左圖 P2架構(gòu)的電機(jī)深度集成在離合器中,實(shí)現(xiàn)緊湊高效的混動(dòng)部署
在混動(dòng)系統(tǒng)群雄逐鹿的今天,長安智電iDD則是另辟蹊徑,給出了不一樣的理解。
長安智電iDD智能混動(dòng)傳承藍(lán)鯨優(yōu)秀基因,搭載藍(lán)鯨NE1.5T混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī),以高聚能電池、高效能動(dòng)力、高智能電控作為技術(shù)的硬件支撐,通過“智電經(jīng)濟(jì)”和“智電安全”兩大價(jià)值體系的全面升級,創(chuàng)新開發(fā)了AI智慧節(jié)能系統(tǒng)和“衡溫”智慧安全系統(tǒng),來解決電混用戶的核心痛點(diǎn),為電動(dòng)出行的品質(zhì)生活保駕護(hù)航。
區(qū)別于目前市場上主流的雙電機(jī)DHT系統(tǒng),長安智電iDD采用了P2架構(gòu),這是企業(yè)綜合考慮了用戶需求、產(chǎn)品屬性、技術(shù)資源等多重因素之后而確定的。所謂混動(dòng)架構(gòu)的不同,是按照電機(jī)介入整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的位置所劃分的不同說法,而P2架構(gòu)則是裝置在傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)離合器的位置。這種布置方式并不新奇,并且可以說較為成熟了,特別是對于歐洲市場。然而,P2架構(gòu)的車型從一開始就與我國對于混動(dòng)的理解有著較大的差別。
首先,歐洲的地緣、生活方式以及汽車文化,使得操控與運(yùn)動(dòng)成為汽車工程師設(shè)計(jì)動(dòng)力系統(tǒng)的第一要?jiǎng)?wù)。所有的先進(jìn)技術(shù)盡可能地向動(dòng)力第一的方向輸出,這一點(diǎn)尤其在混動(dòng)系統(tǒng)上體現(xiàn)得淋漓盡致,例如搭載在F1與超跑車型上的混合動(dòng)力系統(tǒng),其目標(biāo)就是為了更快的加速性以及更強(qiáng)的極速性。而在追求效率的東方人眼中,以最初日系雙田的動(dòng)力系統(tǒng),以及目前在我國風(fēng)生水起的各種“百家爭鳴”,動(dòng)力的輸出憑借電機(jī)純電的優(yōu)勢得以在低速進(jìn)行很好的彌補(bǔ),特別是在城市工況的各類起步加速中,可謂發(fā)揮得淋漓盡致。但在高速、極速的工況則使用場景并不多,這與歐洲高速公路更高限速、甚至不限速的使用習(xí)慣形成鮮明對比,而這正是P2架構(gòu)最能發(fā)揮優(yōu)勢的場景,因此也就生成了不同的混動(dòng)理解。
然而,技術(shù)理解的不同,使得每種架構(gòu)都存在其特殊優(yōu)勢。本來,P2架構(gòu)就是為高速、高動(dòng)力性服務(wù)的。正是這一特點(diǎn),使得低速城市工況場景下,略顯不足,特別是匱電條件下。所以,長安特別針對這一架構(gòu)進(jìn)行了“取長補(bǔ)短”,對這套系統(tǒng)進(jìn)行了全面升級,從而滿足經(jīng)濟(jì)、安全的需要。
首先,這套系統(tǒng)的特色,是保證只要有動(dòng)力需求,發(fā)動(dòng)機(jī)可隨時(shí)并入與電機(jī)一起參與驅(qū)動(dòng),同時(shí)匹配的6擋電驅(qū)變速器,不論在EV還是HEV模式下都可以利用每一個(gè)擋位,保證低速起步、中高速超車、極速駕駛的全車速范圍內(nèi)都能提供充足的動(dòng)力需求,iDD系列車型零百加速最快可達(dá)6s+,這是該架構(gòu)的先天優(yōu)勢,是其他架構(gòu)混動(dòng)系統(tǒng),無論幾擋DHT都無法比擬的。
其次,為了彌補(bǔ)低速經(jīng)濟(jì)性的問題,長安智電iDD采用混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī),并結(jié)合創(chuàng)新開發(fā)的AI智慧節(jié)能系統(tǒng),通過AI智慧節(jié)能系統(tǒng)的智慧算法,讓發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、變速器等關(guān)鍵零部件,始終在高效的區(qū)間運(yùn)行。同時(shí),這套系統(tǒng)還可以自動(dòng)感知識(shí)別路況、地形、環(huán)境,實(shí)時(shí)調(diào)整電量策略,為用戶帶來更低油耗、更強(qiáng)動(dòng)力、更舒適的駕駛體驗(yàn)。長安智電iDD WLTC綜合油耗低至1.46L/100km,平均每公里不到兩毛錢。
最后,面對高溫、低溫等極端場景,由于長安智電iDD保留了一部分傳統(tǒng)動(dòng)力的基因,即發(fā)動(dòng)機(jī)+變速器的動(dòng)力組合,即使在電池和電機(jī)性能出現(xiàn)衰減之后,發(fā)動(dòng)機(jī)可直接驅(qū)動(dòng)車輛;在策略方面,通過采用衡溫智慧安全系統(tǒng)等核心電池管理策略,保證在環(huán)境溫度-35℃~55℃的寬域內(nèi)的穩(wěn)定輸出,適應(yīng)性更強(qiáng)。
長安智電iDD混動(dòng)系統(tǒng)由6速電驅(qū)變速器、混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)、大容量電池以及智慧控制系統(tǒng)四大核心部分組成。
長安智電iDD 6速電驅(qū)變速器具有“高集成”、“高兼容”、“高效率”三大特點(diǎn),集成應(yīng)用“高集成度濕式三離合系統(tǒng)”、“高效高壓液壓系統(tǒng)”、“智能電子雙泵”等一系列先進(jìn)技術(shù)。
從技術(shù)應(yīng)用上便可以看出,長安智電iDD三離合電驅(qū)變速器重點(diǎn)是圍繞集成度提升和系統(tǒng)效率提升兩方面來開展的,而對于系統(tǒng)集成貢獻(xiàn)最大的一個(gè)技術(shù),肯定要說到三離合器集成技術(shù),又可稱為高集成度濕式三離合系統(tǒng)。傳統(tǒng)的DCT只擁有K1/K2兩個(gè)離合器,三離合系統(tǒng)則新增了一個(gè)K0離合器,負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳遞與斷開。舉個(gè)例子,當(dāng)車輛要實(shí)現(xiàn)純電行駛,那么K0離合器就會(huì)斷開,發(fā)動(dòng)機(jī)不參與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。對于P2電驅(qū)變速器,若仍然采用老舊的為分離式設(shè)計(jì),即K0離合器與K1/K2離合器分開布置,技術(shù)是簡單,但軸向尺寸太長,難以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化。因此考慮系統(tǒng)集成度,長安智電iDD三離合電驅(qū)變速器采用了將K0與K1、K2集成的三離合器集成方案,整個(gè)三離合系統(tǒng)的軸向長度僅約172mm。三離合系統(tǒng)集成在電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部,轉(zhuǎn)子內(nèi)壁支架為整個(gè)三離合器提供支撐,集成式的K0離合器不僅實(shí)現(xiàn)了模塊化,同時(shí)采用高效低拖曳摩擦片槽型,降低能耗損失,K1/K2在有限的空間內(nèi)類比同類產(chǎn)品具有更高的扭矩容量。于企業(yè)而言,系統(tǒng)集成度高,整個(gè)產(chǎn)品平臺(tái)化應(yīng)用的難題就能解決了;而于用戶而言,集成度高,附件減少了,系統(tǒng)整體重量降低的同時(shí)也有利于系統(tǒng)效率的提高,很大程度降低整車產(chǎn)品的能量損失。
因?yàn)殡p離合+電機(jī)離合的“三離合”系統(tǒng),擁有多個(gè)反復(fù)充電、放電的工況,離合器需要在系統(tǒng)內(nèi)反復(fù)工作,所以這就需要一套“敏捷的身手”可以快速地完成一系列的操作。因此,長安汽車率先采用了最大壓力達(dá)到60bar的高壓液壓系統(tǒng),主要作用于變速器換擋、冷卻、潤滑等工況。相比于一般的低壓液壓系統(tǒng),壓力控制范圍更大,從而保證了更高精度的液壓控制。能為用戶帶來更敏捷的換擋響應(yīng),提供更高效的系統(tǒng)性能,同時(shí)提升變速器系統(tǒng)穩(wěn)定性,有效降低維護(hù)成本。
除了響應(yīng)的迅速,長安汽車同樣率先采用了智能電子雙泵技術(shù),使得響應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)工況解耦,更好地進(jìn)行“全域”輸出。另外,電子泵為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力,相較于機(jī)械泵的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式,電子泵靠電驅(qū)動(dòng),可根據(jù)使用需求關(guān)閉或者開啟,整個(gè)使用過程損耗更低,效率更高,功耗對比傳統(tǒng)機(jī)械泵降低約80%,有效降低油耗。
電機(jī)機(jī)芯采用獨(dú)特的繞組工藝,有效縮短電機(jī)的定子長度,降低生產(chǎn)的復(fù)雜性和成本,同時(shí)分布式繞組帶來更出色的冷卻效果,并減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。擁有更高的電機(jī)功率密度、更高的電機(jī)效率,為用戶帶來更輕盈的動(dòng)力輸出與優(yōu)秀的NVH表現(xiàn),實(shí)力賦能駕乘品質(zhì)。
S型繞組定子的特點(diǎn)是將銅線連續(xù)繞成S形后插入定子組件中。傳統(tǒng)的S型繞組定子的導(dǎo)線采用氣動(dòng)砧沖壓工藝形成。然而,由于沖壓過程中可能會(huì)對導(dǎo)線的絕緣帶來壓力,并且最終形狀的不一致性可能對導(dǎo)線裝配到定子中造成額外的應(yīng)力。傳統(tǒng)工藝在12伏應(yīng)用中仍可適用,但對于高壓應(yīng)用而言,需要對絕緣系統(tǒng)產(chǎn)生盡可能低的應(yīng)力,從而最大限度地提高電機(jī)的耐用性和可靠性。S型繞組利用特殊的低沖擊成形工藝,從而最大限度地減小電線絕緣層上的應(yīng)力并消除組裝過程中的額外應(yīng)力。專有的制造工藝顯著縮短了生產(chǎn)周期,減少廢料,并且節(jié)省了設(shè)備的占地面積。
S型繞組軸向長度縮短15%,結(jié)構(gòu)更加緊湊,產(chǎn)品集成度更高,功率密度達(dá)到10kw/kg,保障純電下暢快動(dòng)力輸出,無疑為P2混動(dòng)汽車應(yīng)用樹立了新的行業(yè)標(biāo)桿。這一輕型高效制造工藝降低了生產(chǎn)復(fù)雜性和成本,而矩形導(dǎo)線排列也改善了槽填充密度和傳熱性能。分布式繞組帶來了更出色的冷卻效果,同時(shí)減少了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)——即隨著電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩輸出周期性增加和減少——從而實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的運(yùn)行和更低的噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度(NVH),這也正是純電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)的關(guān)鍵特性。
電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成,其中兩部分的產(chǎn)熱、冷卻需求不同,采用油和水復(fù)合冷卻的方式,其中由水來冷卻定子的部分,由油來冷卻轉(zhuǎn)子部分,另外一部分轉(zhuǎn)動(dòng)的油飛濺起來也可以進(jìn)一步冷卻定子,達(dá)到最好的冷卻效果,進(jìn)而提高電機(jī)效率和電機(jī)的功率密度(保證電機(jī)重量與競品相同的情況下,電機(jī)功率更大),實(shí)現(xiàn)整車在動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的雙向提升。
IGBT堪稱電力電子裝置的“CPU”,是電機(jī)控制系統(tǒng)的核心組成部分。IGBT采用雙面冷卻技術(shù),提高電機(jī)功率和電機(jī)控制器效率,使整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)(電機(jī)本體+電機(jī)控制器)的效率得到提升,實(shí)現(xiàn)整車在動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的雙向提升。
模擬的雙面散熱器的瞬態(tài)熱響應(yīng)與單面散熱器相似。在這兩種情況下,差異在于IGBT所達(dá)到的穩(wěn)態(tài)溫度。結(jié)果表明,在相同的功耗下,雙面冷卻時(shí)IGBT結(jié)達(dá)到約175°C,單面冷卻時(shí)達(dá)到約220°C。
另一方面,在相同閾值溫度下,雙面冷卻系統(tǒng)的IGBT模塊的額定電流可提高約33%,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)下,可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)50%到60%的逆變器額定電流增加,而不需要增加IGBT模具尺寸。雙面冷卻是實(shí)現(xiàn)更低成本和更緊湊的HEV和EV逆變器的最佳和最經(jīng)濟(jì)的途徑。
智電iDD混合動(dòng)力系統(tǒng)通過上述先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,具有高集成、高兼容、高效率三個(gè)核心特點(diǎn):
(1)高集成:可實(shí)現(xiàn)從A級~C級車型的平臺(tái)化搭載應(yīng)用,硬件通用化率達(dá)到97.7%以上;
(2)高兼容:可兼容HEV/PHEV不同混合動(dòng)力產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用;
(3)高效率:電驅(qū)變速器系統(tǒng)傳遞效率達(dá)到97%以上。
前面提到,為了實(shí)現(xiàn)架構(gòu)優(yōu)勢的最佳表現(xiàn),一塊大電池必不可少。長安智電iDD配備30.74kWh大容量電池組,保證極致續(xù)航表現(xiàn)的同時(shí),更多的電量將為出行帶來更多可能。全系標(biāo)配6.6kW交流快充和直流快充,并支持220V家用充電功能,滿足多樣化場景的快速補(bǔ)電。配備3.3kW對外放電槍,堪稱“移動(dòng)電站”。
另外,可反復(fù)充放,動(dòng)態(tài)能量管理的特點(diǎn)使得這套混動(dòng)系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)要求更高。對此,長安高度重視電池安全,采用了創(chuàng)新開發(fā)的“衡溫”智慧安全系統(tǒng),通過IP68級防水技術(shù)、毫秒級電池監(jiān)控系統(tǒng)、全溫域電池溫控系統(tǒng)、多元“熱安全”保護(hù)系統(tǒng),這四大電池管理策略,有效避免電池整包熱失控。比如在無人駐車的情況下,系統(tǒng)仍會(huì)持續(xù)保持監(jiān)控“電池”的情況。
長安智電iDD搭載的是藍(lán)鯨NE1.5T混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī),開發(fā)了混動(dòng)專用的高壓縮比深度米勒循環(huán)技術(shù)和超低摩擦能量損失技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高效整機(jī)電氣化集成,發(fā)動(dòng)機(jī)最大額定功率125kW,最大扭矩260Nm,并利用多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步降低油耗,讓每一次出行更加省油。
高幾何壓縮比深度米勒循環(huán)燃燒技術(shù):開發(fā)了深度米勒循環(huán)及高滾流氣道,精準(zhǔn)控制配氣時(shí)刻,結(jié)合350Bar缸內(nèi)直噴、溫度修正、油束空間遮擋技術(shù)等進(jìn)行了精細(xì)化燃油噴射控制策略開發(fā),減少換氣過程能量損失,提高燃燒效率,降低油耗。
超低摩擦能量損失技術(shù):開發(fā)了智能潤滑系統(tǒng),創(chuàng)新使用了儲(chǔ)油環(huán)槽保持潤滑油膜和降低潤滑系統(tǒng)起泡量的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了不同環(huán)境溫度下對機(jī)油溫度及系統(tǒng)油壓的精準(zhǔn)控制;此外,提升了超精磨、軸瓦精分等制造工藝技術(shù),整體降低機(jī)械摩擦能量損失10%以上。
高效整機(jī)電氣化集成技術(shù):集成了電控式渦輪增壓,智能凸輪調(diào)相系統(tǒng)、電子壓縮機(jī)等電氣化技術(shù)單元,開發(fā)了適時(shí)分區(qū)的熱管理系統(tǒng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)整機(jī)在不同環(huán)境、不同工況下處于最佳溫度范圍,利用混動(dòng)協(xié)同控制策略,實(shí)現(xiàn)了高效整機(jī)電氣化集成,進(jìn)一步降低整車油耗。
長安智電iDD智慧控制系統(tǒng)可保證發(fā)動(dòng)機(jī)、電驅(qū)變速器、電池協(xié)同工作在最優(yōu)區(qū)域內(nèi),在業(yè)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了A-ECMS全局動(dòng)態(tài)能量管理算法的量產(chǎn)應(yīng)用,其搭載的智慧控制系統(tǒng)擁有50余項(xiàng)國家發(fā)明專利,通過多核并行運(yùn)算架構(gòu)、A-ECMS能量管理算法、全動(dòng)力域OTA、動(dòng)力屬性自定義等自主研發(fā)技術(shù),保證發(fā)動(dòng)機(jī)、電驅(qū)變速器、電池協(xié)同工作在最優(yōu)區(qū)域內(nèi),匱電狀態(tài)節(jié)油效果超過40%。同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力屬性的自定義,讓用戶通過調(diào)整動(dòng)力參數(shù)智能組合駕駛風(fēng)格。在全域工況下,這套系統(tǒng)的核心,就是實(shí)現(xiàn)電池與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)能量管理,盡可能地利用發(fā)動(dòng)機(jī)高效區(qū)間為大電池充電,實(shí)時(shí)保電的能力充分發(fā)揮這套混動(dòng)架構(gòu)的優(yōu)勢,這是對架構(gòu)的特殊優(yōu)化,也是動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵一步。
除了傳統(tǒng)的能量管理,車路協(xié)同與用戶駕駛習(xí)慣的不斷學(xué)習(xí),是利用智能化架構(gòu)優(yōu)勢的深度“進(jìn)化”。面對長途出游等高速行駛的工況,發(fā)動(dòng)機(jī)直接參與驅(qū)動(dòng),動(dòng)力傳遞路徑短,輸出更高效;面對市內(nèi)通勤等中低速工況,則更依賴于能量管理策略的調(diào)控,結(jié)合全路況智慧能量管理系統(tǒng),應(yīng)用導(dǎo)航信息,提前對路況進(jìn)行判斷,對電能進(jìn)行管理,在發(fā)動(dòng)機(jī)高效工作的時(shí)刻適時(shí)為電池進(jìn)行充電,以保證充足的電量來通過未來的擁堵路段。
長安智電iDD搭載了特有的P2混動(dòng)系統(tǒng),并對這套系統(tǒng)從關(guān)鍵技術(shù)、控制策略以及架構(gòu)集成三個(gè)大的方面進(jìn)行了全面升級優(yōu)化,以高聚能電池、高效能動(dòng)力、高智能電控作為技術(shù)的硬件支撐,不僅放大了架構(gòu)本身充沛動(dòng)力的優(yōu)勢,同時(shí)對其饋電油耗、低速動(dòng)力特性等進(jìn)行特殊優(yōu)化,并結(jié)合用戶出行痛點(diǎn),通過“智電經(jīng)濟(jì)”和“智電安全”兩大價(jià)值體系的全面升級,創(chuàng)新開發(fā)了AI智慧節(jié)能系統(tǒng)和“衡溫”智慧安全系統(tǒng),使得整套系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的架構(gòu)桎梏。另一方面,通過智能化方面的布局,核心算法的持續(xù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)迭代以及關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)一步升級,這套動(dòng)力系統(tǒng)仍會(huì)不斷成長,充滿無限可能。