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厚积薄发的「雷神智擎Hi·X混动系统」
2022-01-14 08:55:35  电动邦 邦老师  

如果说2021年搭载「比亚迪DM-i混动系统」的车型是混动汽车市场最热门的车型,那2021年底上市的吉利「星越L Hi·X」则是年末的重磅炸弹。

2021年12月25日上市的星越L Hi·X

「星越L Hi·X」作为搭载了吉利汽车最新一代混动系统的车型,可谓意义重大,今天我们就来聊聊吉利汽车的混动系统。

「雷神动力平台」:战略明确,『节能』+『纯电』并行

雷神动力平台

将时间拨回到2个月前,2021年10月31日吉利汽车发布了核心为『智能吉利2025九大龙湾行动』战略,其中「雷神动力平台」引起了我的重点关注,该平台包括四大模块:

 

  1. 「高效引擎」模块指的是一套高度平台化、通用化、经济性高且动力强劲的「发动机」产品矩阵,包括1.5TD/2.0TD系列「发动机」;

 

 

  1. 「高效传动」模块指的是基于7DCT(7速双离合变速器)平台推出的高扭矩、高效率和高性能的「变速器」产品矩阵;

 

 

  1. 「E驱」模块则是基于400V和800V纯电架构所打造的一套高效、可靠的定制产品和工程解决方案;

 

 

  1. 「雷神智擎Hi·X」模块则是我们本系列最为关注的混动系统,其包含「DHE15」(1.5TD混动专用发动机)和「DHE20」(2.0TD混动专用发动机),以及「DHT」(1挡混动专用变速器)和「DHT Pro」(3挡混动专用变速器)。

雷神智擎Hi·X混动系统

该混动系统可覆盖A0级至C级的全部车型,并支持HEV、PHEV、REEV等多种混动架构。而文首所提到的「星越L Hi·X」则是搭载了「雷神智擎Hi·X」混动动力总成(「DHT Pro」+「DHE15」),后文我们会展开分析。

雷神动力平台说明

总之,「雷神动力平台」的四大模块从『极致节油的内燃机』到『更高效的传动变速器』,从『更为智能的混动平台』到『智能高效的纯电解决方案』,走得是从『节能』到『纯电』的路线,延用着『两手抓,两手都要硬』的并行、递进发展逻辑。优点是步步为营,缺点就是前期投入的巨大,这里我们不展开谈行业和成本,本文主要聚焦在「雷神智擎Hi·X」的混动技术上。

「DHE15」混动专用发动机:广告法根本拦不住

荣获『中国心』2021年度十佳发动机的DHE15

吉利汽车的「雷神智擎Hi·X」来势汹汹,首当其冲的就是这枚由全球近500人的工程团队历时5年打造的「DHE15」(1.5TD混动专用发动机)。从官方给到的参数数据来看,「发动机」最高热效率达到了惊人的43.32%,超过了先前刚打破记录的「比亚迪骁云发动机」(1.5L)系列的43.04%。「DHE15」在5500rpm达到最高功率110kw,在2500~4000rpm转速区间可持续达到225N·m的峰值扭矩。采用13:1的高压缩比,实现『深度米勒循环』。

DHE15的关键技术特点

而这枚「混动专用发动机」之所以能突破广告法,拿下多项『第一』的原因在于其采用了『高压直喷』、『增压中冷』、『深度米勒循环』和『低压EGR』等技术,我们举其中的几个点解释一下:

『低压EGR』:「DHE15」采用了低压水冷「EGR」技术,利用双传感器瞬态控制技术实现闭环「EGR」控制,据说这项技术拿下中国汽车工业科学技术进步奖一等奖;

『增压中冷』:「涡轮」使用了「电子执行涡轮」(E-actuator),确保「内燃机」和「涡轮增压器」之间的相互作用能达到最佳平衡状态,实现高执行速度和精准的增压管理。「电动执行器」能够在瞬间达到最佳的排气门位置,确保泄压最小化,从而实现快速增压。其结果就是实现了非常良好的同步响应效果;

 

  • 『深度米勒循环』:通过优化「燃烧室」结构和进排气门角度,并优化「滚流」方面的关键「masking」参数设计。优化进气门座圈的尺寸公差,从而实现「滚流」和「流量」的提升。最终效果上来看,最大滚流比提升了80%,「上止点」(TKE)提升120%,从而实现最大的功能转换效率;

 

 

  • 『高压直喷』:超过350Bar的『高压燃油喷射系统』配合『高能脉冲电晕点火』加快了缸内稀薄混合气体的燃烧速率,使得缸内燃烧过程更加高效和清洁。

 

吉利雷神动力DHE15

除此之外,「DHE」系列还拥有17L电控可变排量「机油泵」、电子「水泵」,电子「真空泵」等电气化附件,相比传统复杂迟缓的机械附件,在混合系统中可以进行全面升级,无论在响应速度、控制精度上和热管理上进一步优化,提升「燃烧系统」效率和控制环境。总之,从官方给到的资料上看,我们只看到一个字——强!

「DHT Pro」:3挡「混动专用变速器」

雷神智擎Hi·X 的DHT Pro

而「DHT Pro」作为「雷神智擎Hi·X」另一大核心,则是首个量产的3挡「混动专用变速器」,「DHT Pro」的基本结构是将两个「电机」、「变速器」和「电控制器」等组件高度集成,重量为120kg,官方宣称「DHT Pro」的最大输出扭矩可达到4920N·m!换算为『扭质比』为41N·m/kg。

雷神智擎Hi·X 的DHT Pro结构示意图(个人理解)

从目前拿到的资料来分析「DHT Pro」,我们可以确认几点:

「DHT Pro」与「本田i-MMD混动系统」这类的定轴式混动系统不属于一类;

回顾一下功率分流,大家觉得是哪一种呢?

「DHT Pro」不同于「丰田THS混动系统」的单排「行星齿轮组」,而是通过两排「行星齿轮组」的设计布局了3挡变速机构,但还是没有逃开「功率分流」的基本逻辑,与丰田的混动技术有渊源(后文会寻根);

DHT Pro结构爆炸示意图

或许你和我一样会想到「通用Voltec混动系统」,不过,从吉利汽车发布会上的爆炸图来看,「DHT Pro」的两组「行星齿轮」共享中心轴,而「通用Voltec混动系统」是两组独立的「行星齿轮」,所以也是有着结构上的区别。  

DHT Pro的多种工作模式

「DHT Pro」与其他「混动专用变速器」一样——纯电、串联、并联和动能回收的『老四样』工作模式必不可少,而其最大的结构特点便是『3挡变速』。目前还没有特别准确的官方资料,等有了资料,我一定为大家补上原创图片。不过,「DHT Pro」的结构特点也带来了一些与众不同的功能特性,比如:

DHT Pro示意图

弹射起步:「DHT Pro」也可以通过「离合器」匹配1挡大速比,来实现『弹射起步』,提升起步的加速能力;

低速并联:在时速20km/h以上,即可在如此低速的情况下让「发动机」介入,快速进入并联模式,其中的好处,我们此前已经解释过了,这里不展开赘述;

高速提速:80~120公里/小时加速时,释放60%的储备功率,解决了部分混动车型,高速后段加速性能不理想的问题。

总结起来一句话:「DHT Pro」的设计核心方向是『全速域全场景的并联』。通过「DHT Pro」长期保持「DHE」(「发动机」)在高效区间工作,并扩大「发动机」在整套系统中的作用。

部分混动系统参数对比表

由于「雷神智擎Hi·X」的部分部件参数数据尚未透露,我也没有切实地体验过(通常是拆解)这套混动系统,所以,想要进一步了解的朋友,可以关注这个专栏,我们会持续更新。就目前的所获得的信息来看,「雷神智擎Hi·X」绝对算是走在了混动技术的前列,我觉得吉利汽车2022年要最需要解决的问题可能是『产能』。

『GHS』:我们的爱,过了就不在回来?

关注本专栏的朋友是否还记得,我们在『Px电机架构』中的「P2.5电机架构」中,曾提到过的吉利汽车的另一套混动系统——「吉利GHS1.0混动系统」(又被成为「吉利ePro混动系统」),这套系统在2018年首次亮相,并首先搭载在「缤越」、「星越」、 「嘉际」、「博瑞」和「帝豪GL」等车型上。此后,领克家族同样搭载了「吉利GHS1.0混动系统」。

吉利GHS1.0混动系统结构示意图

「吉利GHS1.0混动系统」最显著的结构特点是将「电机」则直接布置在控制偶数挡位的「C2离合器」与「变速齿轮」之间。故此,「C1离合器」控制1、3、5、7奇数挡位,「C2离合器」负责控制R、2、4、6偶数挡位,从而实现了多种驱动形式,属于比较纯正的「P2.5电机架构」。

image016.gif

吉利GHS1.0混动系统工作原理(动图)

纯电模式:在纯电模式下,两个「离合器」都断开,即「发动机」与「变速器」彻底断开,「电机」由「电池」供电,直接通过「变速器」的偶数轴输出到「车轮」上。此时,整台车就成了一台搭载了3挡「变速器」的纯电动车;

串联混动模式:此时,「变速器」会根据当前的动力请求和「电池」的电量等条件,自动选择合适的挡位,「电机」仍是驱动汽车的动力源。当车速达到一定区间时,「C2离合器」在「行车电脑」的控制下耦合,进行动能回收;

串联输出模式:此时,「发动机」与「电机」串联共同输出动力,发挥整套动力系统的全部能力,且「电机」的转速可以不受发动机限制;

发动机直驱模式:在高速巡航时,车辆对动力要求较低,此时「发动机」在高效区间运行,所以,系统将断开「C2离合器」,耦合「C1离合器」,让「发动机」直接通过「变速器」来驱动「车轮」。

搭载雷神智擎Hi·X的星越L Hi·X

其实「雷神智擎Hi·X」也可被称为『吉利GHS2.0混动系统』,只是与「吉利GHS1.0混动系统」相比,两者在结构上却有着本质的架构区别:

「吉利GHS1.0混动系统」属于「定轴式机电耦合系统」(单电机+7DCTH);

「雷神智擎Hi·X」却走上了「行星齿轮式机电耦合系统」的混动技术路线(双电机+行星齿轮组』)。

雷神智擎Hi·X未发布前,其实还是叫GHS2.0

或许你会问,为什么吉利汽车会在两种混动架构上摇摆,那就要追溯一下这段历史了:

2005年~2007,吉利开始研发混动技术,暂定研究方向是MHEV;

2007~2009年,吉利探索PHEV混动技术,首先涉及的是「定轴式机电耦合系统」和「单电机架构」;

2009~2011年,吉利继续探索PHEV混动技术,并开始涉及研究「行星齿轮式机电耦合系统」;

吉利ePro混动系统(吉利GHS1.0混动系统)部件示意图

2010年,收购沃尔沃,并于次年与其合作研发基于「Drive-E 1.5T发动机」技术的「吉利ePro混动系统」(覆盖『HEV+MHEV+PHEV』全混动技术的「定轴式机电耦合系统」);

绕过了丰田专利的CHS混动平台

2014年,吉利与科力远成立CHS合资公司(吉利控股),开始研发「CHS混动系统」(「行星齿轮式机电耦合系统」)。这里要提一句:这家名为科力远的公司于2013年与丰田公司合资,成立了一家合资电池公司,专为「丰田THS混动系统」生产「电池」,也正因为这个背景,科力远获取了「丰田THS混动系统」的相关技术资料;

2017年,吉利「CHS混动系统」(「行星齿轮式机电耦合系统」)第一款车型量产上市。但在2018年,吉利退出CHS合资公司;

吉利ePro家族的领克01 PHEV

2018年,「吉利ePro混动系统」(「定轴式机电耦合系统」且是「P2.5单电机架构」)第一款车型量产上市,同年,「雷神智擎Hi·X」开始研发;

2021年,吉利统一了所有动力总成的规划,提出了「雷神动力」的动力总成名称,这里我们就回收了文章的开头。

吉利汽车旗下的历代混动系统总结表(部分)

纵观吉利汽车在混动方面的发展历史,我们可以大致将其划分为这样四个阶段:

2005~2009年,技术观察和探索期;

2010~2018年,与沃尔沃进行「定轴式机电耦合系统」的开发,成果是「吉利ePro混动系统」);

2014~2018年,与科力远进行「行星齿轮式机电耦合系统」的开发,成果是「CHS混动系统」);

2018年至今,尝试新一代混动系统的自研开发,成果是「雷神智擎Hi·X」。

此GHS已非是彼GHS

从混动架构和技术的角度,吉利汽车显然探索出了一条属于自己的道路,但在命名时就有些尴尬了。由于『GHS』代表着『吉利混动系统』(Geely Hybird System),而与沃尔沃合作研发的「吉利ePro混动系统」却获得了作为第一代批量装载的待遇。所以,当吉利退出GHS后,混动系统的名字就成了难题,好在吉利也是一家很会取名字的主机厂,于是『雷神』来了!

最后

本来想用上面那一段轶事来结尾,不过思前想后,还是来一个正经的结尾。说实话,吉利汽车在混动技术的探索历程与其他几家自主品牌非常相似,充满了曲折和艰辛,但随着「雷神动力平台」的发布,我们可以看到吉利汽车在混动技术领域厚积薄发的气势,愿我们的自主品牌能在未来的日子里,化身为翅膀,逆风翱翔。

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