大概在 3-4 年前我便轉向了新能源話題的創作,去年則開啟了混動技術的專欄,我發現讀者們的評論也漸漸地從對新能源汽車的宏觀質疑,漸漸轉向了更務實的咨詢,讓人倍感欣慰。
不過不少私信我的油車老車主,目前依然在糾結『純電汽車的續航』問題。的确,目前的電池技術仍有待『質』的突破,而與純電出行所匹配的能源補給體系仍在普及中。
這是兩個客觀存在的問題,所以,我一直将混動汽車技術看做『目前最好的汽車動力技術解決方案』。而在混動技術的分支中,HEV、PHEV、REEV 等分支有衍射出了不同的讨論,若是展開去分析,那就要回顧一下這篇彙總
按混合動力系統結構形式的分類
不過今兒個,我們換一個實用的角度來看問題,在我的讀者中存在着這樣一批人群:
1. 喜歡全程純電驅動的駕駛體驗;
2. 不想被充電的繁瑣,不被限制出行的距離,可以加油;
3. 雖然也用油,但比所有油車都要省。
而以上這幾點需求,則恰恰能被「增程式電驅技術」而滿足。在這個領域,最近讓我眼前一亮的則是長安發布的「原力」技術,雖說比起理想、岚圖等一衆品牌推出的晚了一些,但「原力」技術發布會上,卻發現了不少新的亮點!
「原力」不扭捏,目标很明确
首先,在我聽完整場技術發布會後,最大的感受就是兩個字——直爽,不帶一絲的扭捏。「原力」所有的技術就是朝着『開起來是電車,但不用擔心續航裡程』目标去設計。
故此,其核心組件「原力智能增程(系統)」和「原力超集電驅」的技術邏輯,便集中在解決以下 3 個方向的問題:
如何提升增程器(ICE)的發電效率(注:不隻是熱效率單項),以及由于提升了效率而帶來的副作用,比如整體結構布局、NVH 等問題;
如何提升純電驅動的體驗,也就是提升電機功率、效率,以及由于功率和效率提升帶來的副作用,比如電機高轉速嘯叫抑制等問題;
如何保證電驅和電池在極端情況下能安全且高效地發揮作用,比如在極寒環境中,電池大功率放電、電機難快速到達最佳工況點等問題。
當然,3 個方面的問題下面又會有成千上萬的細節問題,為了方便大家理解,我從其兩個核心部件的技術特點來分析,看看長安是怎麼來解決的。
GB/T 19596-2017《電動汽車術語》對增程器的定義
首先來看「原力智能增程(系統)」,我認為長安為做的硬件(主要指增程發動機)優化,主要集中在以下 4 點:
全工況低扭振結構設計:增程器發動機和發電機之間增加扭轉減震結構,減少扭矩波動對增程器振動影響;
低流阻水道設計:降低發電機冷卻水道流阻,降低發電機冷卻功率;
高壓縮比深度阿特金森循環:以深藍為例 SL03 增程器采用 12.5 高壓縮比,凸輪軸型線加寬,延長進氣門開啟持續期,利用進氣回流降低有效壓縮比(阿特金森循環),降低油耗;
無損傳動構型:增程器發動機與發電機實現花鍵直連設計,取消中間傳動機構,避免傳動系統效率損失,同時降低重量。
增程器系統的定義示意圖
而「原力智能增程(系統)」的系統優化則主要集中在以下 3 點:
動力系統協同設計與控制:增程器通過産品設計及控制策略,實現發動機與發電機高效工作區重合,同時發揮兩者的最高效率;
發電控制策略:增程器運行轉速和功率與整車完全解耦,可不受車輛行駛速度限制,增程器發電功率和增程器轉速選擇要考慮兩方面,首先控制增程器始終處于最高效、最經濟區域工作,降低油耗,同時結合 NVH 需求設置轉速上限,保證好的 NVH 體驗。
NVH 平衡策略:即雙層軟件架構平衡算法設計及全工況精細标定:雙層軟件指一方面通過整車軟件控制增程器運行工況,保證增程器工作狀态最優,降低 NVH;另一方面在選定的工況下通過優化增程器發動機和發電機軟件,保證增程器本體 NVH 最優。
通過這兩方面的優化,整套「原力智能增程(系統)」的理論參數非常亮眼,增程器熱效率達到 96%,CLTC 标準下的百公裡饋電油耗小于 4.5L,關鍵其每升油發電效率極高,大約可達到 1 升油發 3.3kWh 的電。在深藍 SL03 增程版上綜合續航可達 1200km。
而在電驅方面,長安通過「原力超集電驅」進行了多項的創新優化,主要集中在以下個方面:
電驅總成集成技術:集成電機、電機控制器、減速器、充電機、DCDC、DCAC、高壓分線盒。較 " 三合一 " 重量降低 10%、體積降低 5%、效率提升 4.9%、功率密度提升 37%;
8 層扁線繞組技術:通過采用 8 層扁線繞組技術,提升電機槽滿率由 45% 提升至 70%,電阻和銅損耗對應降低約 25%, 系統效率提高 0.9%;
轉子雙 V 拓撲構型:轉子構型的最優解,通過采用轉子雙 V 拓撲結構,相對普通構型轉子 , 可以充分利用磁阻不對稱帶來的磁阻轉距,降低電機電流,進而電機銅損耗降低 10%,系統效率提高 0.4%;
低阻導線技術:通過三相超導低阻銅排替代分體式的長線束,降低線束損耗,系統效率提升 0.1%;
低阻力拓撲結構優化:即是對電驅系統中,減速器潤滑系統進行結構優化,既有效地保證了齒輪和軸承的潤滑可靠性,又能夠以最小的腳油損失帶來最小的效率的損失;
自适應控制算法:針對電驅常用工況點,采用自适應的控制頻率(5-10k)、多種調制方式(DPWM、SVPWM),系統效率提高 1.2%。
通過這些優化,我們同樣可以看到在目前已經搭載在深藍 SL03 增程版上的這套「原力超集電驅」同樣擁有這個很強的理論參數表現。
不過說到這裡,其實還沒有完全分析完「原力」的全部技術點,因為最初提到的 3 個方向中,第 3 條還沒回答,也就是極限工況(主要是極寒)的問題,而這恰恰是一個系統性問題,并不是單一地通過增程器或電驅系統來解決。故此,「原力」提供一套名為『微核高頻脈沖加熱』的解決方案,主要涉及到電池預加熱和電驅激勵兩項技術,這裡簡單介紹一下其原理:
電池升溫原理:利用電池在低溫下内阻遠大于常溫内阻的電化學特性,通過脈沖加熱控制策略,産生脈沖電流,當高頻交變的大電流通過電池時,由内阻産生焦耳熱,從而實現電池加熱。如果大家覺得看不懂,我打個不怎麼恰當的比方:這類似于在給四驅車裡的幹電池做可控的短路,幹電池短路後就會産生熱,是不是就好理解了一些;
電驅激勵原理:利用電機定子的電感特性,在電機定子有電流通過時,關斷 IGBT,從而讓續流回路實現電流的回饋,IGBT 将工作在 1 個周期的 PWM 模式及 1 個周期的關管狀态,進而在電機控制器高壓輸入端形成脈沖電流波形。這個就更複雜一點,如果你對 IGBT 的原理不太了解,可能就要自行補習一下了,我也隻能再打個不怎麼恰當的比方:在一根很細的水管兩頭,各裝一個可開閉的開關,然後讓水管裡的水在水管中反複摩擦水管,摩擦生熱,加熱水溫(感覺真的不知道該如何比喻了,大家看個意思,這個比喻比上一個更離譜 ~~ 哈哈哈)
之所以對『微核高頻脈沖加熱』做了那麼長的解釋,原因有二:
效果是真不錯:就以深藍車型為例,長安給到的數據是『在 -30 ℃極端環境下,每分鐘時間電池溫度提升可達 4 ℃,車輛動力性提升 50%,充電時間縮短 15%』,北方車主是不是嘴角已經有幸福的微笑了;
的确是個好技術:我所說的『好』,一個是指這條技術樹并不是我第一次看到,在其他車企的資料中,我已經見到過好幾次,說明這是一項行業認同的技術路線,當然就能稱得上『好』;此外,之前都是在技術介紹的 PPT 中看到,而長安量産裝車了,的确是把這份『好』帶給了消費者。
嗨,一聊技術我就容易走火入魔,不知不覺寫了那麼多,而且越來越晦澀。不過以上對于「原力」分析并不是「原力」的全部,而是技術會上,讓我記得最清楚的内容。還是那句話,「原力」一點都不扭捏,一切技術的邏輯源自『開起來是電車,但不用擔心續航裡程』的核心,不會像部分車企那樣,要麼對增程技術遮遮掩掩,要麼過度吹噓。
而這份『直爽』,我真的很認同,因為和明白人聊技術,才能有『海内存知己,天涯若比鄰』的親切、『酒逢知己千杯少』的豪爽……嗯……好像又要跑偏了!
「原力」有源可循,并非一日之寒
其實對于長安的混動技術,大家可能更熟悉的是搭載在 UNI 系列上的「長安藍鲸 iDD 混動系統」,所以,對大部分人而言「原力」的出現好似是一個比較突兀的技術。
藍鲸 iDD 三離合電驅變速器構型示意圖
但熟悉長安技術『裝備庫』的人應該知道,長安在新能源汽車的技術已有了超過 11 年的積累(2011-2012 年開始),「原力」則是早在 2017 年時就納入了動力總成的戰略規劃。
而在 2022 年的今天,随着彼時長安的新能源戰略『香格裡拉計劃』、以及智能化戰略『北鬥天樞計劃』等計劃的陸續落地,我們終于迎來了長安的『攤牌』——四大新能源平台架構(個人歸納,僅供參考):
MPA 架構:兼容内燃機(ICE)及其電氣化産品,是集成多元形态、多元能源、多元場景的智慧架構,已随 UNI-V 首發;
EPA 架構:面向主流電動車市場的平台架構,已上市産品有長安深藍 SL03;
CHN 平台:長安與華為、甯德時代攜手共創的全球領先的智能電動汽車技術平台,基于該平台打造的阿維塔 11 已上市;
SDA 架構:基于中央計算和區域控制的電子電氣架構,也是長安汽車全力推進『軟件定義汽車』的具體實踐方案,基于該平台打造的『新汽車』CD701 原型車,在 2022 智博會首次亮相。
所以,我覺得長安汽車已取得系列階段性成果,并正在加速向汽車『新四化』轉型,而且每一步走的都非常紮實,也很堅定。故此,我們在「原力」的「原力智能增程(系統)」上,可以看到長安将幾十年在内燃機技術的積澱再次創新,轉向混動。而「原力超集電驅」更是長安厚積薄發地在電驅領域再次走在了行業的前沿,成為長安在新能源時代的中流砥柱。
冰凍三尺非一日之寒,在技術發布會上,長安新能源汽車科技有限公司 CEO 鄧承浩先生有一段話挺打動我的:『我們的增程系統,源自于長安幾十年發動機的積澱,與藍鲸動力技術同根同源,各有側重。我們會持續深耕增程技術路線,我們絕不是來蹭熱度的,不是來玩票的,我們是來踏踏實實做産品和技術的,我們希望給消費者提供一個,更加符合中國國情的最優解。』
還是那句話:我就很喜歡這份直爽!
根源與根本
《道德經》有雲『道生一,一生二,二生三,三生萬物』,這是長安取名「原力」的原因,作為一名認同道家學說的汽車從業者,已經從長安在新能源技術的戰略布局和技術細節中感受到了其中的奧妙:
根源——靠譜使用的技術!
根本——為的是用戶!
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