单挡&多挡 | 吉利雷神 混动“老炮儿”的演进之路

10月30日,吉利举办了全新一代雷神超级电混发布会,带来了雷神EM-i超级电混, 在雷神智擎 Hi·X和雷神电混8848的基础上,进一步优化了系统效率和用户体验。在发动机、变速箱和智能控制系统等方面也进行了全面的优化。

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发动机方面,采用的是46.5%热效率的1.5L发动机,这款雷神EM-i超级电混发动机有这么高热效率的原因是因为采用了新的燃烧系统,叫“驭风火龙卷”延续了之前的雷神驭风燃烧系统的理念。

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其是通过采用“鸭嘴”式大倾角气道、Mask结构导气、气流仿形活塞顶等独有设计,将缸内气流运动分解成生产、运输、转化、使用四个环节,进行系统高效控制。

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同时基于气流设计物理边界,结合斜挤气燃烧室结构设计,让燃烧速度提升20%以上,压缩比控制精度提升35%,最大EGR率接近30%。

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搭配其高效智能的热管理系统,还可进一步提升发动机整体能效,这款发动机拥有三层水套设计,可实现发动机精确分区冷却,在达到超低热容同时,水套容积缩小30%,让暖机速度更快,油耗更低,同时采用超级不锈钢EGR冷却管,耐卤腐蚀,对油品适应性强。

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电驱方面,EM-i超级电混将“纯电11合1”理念导入电混领域,E-DHT 11合1混动电驱结构更紧凑,重量更轻。 这款E-DHT 11合1混动电驱集成了P1+P3电机、P1+P3电控、碳化硅无级升压模块、VCU、TCU、PDU、传动系统、TMS热管理系统以及G-TCS主动防滑系统等十一大核心部件 ,实现了超高集成,整体结构更为紧凑的同时,减重达到13.5%。

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电控方面,首次采用IGBT和SiC的T-pak单管“混碳”方案,让PCM效率达到99%。通过SiC升压,保证了满电亏电的一致性。

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电机方面,定子是由I-Pin改的双端X-Pin扁线绕组最高效率可达到98.02%,系统综合效率最高达到92.5%。转子采用一体式转子轴,实现齿轮与电机轴一体成型,通过高精准喷淋油冷技术,让换热效率提升20%,温度均匀性提升18%,做到高效油冷。

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这款E-DHT 11合1混动电驱通过双电机智能寻优控制,控制P1、P3电机与发动机之间的转速和扭矩,来实现平顺丝滑的动力响应,中低车速优先使用纯电或串联,充分发挥P3电机性能优势。 高车速采用并联控制,发动机驱动为主,P1电机辅助调节,提升动力输出和发动机直驱节油优势。

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01. 雷神混动:你也听过我的故事

其实从2005年~2007年(MHEV)。 (PHEV),重点研究定轴式机电耦合系统和单电机架构。2009年~2011年吉利继续深入研究PHEV技术,开始涉及行星齿轮式机电耦合系统。

2010年,吉利收购沃尔沃,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。该系统覆盖HEV、MHEV和PHEV全混动技术,采用定轴式机电耦合系统。

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​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。CHS混动系统采用行星齿轮式机电耦合系统,绕过了丰田的专利。

2018年,“吉利ePro混动系统”(定轴式机电耦合系统,P2.5单电机架构)第一款车型量产上市,同年,“吉利ePro混动系统”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。雷神动力的提出,标志着吉利在混动技术方面已经形成了完整的规划和布局。2023年,吉利又发布了新一代雷神电混 8848,通过先进的电混引擎BHE15 Plus和三挡变频电驱DHT Pro,构筑了坚实的技术壁垒。图片

吉利目前的混动体系就是以雷神混动技术为核心,主要以DHT为母体。由1.5T/1.5L发动机搭配三挡DHT及单挡DHT变速箱。通过不同的发动机配置,电池配置,电驱配置来实现不同车型的插电和混动应用。 这次新发布的EM-i就是由1.5L发动机搭配单档E-DHT的构成,此前的EM-P是由1.5T发动机和三挡DHT组成。

图片混动车低油耗、长续航的期待,同时还要具备更强的动力性能、更高的平顺性和静谧性,当然还要有更具竞争力的价格。雷神EM-i和EM-P正好把这些要求全占了!

图片早期为了满足主流消费群体对混动出行的期待,吉利品牌先后推出了雷神智擎Hi-X油电混动(HEV)与超级电混(大里程PHEV)两大混动技术。 旨在覆盖从A0级到C级的各种车型,并支持HEV、PHEV、REEV等多种混动架构。

但早期的雷神智擎 Hi·X主要使用的是1.5TD DHE15三缸发动机,尽管热效率高,但因消费者对三缸发动机的接受度较低,导致市场反响平平。此外,DHT Pro 三挡变速器在换挡平顺性方面也存在问题。当然吉利也听取了消费者的意见,此后的雷神电混8848混动专用发动机 BHE15 Plus就是基于原有的BHE15发动机改进而来,实现了更高的热效率,同时保持了四缸结构,解决了消费者对三缸发动机的顾虑。

图片整体采用了深度米勒循环、350bar高压燃油喷射系统等技术,提升了燃油经济性和动力性能。新的雷神电混三挡变频电驱也继承了DHT Pro的基本结构,但在软件控制逻辑上进行了优化 ,提高了换挡平顺性,减少了顿挫感。依然具备全速域并联、20种工作模式等特点,但整体体验更加流畅,搭载于银河系列的 L6 和 L7。这其中领克 07 和 08 上的 EM-P 则更为特殊一点,这俩搭载的是DHT Evo 电驱变速箱,将雷神电混的行星齿轮换成了平行轴方案,从而获得更高的动力传递效率,高速状态下的动力响应也会更好。回顾 吉利动力的发展历程,其实就是中国汽车工业自主创新的一个缩影,从依赖外部技术到实现全面自主研发的转变。好,聊完了吉利的雷神动力,下面我们在好好聊聊吉利雷神混动的母体“混动变速器”的基本逻辑以及演进方向。

02.“DHT”混动教母上文其实也强调过吉利雷神混动是以DHT为母体,这里的“DHT”( Dedicated Hybrid Transmission )是指“专用混合动力变速箱”这一系统主要由双电机、三挡变速器、电控系统组成,其中 P1、P2、P3、P4电机主要是依据功能和位置的不同来区分的。

P1电机的位置位于发动机前端传动带,通过传动带和曲轴相连,主要功能是控制发动机启停调节发动机转速提供动力补充,但是无法单独驱动车辆。P2电机的位置位于离合器后变速箱前,主要功能是以纯电驱动车辆制动能量回收,可实现短距离的纯电驱动。P3电机的位置位于变速器的输出端,主要功能同样是以纯电驱动车辆制动能量回收,不同是纯电驱动更直接,动力回收效率更高。P4电机的位置与发动机不在同一根输出轴,通常位于后轴,主要是实现四驱功能。

纯电模式: 电池供电,电机单独工作。串联模式: 发动机带动电机发电,电机驱动车轮。并联模式:发动机和电机共同驱动车轮。发动机直驱模式: 发动机通过变速箱直接驱动车轮。能量回收模式: 松开加速踏板时,电机进行能量回收,为电池充电。DHT Pro,是集成双离合器,双行星排设计,内含P1电机组(集成双离合器),P2电机组(集成双行星齿排),提供三个挡位。轮端最大扭矩4920Nm,扭质比41N·m/kg,轴向长度354mm,重量(包含PCM和油)120kg,采用扁线双电机系统,PCM内集成逆变器+TCU,集成度高,结构紧凑,ECU模块支持OTA升级。

图片在DHT Evo系统中,P1电机主要用来发电,集成了换挡机构,通过双行星齿轮组实现三挡变速,双行星齿轮组不仅能够实现功率分流,还可以提供不同的传动比,提高系统的整体效率。其换挡机制是通过2组离合器和2组制动器实现的3挡变速。

图片一挡:动力从后排太阳齿轮进入,通过前排行星架锁死,从前排(外)齿圈输出。 二挡: 动力从后排太阳齿轮进入,通过前排太阳轮锁死,从前排(外)齿圈输出。三挡:动力从后排太阳齿轮进入,通过C3离合器闭合,两个行星排的太阳齿轮转速相同,实现速比的传动。

图片DHT Evo,是将行星齿轮换成了平行轴方案, 搭载的P1+P3电机 ,EV 最大轮端输出扭矩4000N·m,最大综合扭矩超4920N·m,重量(包含PCM和油)138kg。除了赋能整车动力性外,电机采用超薄低铁耗高强度硅钢片,高磁能积磁钢,电机高效区(>90%)占比96%能有效提升整车续航。

图片在DHT Evo系统中,P1电机负责启动发动机、发电,以及在全功率输出时参与驱动。它会根据用电需求与发动机工作状态动态调整发电量,确保发动机以最省油、最安静的方式发电。

P3电机则负责直接驱动车辆,在日常驾驶中,它支持车辆进行纯电驱动,车辆滑行或减速时,则执行动能回收,为动力电池充电,由于 P3 电机无需经过变速器,而是通过减速器直接驱动车辆,功率提升后纯电驱动更高效,能耗更低。发动机启动时或换挡时,P3电机也会进行补偿,实现无感启动和更流畅的换挡,加速更线性。再回到上文提过的单挡E-DHT,其实这算是吉利一个涉及技术更新和成本考量的决策。吉利这次主要是针对10万左右混动车的市场需求,这个价位的消费者往往更在意油耗动力次之,多挡到单挡的转换能带来更好的燃油经济性,就比如,吉利的星舰7在WLTC工况下的馈电油耗仅为4.85L/100km,相比之下,采用三挡的银河L7油耗为5.23L/100km。除了油耗还有就是这对于成本控制较为敏感的车型来说是一个重要优势。

03. 混动的终极方向在哪最开始发展混动的目的,是在纯电车和纯燃油车之间提供平衡。所以最初混动技术被设计为一种过渡技术,随着技术的进步和市场需求的变化,混动技术已经获得了显著的发展和市场的认可。当前阶段,混动技术以不再是简单的过渡技术了,而是一个具有长期发展潜力的成熟技术。

作为电动化技术路线的关键补充, 2023年国内PHEV(插电式)、EREV(增程式)和HEV(纯电)销量合计 同比增长53%,另外,根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,到2025年,混动(包含增程)新车在传统能源乘用车中的比例预计将超过50%。当然也有观点认为插电式混合动力汽车的传统构件最终会被省略,从而演变成增程式。 个人觉得 其实大家不看好混动技术的原因,是因为增程大电池与后驱结构可以完美适配纯电平台的特点,混动技术不利于纯电平台开发, 但支撑这个理论的 前提是 把 增程与混动作为纯电的过度技术来发展,如果是这个理论体系下那最好的过度一定是增程,但最终形态一定是纯电。

那混动会不会有其他的发展路径呢,或者它的终极发展方向在哪里,首先就是油耗上,无论增程还是混动都是需要高速行驶时,电机需要长时间高转速运作,电量消耗显著。这导致增程车在高速行驶时的油耗较市区大幅上升,往往高出2倍以上。其次增程的所有工况插混都具备,但是插混还具备增程所没有的并联和直驱,这可以很好的应对动力不足以及高速行驶耗电大的弊端。所以可能会有多种技术路线并存,同时具备经济性、高性能以及多工况的特点,也可能结合其他储备资源就比如氢燃料插电混合动力系统,此前10月14日在巴黎车展上雷诺的氢电混动Embleme概念车就有展出,。雷诺表示,紧凑的 40kWh 电池组和后置 158千瓦的电动机,外加30kW的燃料电池可以进一步增加约 350 公里(217 英里)的总续航里程。无论哪种技术路线,最终的目标都是实现更高的能效、更低的排放和更好的用户体验。