統仍會持續保持監控「電池」的情況,若發生「電池」的「熱失控」,系統會向用戶發消息。而在行車是發生「熱失控」時,能保證30分鐘内不會出現明火,高于國标『5分鐘不能出現明火』的要求;

3. 交直流雙快充:全系車型标配6.6kW的「交流快充」,而常規的「直流快充」可在30分鐘内将電量從30%充至80%,同時具備對外放電功能,功率為3.3kW。

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長安藍鲸iDD混動系統的PHEV電池示意圖

大容量「電池」算是目前國内PHEV車型的标配,「藍鲸iDD混動系統」的「電池」也沒有拉下。此外,長安汽車在「電池」的安全方面也下了一番功夫。而标配的「交流快充」比較良心,隻是「直流快充」的效率似乎還有待提升。

智慧控制系統:智能的動力控制系統

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智慧控制系統兩大目标

最後一部分則是「藍鲸iDD混動系統」的「智慧控制系統」,官方宣稱該系統可保證「發動機」、「電驅變速器」、「電池」協同工作在最優區域内,饋電狀态節油效果超過40%,同時還可實現動力屬性的自定義,讓用戶通過調整動力參數智能組合駕駛風格。

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長安UNI-K iDD搭載長安藍鲸iDD混動系統的參數(僅供參考)

關于「長安UNI-K iDD」的更多内容,還有待我們拿到現車後才能給出給更多的技術和體驗解讀,請關注我的專欄哦~~

多種可能性:P2電機架構的潛能

好了,來回收此前留下的問題,之所以「長安UNI-K iDD」上的這套「藍鲸電驅系統」讓我有些吃驚,有兩個原因:

1. 這套來自傳統OME提供的解決方案,雖然成熟,但不先進;

2. 目前自主平台的主流混動系統解決方案是雙電機「DHT」方案,「藍鲸電驅系統」卻是逆流而上,選擇了單電機的方案,實屬另類。

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兩大模式,四種工況進行發電

我們先來說說目前「長安UNI-K iDD」搭載的這套「藍鲸電驅系統」有些什麼特點。不知道大家是否會好奇「藍鲸電驅系統」為什麼有4種工況在利用「P2電機」進行發電?

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奧迪P2電機架構原理(動圖)

其實與「藍鲸電驅系統」此前專欄中提到奧迪的「P2電機架構」架構十分相似,但這種隻有一個「電機」的串聯結構,「P2電機」既要負責驅動,同時還要兼顧發電,其「保電能力」就成為整套系統最大的難點。故此,「藍鲸電驅系統」才會安排「P2電機」在驅動時充電,在怠速時充電。而在動能回收時,通過輪端和整套動力系統最大可能地将動能進行回收。如何控制「P2電機」的工作狀态,同樣也成為了一大難題。

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奧迪A3 Sportback e-tron(2017)的混動系統結構示意圖

此外,由于「P2電機」的加入,還需要對「雙離合變速器」重新進行控制邏輯标定,這為本來就不占平順性優勢的「雙離合變速器」帶來了嚴峻的考驗。若标定不恰當,就容易發生升/降檔遲滞和換擋頓挫的可能,以上提到的這些,都是「藍鲸iDD混動系統」面臨的重大挑戰,也是這套系統結構上不先進的體驗。

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P2電機直接套在變速器輸入軸上

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P2電機通過傳動帶或齒輪傳動與變速器輸入軸連接

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P2電機連接減速齒輪,配合P1電機

好在「P2電機架構」擁有很大的潛力,比如可以将「P2電機」通過「傳動帶」或「傳動齒輪」與「變速器」進行連接;甚至可以配合其他位置的「電機」進行混搭,實現并聯式「P2電機架構」。而且,業内也不乏一批擁有成熟技術的Tier1供應商,所以,從實際裝車的情況來看,應該沒有什麼問題。

曾經的『三擎四驅E動力系統』

其實,長安汽車也(曾)有一套『三擎四驅』的混動系統,那就是2018年9月首發在「長安CS75 PHEV」上的『三擎四驅E動力系統』,之所以會印象如此深刻可能是因為這幾點:

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2018年前來上海踢館的長安CS75 PHEV

1. 不同于『香格裡拉計劃』發布會上長安汽車首款PHEV車型(「逸動PHEV」)上用的混動架構,在2018年這個關鍵的時間節點,推出了(官宣)自研的『三擎四驅E動力系統』,可謂是『天時』;

2. 「長安CS75 PHEV」的發布會放在了『上海1862老船廠』,來到上汽榮威的主場『踢館』,可謂是『地利』;

3. 将『三擎四驅E動力系統』按在「長安CS75」車型上,使得這款PHEV車型具備起量的優勢,可謂是『人和』。

而追溯這套混動系統技術根源,那就還要倒退2年,回到2016年北京車展,從當時車展的實拍圖片我們可以很清楚地看到這套『三擎四驅E動力系統』的組成:

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長安CS75 PHEV所搭載的混動系統(前橋端)示意圖

前橋混動總成:即由「發動機」、「P1電機」(ISG發電機)和「P3電機」(驅動電機)構成,隻是「電控系統」的集成度有待提升;

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長安CS75 PHEV所搭載的混動系統(後橋端)示意圖

後橋純電驅動總成:自帶獨立「電控單元」的「P4電機」動力總成。

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平行軸布局的混動專用變速器工作原理示意圖

前橋的混動總成,我們在此前的内容中詳解過,主要偏向『日系省油』的風格,讓人聯想起「本田i-MMD混動系統」和「比亞迪DM-i混動系統」。

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長安CS75 PHEV(2018款)混動系統結構解讀示意圖

而加入後橋的「P4電機」後,其基本結構就與目前「長城檸檬DHT混動系統」相似(注意:不是『相同』)。故此,整套混動系統的基本邏輯是:

1. 前橋混動總成兼顧燃油經濟性,「P3電機」純電驅動為主,「P1電機」負責補電,「發動機」主要負責增程和巡航;

2. 後橋純電驅總成則是兼顧性能,「發動機」 「P3電機」 「P4電機」構成『三擎四驅』的性能模式,在急加速時提供澎湃動力,同時具備更大的扭矩。

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同為『三擎四驅』但有所不同

這裡岔開提一句「長安CS75 PHEV」(2018款)上的這套『三擎四驅』與當時同期的「比亞迪唐DM」(2018款)的結構不同,「第三代DM混動系統」主要靠「發動機」前端的「BSG電機」(25kW的P0電機)保電,而擁有「ISG電機」(P1電機)的「長安CS75 PHEV」(2018款)理論保電能力更強,結構也更加複雜。

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長安CS75 PHEV(2018)混動系統參數(僅供參考)

站在今天來看這套混動系統,我個人覺得最需要提升的整套混動總成的集成度,換言之就如目前大部分「DHT」會将「DCDC系統」和「電機控制器」整合在整個動力模塊中,達到減小動力總成的體積、減少重量、提升傳動效率等作用。可惜的是,目前「藍鲸iDD混動系統」暫時沒有用上這套混動結構(确切說是這套系統的優化版)。

我似乎悟了!

《離騷》有雲:路漫漫其修遠兮,吾将上下而求索。

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兩種不同類型的混動技術路線

若要追溯長安汽車在混動技術方面的探索,大緻可以從2012年開始,晃眼亦是十餘載,長安汽車似乎仍在各種混動技術路線的漫漫長路上,上下而求索。不知道長安汽車在與蔚來汽車、比亞迪汽車、華為和甯德時代等,各種同業、異業的探索合作後,是否仍能保持着當年通往『香格裡拉』的初心。最後,就在我初步梳理完「長安藍鲸iDD混動系統」時,腦中忽然有了一個大膽的猜想:擁有軍械制造背景的長安汽車,是不是正在醞釀混動的『雙平台戰略』呢?

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