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长安启源数智电驱:插电混动的三条进化准则

2023-03-08马爽

汽车与运动 2023年12期
关键词:混动电池发动机

马爽

1 悬浮式中控台设计讨巧,进一步提升储物空间

2 长安启源搭载的这套插电式混动系统无论是高热效率混动专用发动机还是双电机架构电混系统都具有较高技术水平

一款默不作声的紧凑级家用型轿车,长安启源A05,瞄准这块竞争最激烈的市场发起进攻,思路之清晰,方向之正确,令人侧目,一举夺得2023年度十佳“中国心”。

油电同能,真电“反微混”

比亚迪秦所搭载的DM-i混动系统,实际上是真正打响“油电” 平价第一枪的,也是比亚迪真正成功的关键。整套系统效率高、成本低,可以下放至10万元级别市场,实现所谓的新能源“降维打击”。许多主机厂看到了这块市场销量的红利,也想将自己的产品吃上规模效应这块蛋糕,推出的车型层出不穷,但都无功而返,最关键的一个原因,是没有找到真正的“油电同能” :一款真正成功的插电混动产品,需要大电机、大电池,市场已经验证了这一逻辑。电能的动力与续航必须向电动车市场看齐,发动机在新的历史使命下,实际上是弥补电动车短板的。“超级混动”未来将向着发动机“反向微混” 进化的,因此发动机不能喧宾夺主,因为那是HEV要思考的事情。

之所以称之为发动机“反向微混”,是顺着混动的发展趋势来判断,最开始由48V的微电混,到P1、P2的强电混,再到后来大电池的更强电混,电驱逐渐向主要动力形式过渡。未来发动机真正要向当年的48V电机一样,扮演更轻的角色,反向“微机混”,成为动力系统最为关键的零部件之一。

1 作为一款紧凑级轿车,启源A05拥有修长的车身线条

2 车头部分的设计也采用了小隔栅的元素,展现性能源车辆属性

长安启源A 0 5 搭载了70km/145km(CLTC) 的纯电续航(14.6kWh/16.4kWh电池),1.5L的DHE(混动专用发动机),更为关键的是,这款车搭载了超高效率的10层Hairpin扁线电机技术,与纯电领域特斯拉率先引入的核心电机技术一样,成为全球首个应用10层Hairpin扁线技术的混动车型。混动总成的驱动电机峰值功率可以达到158kW,功率密度达到7kW/kg,最高效率达到97.8%,效率90%以上区域超过90%。这套电驱系统不仅远胜同级别明星车型,更是越级吊打纯电主流车型,真正实现油电平价,油电“同能”。

电机层数的增加,能够有效提升材料利用率,达到更高的功率与效率,但是对设计、制造是成倍规模的挑战。电磁性能、功率特性、效率開发、NVH、热管理等难度都成倍增加,必须拥有电机行业最顶尖的人才团队、最完整的开发体系才能实现。

举个例子,一般8层电机需要7~8台伺服电机,配备一套机器人+一套影像设备,而10层电机需要13台伺服电机同时工作,配备两套机器人+两套影像设备,成本成倍提升。

先进的油冷与热管理技术,使得混动车型真正可以与纯电车型比电驱。集成式电机/齿轮注塑喷油管、油泵转速与车速解耦,按需动态喷油,油泵功耗降低23%。行业首创的电驱恒温系统通过智能温控阀实现内外循环,精准温控,快速调温,让油温始终处于60℃高效区,充分发挥10层电机性能。该系统使用定子喷淋和转子甩油的双重油冷,在高温环境工作时,电机性能不衰减。日常工况时,系统效率最优,能耗更省。

集成设计,“零部件”化

混动的DHE,“放卫星” 式的峰值数字不是目的,集成效率才是关键。当前的技术PK已经进入白热化阶段,零点几个百分比的热效率提升,足以耗费开发团队夜以继日的大量努力。然而,同样是超高热效率,怎样才可以在整车上真正“开出来”呢?答案就是一个,混动总成一定要以集成设计为第一,发动机要放低姿态,“零部件化”,真正将高效燃烧传输到用户的脚下,表现到用户的油箱中。

混动DHE的一个特点,就是发动机燃烧做功可以与轮端解耦,所以再去追求热效率峰值,而不思考应用均值,就是动力开发的舍本逐末。启源A05这台1.5L高效蓝鲸混动发动机不仅秉承蓝鲸“AGILE敏捷” 燃烧理念,应用了高压缩比Atkinson循环、超高缸径行程比、4-2双出口集成排气、高滚流鱼腹式气道、350bar缸内直喷、宽域冷却EGR、120mJ高能点火等先进技术,更是搭配智能集成控制技术,将高效燃烧区覆盖到整车90%以上的工况,实现工况均值效率提升。

1 后排座椅坐垫更长角度也更贴合,为后排乘员带来更舒适的坐姿

2 多边形方向盘科技感十足,握感也更小巧玲珑

3 全车舒适性配置很多,无线充电使用起来更便捷

双电机端同时优化,开发适配混动系统的专用技术,打造混动专用集成系统。长安这套自主唯一的全球-柱组合轴承传动效率高达98.4%,优于竞品近1%,处于行业领先水准。超低离合器拖曳技术,通过片间波形弹簧、梯形分布油道降低了离合器拖曳阻力。超低搅油损失技术,利用一体式注塑油管强制对齿轮、轴承进行润滑,有效降低了搅油带来的效率损失。P1电机与离合器高度集成方案,传动系统3轴6齿可实现竞品4轴8齿的功能,体积较竞品小26%,重量较竞品轻30-40kg。

发动机+P1发电机+P3高效驱动电机的综合设计,实现开得出的更低油耗,而不是“放卫星” 式的标题文字:百公里馈电油耗低至4.58L,百公里综合电耗14.6kWh,综合油耗低至2L油以下。

跨域融合,驾控一体

好的电机,好的发动机,好的系统集成设计,都是高效强混关键技术,而混动最开始的难点,是控制。未来混动技术的决胜牌,终究还是控制。以前的混动控制难题,是如何调节电机与发动机的配比,找到最佳节油、最强动力的组合。而未来混动控制的关键,是如何思考跨域融合,实现驾控一体。还是那句话,好的动力系统应该可以开出来,应该体现在用户的脚下与油箱里。

启源A05,将4个控制单元,2个控制系统4U2S(PCU、ECU、DPEU、IBCU、BMS、TMS)智能联动,实现混动系统的高效精密协作,真正向高级智慧能量管理出发:

ECMS智慧油耗最优算法控制,动力输出的“智慧管家” :长安摒弃传统的发动机线控或点控式规则控制,创新构建基于踏板需求、实时路况及电池电量的在线动态算法,利用PMP算法进行油电系统综合能耗最低自动寻优,融合三电系统及发动机温度实时进行系统特性修正。

也就是说,一脚油下去,系统不再思考哪里是发动机最舒服的燃烧点,而是成为考虑用户需求、路况、电池电量等多个因素的“智慧管家”,时刻采集驾驶员、车辆等500多类信息,持续动态寻优,在用户实际使用场景中,可节能达6%,真正将能量聪明地管理起来。

高级智慧联动热管理,想清楚了,高效执行:动力系统五泵联动,实现电机、电控、发动机、电池、充放电多系统智慧温控,安全高效,首创集成式智能温控系统:精准控制变速器油温处于最佳工作区间,常温环境油温优于竞品近15℃,低温环境油温优于竞品近30℃;通过多泵联调,系统总处于最舒服的状态,这就是融合控制的魅力。

精密協作,功能融合,效率攀升:利用智慧电子油泵控制,常规场景下按需供油,功耗降低超过20%,极限场景主动、预先冷却控制;智慧电池温控设计在常规场景闭环冷却,电池温度始终处于最佳;低温场景一键预约加热,确保电池处于最佳工作状态,即刻出行;超低温场景自动开启电池保温加热,72小时云端监控,确保车辆可靠启动。智慧发动机电子主水泵策略加持,水泵运行与发动机转速解耦,温度长期稳定在85℃最佳温度区间,停机可持续余热利用。

懂用户与生活的关键,是动力学会驾控一体:区别于传统将扭矩作为目标的控制策略,我们直接将整车加速度作为控制目标,通过电机动态补偿扭矩与无级调节能量回收强度,让车辆不受地形、负载、甚至整车性能衰减的影响,在不同地形间流畅过渡,始终保持恒定的行驶感受,最大限度保证畅通路段高效用油、低速拥堵路段智慧用电,让油门变化率减少70%,制动频次下降60%。司机开着爽,乘客不晕车。

1 大尺寸中控屏幕集成了众多操作功能和娱乐功能 2 启源的LOGO的设计别出心裁,意味深长

3 多功能方向盘集成众多操作功能,驾驶时操作便捷 4 电子挡把不仅科技,还带来了更多灵活的储物空间

在极端场景,也可以开发出特殊的控制模式,例如长途、应急、山地与驻车充电四种场景模式,在缺油少电情况下,用户甚至可以启动应急模式,类似于手机低电量模式。利用SOC智能深放,配合智慧节电技术,调整电量分配策略,可多行驶10-15km,顺利找到加油充电补给点。

發动机/电池+双电机+串并联组合,可智慧实现20种能量流控制和转换,满足用户全场景使用,并且这种能量流的融合管理打通了能量间的隔阂,“共用身体器官”,车子可以协调地智能前行。配合云端数据,控制器可以不断地学习生长,按照用户的习惯训练控制思维,找到千人千面的系统层面解法。

混动领域仍是蓝海,或是能源动力的终极方案

各大主机厂已经在混动领域杀红了眼,长安启源A05所在的10万元级家轿市场更是惨烈血腥,但是这仍旧是一片蓝海,大有可为。

首先,大电池插电混动路线真正让中国技术走上世界台面,成为颇具特色的用车特征,这是全世界绝无仅有,可以改变能源结构的动力技术。未来国家需求、用户需求与企业需求终将高度统一起来,五花八门的动力形式也会逐渐汇聚成几条终极动力路线,真正把动力系统放到整车底盘上去,让电主导,发动机“零部件化”,跨域融合,驾控一体。显然,长安已经逐渐摸清了进化准则,开始在强者如林的国内市场大放异彩。

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