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混动技术系列 | 花小钱办大事 一文看懂长安智电 iDD 混动系统
新出行原创 · 百科

在双电机混联构型极度盛行的当下,有一家车企却「剑走偏锋」,再次把单电机并联式混动结构带回到消费者面前。

这家车企就是长安汽车,而这套混动则是—— 智电 iDD 混动系统。

面对目前混动系统百花齐放的时代,单电机并联式混动结构似乎“有些老套”。但是,它真的“老”吗? 这就让我们来一点一点分析。

该文章为混动技术系列第四篇章,本系列后续会持续更新,敬请期待!也欢迎大家共同交流讨论。以下为此前篇章链接:长城 Hi4 混动吉利雷神电混 8848比亚迪 DM-o 混动技术 

一、 少见的 P2 混动构型 

首先,先来简单讲解一下长安这套智电 iDD 混动系统的特点,它采用的是 P2 混动构型,即单电机并联式混动结构。由蓝鲸 NE1.5T 混动专用发动机、蓝鲸三离合电驱变速器、大容量动力电池以及蓝鲸 iDD 电控系统 4 大单元组成。

长安智电 iDD 混动系统

对比双电机串并联式混动系统,例如比亚迪 DM-i (P1+P3 混动架构),它的基本逻辑就是在发动机效率不高的速域区间内,以电机作为主要驱动来源;而在高速巡航工况(发动机高效率区间)下,则将驱动主力还给发动机。

在工作模式上拥有纯电、串联、并联、直驱等模式,能够应对更多的行驶场景。主打的就是省油以及经济,所以也颇受到国内以及日系车企的青睐。

比亚迪 DM-i 混动系统

而单电机并联式混动结构(P2 混动架构)的优点则是可以拥有多档变速器,多档位的调节可以让发动机随时介入车辆直驱,能够保证全程持续强劲的动力输出。

同时,还吃了一波电机响应快的“红利”,弥补发动机低速响应慢的弱势,获得比传统燃油⻋更快、更流畅的动力体验。

可以简单理解为,P2 混动架构既保留了燃油车的优秀基因,又注入了电驱动的血液,实现了两者的融合,以发动机为主,电机为辅的混动逻辑。

P2 混动架构

虽然 P2 混动架构的技术路线在国内非常少见,但在欧洲却比较盛行。

以奔驰、大众、奥迪为代表的的欧洲品牌,原本就是以内燃机为主,那么为了带来更极致的驾驶体验,在混动路线上也就选择了动力更强的 P2 混动架构。

比如奔驰的 P2-9AT 并联混动变速器、大众和奥迪的三离合器 P2-6/7DCT 并联混动变速器等等,都是为了更好的动力性能。

奥迪 A3 Sportbacke-tron P2 混动系统

不过,P2 混动架构也有着一些的壁垒以及难点:

首先需要车企拥有自主开发变速器的能力,相比 P1+P3 混动架构所采用的单档减速机构,P2 混动架构所采用的是 DCT 或 AT。所以车企需要在变速器研发方面要有较强的技术以及适配能力;

其次需要车企拥有较高的换档控制调教能力,在纯电切换至混动模式过程中,由于电机处于高转速运作,而发动机处于静止状态,通过离合器进行结合时难免会出现动力顿挫,再者就是多档位之间换挡动作,如果想要更好的动力平顺性,换档的调教就极其重要。   

此外,车企还需要有较强的集成能力,如果单单只是将电机与变速器进行叠加,那么整套系统尺寸就会变长,系统效率也不高,从而达不到“1+1=2”的效果,优化不好的话,甚至会适得其反。所以需要足够的集成能力,解决电机与变速箱的体积问题。

最后就是保电能力较弱,由于只有一个 P2 电机,没有办法实现串联驱动,也就是在纯电行驶的时候,发动机是没有办法给电池充电。电机要么进行驱动,要么进行发电,所以在发电效率上就会比较一般。

同时,在亏电状态下,车辆的驱动主力发动机会被强制分配了部分能量为电池充电,此时车辆的动力就会有一定的衰减,也就是我们常说的“有电一条龙,没电一条虫”的情况。

那么对于长安智电 iDD 混动系统来说,是如何解决这些问题的呢?

二、带“智”办事

其实长安早在 2013 年就开始第一代 P2 混动系统的研究,但意识到若不解决最重要的平台化问题,实现该技术的大规模应用不太现实。

后来长安基于多年对混动的研发经验,反复推敲 P2 混动系统的结构和控制特点,最终在 2021 年推出了精益求精的蓝鲸 iDD 混动系统(现命名为智电 iDD 混动系统)。

那么这套系统,就是由上面提到的蓝鲸 NE1.5T 混动专用发动机、蓝鲸三离合电驱变速器、大容量动力电池以及蓝鲸 iDD 电控系统组成而来。

其中蓝鲸三离合电驱变速器则是这套混动系统的核心,其内部集成了 6 档双离合变速箱、驱动电机以及 K0 离合器。

蓝鲸三离合电驱变速器

正如我前面提到的,P2 混动系统的难题之一就是体积,看似是一个单点的难题,实则却是集成度提升的系统性问题。

而长安通过三离合器集成技术,将 K0 离合器和 6 档双离合变速箱进行集成,并再与驱动电机进行高度集成。最终使得整个三离合电驱变速器的轴向尺寸控制在了 415mm 左右,实现了从 A 级~C 级车的平台化搭载。

集成度高,附件减少了,系统整体重量降低的同时也有利于系统效率的提高,很大程度降低整车的能量损失。

此外,在三离合电驱变速器的电机(P2 电机)上,也采用了 IGBT 双面冷却、S-winding 绕组等技术,在保证结构紧凑以及散热性能的同时,也兼顾一定的动力性能。

其电机最大功率达到 125kW,峰值扭矩 330N·m,匹配多档的变速器,纯电模式下也能够迸发出充足的动力。

P2 电机

而在发动机这一块,其搭载了 1.5T 混动专用发动机,采用了米勒循环、350Bar 高压缸内直喷、敏捷燃烧等技术,热效率为 40%,最大功率 125kW,最大扭矩 255N·m。 

这个热效率成绩放在如今只能说中规中矩的表现,也期待后续长安能够推出新一代,热效率、性能更高的发动机出来。

蓝鲸 NE1.5T 混动专用发动机

那么基于以上“硬件”,iDD 混动能够实现五种基础的工作模式:

  • 纯电模式:发动机不参与工作,电池带动电机,纯电驱动
  • 并联模式(混动): 发动机作为主力动力输出,电机作为辅助提供更多的输出功率;
  • 直驱模式: 发动机通过离合器 K0 耦合进行直驱车辆,此时相当于一台燃油车; 
  • 充电模式 :发动机驱动车辆的同时,将多余的动力传输给电机发电,将电能充到动力电池内;
  • 动能回收 :将车辆多余的动能通过电机回充到电池当中。

再基于 6 档双离合变速箱,按照传动路径来说的话,不管是纯电、并联还是直驱,都能享用六档变速的效果。

所以官方对于 iDD 混动介绍就是 “全速域”,简单来说就是各个速度段都能用,直驱、混动、纯电的覆盖范围更宽,所并发出的性能也更强。以至于 UNI-V iDD 和 UNI-K iDD 的最高时速都能超过 200km/h。

当然,只是做到这些工作模式还不够,上面提到过,P2 混动架构在驾驶体验上会有两个痛点:第一就是,保电能力较弱,如何解决“有电一条龙,没电毛毛虫”的情况;第二就是换档控制调教,如何解决动力切换变档之间的顿挫感。

所以,这就需要一个好的控制系统进行配套,将以上所带来的问题进行解决。

而在 iDD 混动系统的智慧控制系统上,就采用了 A-ECMS 全局动态能量管理算法。那么这个算法会有两个优势:智能动态能量管理算法,以及全路况智慧能量管理系统。

前者是将发动机、电机、电池、变速器等多个子系统进行实时计算,让各个模块都处于效率最优区域,而不是仅仅计算发动机的效率。同时,还会在行驶之间实时调整电量策略,为其保证动力与电量之间的平衡。 

后者则是结合导航信息,判断道路行驶情况,提前开展电池或发动机的工作分配。例如,导航反馈前方拥堵,那控制策略会让发动机在合适的时机开始向电池充电,保证拥堵路段采用纯电模式通过,避免发动机在低效区间频繁启停,达到能耗降低和适性提升的效果。

虽然基于这套智慧控制系统能够提升整体混动的保电能力,但对比于双电机串并联式的混动系统来说,还是会略逊一些,毕竟人家有着双电机可以进行同时工作,在效率上还是会比单电机的强上一些。

而在换档的顿挫感上,就不仅仅需要控制系统,还需要足够智能的“执行力”。对此, 长安则是采用了高压液压系统和智能电子油泵技术来解决。

首先,液压系统其实是变速器内的一个关键部件,充当换挡、冷却、润滑等功能。那么长安在这上面采用了一个高压液压系统,最大压力达到 60bar。

这个高压液压系统相比于常规的液压系统,压力控制范围会更大,液压控制上也会精。简单来说,就是让三离合电驱变速器的换挡更加平顺。

高压液压系统和智能电子油泵技术

与高压液压系统相配套的就是智能电子油泵技术,电子油泵作为液压系统的动力源,相比于传统的机械油泵,电子油泵的响应更快,还可以根据不同的需求来调整油泵的工作状态,能够更好的配合高压液压系统进行工作。

同时,电子油泵是由电控系统直接进行启动或关闭,相比机械油泵来说,也会节省更多的能耗损失。 

在此前,我们也是试驾过 UNI-V iDD 和 UNI-K iDD 两款车型,在动力平顺性上确实做的不错,只有起步的时候会有轻微的顿挫感之外,低速至高速几乎没有明显档位切换的感觉,整体来说平顺性做的还是比较不错的。

而在产品端上,UNI-V iDD 和 UNI-K iDD 两款车型的 NEDC 纯电续航也是超过了 100km,虽然相比目前新出几款的增程、插混车型来说,这续航数据并不会太突出,但也够日常上下班出行使用。

总的来说,长安智电 iDD 这套混动系统就是建立在燃油系统之上的,融合电驱动的特性之后,动力性能更强,综合油耗更低,还有全速域混动的特点。

不过,P2 混动架构本身的缺陷也会比较明显,虽然长安采取了一系列的措施进行优化,但问题并没有得到彻底解决。

就比如保电能力以及亏电状态下的动力性能,即使有了较好的控制系统以及大电池加持,但行驶中的充电工况依旧会比较狭窄;而亏电状态下,车辆的油耗失去了电机加持,自然而然也会偏高,动力也由此衰减。

所以说,对于目前市场而言,P2 混动架构可能不会是最优解,车企也倾向于更加平衡的双电机串并联式混动架构。

编辑总结:

面对如今百花齐放的新能源时代,其实也不能说哪一个混动技术路线好或者不好,有的只是更合适当下市场,以及对于目前技术的匹配层度。

就如国家乘用车自动变速器工程技术研究中心常务副主任徐向阳所说过的:“ 混动技术路线多样化是国内外共同的发展趋势,不同混动技术路线各有优势和劣势,没有最好的技术路线和产品,只有最适合企业自身优势和车型的技术路线和产品。”

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