从混合动力技术的“发展史”看长城Hi4:“减法真伟大”

如果回忆一下生活中我们第一次学习数学的时候,相信大家都会有感同身受的印象,那就是学加法远比学减法容易。

从科学的角度来看,“加法比减法容易”确实是有逻辑支持的。大多数人认可的逻辑是加法是最简单的组合,不需要比较加数和被加数的关系。但是减法需要在一个系统的维度上比较被减数和子树的两组数,这就涉及到被减数、子树和差这三组数之间的关系。所以减法显然很难做加法。

同样的逻辑不仅限于数学。在实际生产生活中,尤其是在技术应用领域,“加法比减法容易”。比如我们可以举一个新能源混合动力汽车的例子。

两档DHT用于插混哈弗大狗二代

PHEV插电式混合动力刚开发的时候,基本定义是“城市短途用电,长途出行用油”,所以它最初的配置是在内燃机的传动系统之外并联一个单个P2/ P3电机的混合动力系统,依靠城市充电桩和电池来满足纯电动/混合驱动的需求。

此时的混动系统只有一台电机,只能在发电和放电之间选择。说有电容易。一旦喂饱了,问题就出来了,因为混动系统和电池占用的重量更大,使得整车油耗甚至高于传统燃油车,得不偿失。

为了解决这个问题,聪明的工程师第一次开始做加法。

如果一个电机不能工作,那么再增加一个电机,一个负责发电,一个负责放电,再配合一个高效的能满足各种工况需要的串并联方案。有段时间,混合动力系统开始遍地开花,比如丰田THS,本田i-MMD,比亚迪DM-i,还有吉利,奇瑞,长城自己的多挡DHT。虽然两者的具体技术专利差异很大,但本质上都是加法的产物,即双电机串并联混合动力配置;并且所有的硬件都集成在前轴上,实现两个驱动的空间最优解。

使用双速DHT的哈弗H6插值

与传统的单电机混合动力相比,双电机串并联混合动力配置在油耗上明显表现更好;但唯一的问题是,因为电机多了,成本就高了,车就变贵了。

这还不是全部。燃油车有四驱吧?混动车当然不能只有两驱,那么在这个两驱上怎么做四驱呢?

第二次添加又来了。为了使后轮轴满足混动需求,增加第三电机P4驱动电机,或者直接增加机械式四驱轴,即可实现混动四驱。

比如丰田的混动四驱E-Four,本田的i-MMD锐界混动四驱,比亚迪的四驱DM-i,DM-p,甚至长城威品牌之前用的四驱DHT-PHEV也是这么做的。

问题是,增配确实实现了四驱,但是多了一个大功率电机,电控、线缆、冷却管等一大堆配件,还是一套机械传动系统,成本增加了。消费者觉得车比较贵,买不起。

陆丹蓝的四轮驱动DHT-PHEV

你会做减法吗?例如,它仍然是一个两驱混合动力电机,但如果你把它们分开,有一个前轴和一个后轮轴。只要电池还在充电,就不能是四驱吗?

理论上可行,但技术上做“减法”肯定比做“加法”难。在长城汽车于3月10日发布“Hi4”智能四驱电动混合动力技术之前,还没有其他厂商涉足这个全新的领域。

因此,长城“Hi4”智能四驱电动混合动力技术也是中国人在新能源混合动力技术领域的“世界第一次”。

具体来说,长城的想法其实很简单。依然基于大家熟悉的双速DHT串并联深混动配置。没必要增加成本。只需在P3位置拆卸传统的前桥TM驱动电机,并将其放在后轮轴的P4位置。此时,后轮轴将有动力,四轮驱动将可用。

同时这套系统本质上是两台电机串并联的深度混动,重量没有新的增加,油耗也很低。

长城的工程团队还做了一个附加题,不仅没有增加成本,还降低了成本。对了,之前二档DHT的离合器换成了更平顺更便宜的2AT。

长城汽车全新Hi4混合动力发动机+变速器

这是长城在发布会上喊出的口号,“四驱的体验,两驱的价格;四驱的性能和两驱的能耗。”

当然,Hi4的“减法”逻辑在技术上是有缺陷的。一开始我们说一个电机只能选择发电和放电驱动两个主要任务中的一个,而要满足串并联深度混合的需求,就需要双电机来保证底部。

Hi4将P3位置的TM驱动电机从后轮轴的前桥双电机移至P4位置后,前桥只有一个GM电机,主要负责发电。前轴的电驱动呢?

长城汽车全新Hi4后驱动模块总成

这时候就体现了长城,这个做减法的“学霸”。长城的方案是将之前二档DHT的通用电机放在前轴上P1的位置,在P2的位置进行优化布局,既保留了发电能力,又具有驱动前轴的功能。所以Hi4在动力充足的情况下可以实现100%纯电动四驱,或者动力充足的情况下,不仅前后双电机发力,发动机和电机也可以在前轴发力,实现三机四驱,性能破解。

但是通用电机从P1位置移到P2位置的代价是发电能力会相对减弱;这又导致了另一个新的BUG。电量充足的时候,Hi4很强。如果动力不足,能否维持四驱是个问题。

为了弥补进给条件下的发电问题,长城还准备了继任者,就是发动机有两个直驱档。根据长城官方提供的信息,通过对两个直驱档传动比的优化,Hi4可以由发动机直接驱动,最低时速20公里。此时即使电池组充满电,前轴的动力也是由发动机提供的,多余的动力可以转化为电能供后轮轴的驱动电机使用,也就是说,只要车速达到20公里每小时的门槛,即使电池组。

哈弗小龙MAX

所以经过一系列的技术优化,Hi4唯一的问题就是在补给条件下,时速低于20公里时的四驱维护。理论上,如果动力不足,速度不足,Hi4此时只能维持单前驱或单后驱的两驱模式,具体取决于工作模式。

就目前的结构来说,这个问题确实是无解的。但本质上,由于PHEV车型本身具有维持电力的能力,借助电控软件算法、行驶过程中的过剩发电、原地怠速发电和动能回收能力,Hi4实际上可以根据车主需求提前将电力维持在某个较高的位置,可以避免因电力不足而将四驱改为两驱的尴尬。

所以最后总结一下,长城通过系统层面的“减法”,创造了具有历史意义的前后轴双电机串并联的四驱配置,不仅为人类混合动力技术的发展指明了新的道路,也为后续大量新车型提供了“四驱体验、两驱价格”目标的技术可行性,为长城汽车众多品牌在车市获得更大竞争力提供了硬支撑。

此外,与主流的传统双电机混合动力技术相比,新Hi4由于将质量大、占用空间大的电机从前轴移到了后轮轴,因此具有更完善的50:50轴荷分配,在安全操作、道路通过性等综合实力上实现了对传统汽车的全面超越,能够为消费者带来“更经济、更远、更安全”的驾驶体验。

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