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挑战混动未解之谜:长城柠檬DHT为什么有两个直驱档位?
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写在前面:本文最早写于2021年5月10日,之后对混动车的学习又有新的收获。我个人观点,无论是长城DHT还是本田iMMD等等,如果与比亚迪的混动技术进行比较,最重要的点是要区分“插电混动”和“不插电混动”,这是所有技术的设计出发点

最近痴迷比亚迪DM-i,不可避免也常看到介绍长城DHT混动系统的相关推送,阅读/播放量过万的文章或视频我基本都看过一遍,其中全提到了长城DHT有两个直驱档位,但至于为什么长城跟比亚迪的DM-i不一样,要设计两个档位,所有车评人都语焉不详,一笔带过。 本文可能是全网第一篇挑战这个谜题的帖子 ,从不同于长城官方通稿的角度入手研究,不一定正确,但希望能抛砖引玉,与各位同样好奇的朋友探讨切磋。

专利规避?

比亚迪DM-i超级混动只有1个直驱档位,长城柠檬DHT有2个直驱档位,奇瑞鲲鹏DHT有3个直驱档位。比较偷懒的解读是,这三家为了规避专利冲突,先后做出了自家“特色”的设计。如果这就是真相,那么留给上汽、广汽等厂家的档位已经不多了,得抓紧 。

然而,我个人认为,真正的原因不在于此。

核心差异

上图是长城DHT系统的整体规划,黄色高亮部分是我标出的重点。2020年12月份,长城举办第一波DHT推广活动时,试驾车辆是哈弗H6,HEV版。

长城DHT与比亚迪DM-i最核心的差异 不是直驱档位个数的不同,也不是电池的材质、形式、大小各异,而是产品路线图不同:

  • 长城DHT匹配HEV与PHEV两种车型 比亚迪DM-i只匹配PHEV一种车型。
  • HEV不能插电,电池很小,例如哈弗H6的HEV版本电池只有1.76kWh。

而PHEV是插电混动,电池比较大,例如比亚迪宋PLUS DM-i短续航版电池也有8.3kWh。

无独有偶,奇瑞的鲲鹏DHT混动系统也匹配HEV和PHEV两种车型,奇瑞的DHT有3档直驱离合。

发动机工况分析

之所以说 产品路线图 是各种不同混动系统的核心差异,因为这是基础,是所有设计的出发点,工程师是要为产品经理服务的。本节具体深入到技术层面分析一下为什么长城DHT要设计2个直驱档位。

以长城DHT100的HEV版为例,先列一下系统关键参数:

  • 发动机——1.5自吸,净功率71kW,热效率不详。
  • 电动机——峰值功率115kW。
  • 电池包——1.76kWh,337V,5.2Ah,峰值功率70kW。
  • 发电机——预估峰值功率45~60kW。

截止目前,我还没有看到过长城这台发动机的特性曲线图,无奈,我只有用本田第三代iMMD的2.0发动机的特性曲线图作为基础,对长城DHT的工况进行分析。本田这台发动机的净功率是107kW,与长城同样使用阿特金森循环,在下面计算中,长城DHT1.5自吸发动机对应的相关工况点功率可以简单打个7折。对于混动发动机,一个重要特点为线工况,即发动机沿一根线工作,如下图中白色那根,这条线是燃效最高的点。而普通燃油发动机,其特点为面工况,工作点位于发动机满油门特性曲线下所有区域。

上面这张图是全文的重点。 我个人理解, HEV车型最大的问题是,在串联工作模式下,发电机的输出功率与车速无法完全解耦 。所谓无法解耦,是指两个变量无法单独控制。

如果发电机不管车速快慢,总处于效率最佳的中高转速点大功率发电(即解耦控制),面临的尴尬是除了给驱动车辆前进提供需要的功率,多余出来的功率很难给电池充电,原因有两点:

  • 电池容量小,才1.76kWh,也许已经差不多充满了。
  • 电池对应的1C充电功率才1.76kW,过大的充电功率对电池健康不利,瞬间也许还OK,巡航行驶时就比较麻烦。

所以,长城这套系统与其他混动都不一样的点在于,它有一个“中速巡航”的场景。借用一下吴工的视频截图(侵删),其中提到35kph以上就进入中速巡航。

下面分析一下中速巡航场景下特性图中的点:

M1点。假设时速为40kph,此时车辆前行需要10.5kW动力。如果是串联混动模式,则发动机要发出10.5kW的电需要按照白色的混动模式工作线运转在1100rpm,此点对应的扭矩是100牛米。此点的燃效对应BSFC为230那根线。(注:考虑到损耗实际可能要发11kW)

D1点。同样的燃效水平,也在BSFC为230那根线上,如果发动机直驱,则会运行在D1点,对应转速1570rpm,扭矩70牛米,同样能输出10.5kW。因为串联混动还要经过发电和电动两次能量转换,所以M1点的燃料消耗应该是高于D1点的,此时使用直驱更省油,那么就切入第一档直驱离合。

P1点。这个点是发动机最佳效率工作点。中速巡航时,如果是PHEV,串联模式下发动机可以总是工作在这点,此时发电功率为23kW。23kW功率中除了提供10.5kW给车辆电机驱动外,多出的12.5kW可以给PHEV的大电池充电。

除了中速巡航,再看一下高速巡航时发动机的工况点:

P1点。请注意此时把这个点当做一个高速巡航工况点,对应时速100kph,需要的驱动功率为23kW,如果此时HEV串联工作,发动机工作在2000rpm/120牛米。燃效落在BSFC为210那根线上。

D2点。同样的燃效水平,在BSFC为210这根线上,如果发动机直驱,则会运行在D2点,对应转速为2400rpm/100牛米。与中速巡航时同理,这个点直驱会比串联更省油,此时切入第二档直驱离合。

特别说明,上面图中的各点及功率值是以本田的发动机为例进行的说明,不一定非常精确,为的是解释清楚逻辑。

本田iMMD及日产e-Power

我前面提到的长城因为HEV车型发电机功率与车速无法解耦而设计两档直驱,肯定有读者会用本田和日产为例进行反驳:

  • e-Power是HEV车型,没有直驱,完全处于串联模式工作。 
  • iMMD最早是HEV车型,只有1档高速直驱,其他情况处于串联模式工作。

其实,我认为这两种车型的发电机输出功率与车速也是无法完全解耦的,因为大家都是小电池。只不过这两个产品的发动机燃效实在是做得太高了,人家的串联模式或许在中速也能做到比直驱省油!也有可能在权衡系统复杂度后,本田和日产不在乎省这点油(据长城介绍中速直驱可以节省3-5%燃油)。

e-Power值得特别说明,这是个非常有特色的混动系统,其定位是小型车及经济型车,例如Note和轩逸。所以,我猜日产没有过多考虑高速及高功率工况,连高速直驱都没设计,日版Note使用的e-Power系统电机最大功率是85kW,最高转速10000rpm左右。e-Power的发动机燃效已高达可怕的50%(待量产)。

DHT与DM-i哪个好?

这绝对是个引战的话题,所以我就不下明确结论了 。长城的DHT是“一机两吃”:红烧和插烧;而比亚迪DM-i只有插烧。

长城的王牌车型哈弗H6因为是油车的底子,所以改成PHEV有较大难度(例如:CRV插混油箱只有26L)。但改成HEV车型后,油耗可以降到5L以下,符合双积分政策下“低油耗乘用车”的定义,所以HEV动力系统对于长城来说不可或缺。

比亚迪一路走来,只专注于PHEV插电混动。

HEV车型不能上绿牌,无补贴,需缴购置税;PHEV车型可以上绿牌,有补贴,免缴购置税,在双积分政策中是正积分(可以卖4000元+)。从制造成本上看,HEV的电池小,成本应该占优,但是综合考虑所有成本,或许两者的差距也没那么大。

孰优孰劣,让市场来判断吧。

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