[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀]  在混動界，“兩田”的THS和i-MMD一直該領(lǐng)域的兩座大山，而隨著《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》的發(fā)布以及政策的利好，自主品牌混動也仿佛在一夜之間就開了花，甚至還能全面布局混動市場。長城檸檬混動DHT作為自主品牌混動的代表之一，更是將單擋直驅(qū)升級為兩擋，從而進(jìn)一步提升了發(fā)動機(jī)的工作區(qū)間，那么本期內(nèi)容我們就來解讀一下長城檸檬混動DHT。

　　當(dāng)下的主流混動技術(shù)按結(jié)構(gòu)主要分為三大類，第一類是像理想ONE一樣的增程式混動；第二類是如大眾探岳GTE的并聯(lián)式混動；而最后一類則是以長城檸檬DHT、比亞迪DM-i為代表的混聯(lián)式混動。

　　整套混動系統(tǒng)采用高度集成化設(shè)計，包括1.5L/1.5T兩款混動專用發(fā)動機(jī)、雙電機(jī)及其控制器、定軸式變速箱以及集成式DC/DC變換器，可以實(shí)現(xiàn)EV、串聯(lián)、并聯(lián)、能量回收等多種工作模式。

● 1.5L/1.5T混動發(fā)動機(jī)有啥亮點(diǎn)？

　　1.5L自然吸氣發(fā)動機(jī)采用阿特金森循環(huán)，壓縮比達(dá)到了13:1，最大功率75kW，峰值扭矩135N·m，主要應(yīng)用在瑪奇朵DHT-PHEV等緊湊型車型中；而1.5T渦輪增壓發(fā)動機(jī)采用米勒循環(huán)，并配備了長城自主研發(fā)的VGT可變截面渦輪，主要應(yīng)用在摩卡DHT-PHEV等中型車或更高級別的車型中。

　　我們知道壓縮比是活塞下止點(diǎn)容積與活塞上止點(diǎn)容積的比值，為了實(shí)現(xiàn)膨脹比大于壓縮比，長城在1.5L自然吸氣發(fā)動機(jī)上動了一點(diǎn)小心思。

　　其實(shí)阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)在高速和低速時的工作效率較低，扭矩也不高，而電機(jī)恰好在低速或高速時效率高，能夠與阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)形成互補(bǔ)，因此阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)目前多用于混合動力車型。

　　受其影響，下一階段的壓縮行程也是從進(jìn)氣門關(guān)閉時活塞所處的位置（略高于下止點(diǎn)）到上止點(diǎn)，但由于做功行程是從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)的完整過程，并且燃燒轉(zhuǎn)換均為有效功，也就實(shí)現(xiàn)了膨脹比大于壓縮比。

【左為米勒循環(huán)，右為奧拓循環(huán)】

　　其實(shí)在壓縮行程也是需要耗費(fèi)發(fā)動機(jī)能量的，短一些的壓縮行程能夠減少發(fā)動機(jī)在這一階段的能量損失，同時當(dāng)活塞達(dá)到上止點(diǎn)時，可燃混合氣溫度也更低，能夠有效抑制爆震的發(fā)生，而且更長的做功行程還能讓可燃混合氣燃燒的更加充分。

　　這套350Bar高壓噴油系統(tǒng)目前如寶馬M、大眾全新1.5T、雪佛蘭也都在使用，自主品牌除長城外，如比亞迪、吉利、奇瑞以及長安等品牌也均有配備。

● 缸蓋集成排氣歧管

　　快速暖機(jī)帶來的優(yōu)勢其實(shí)是顯而易見的，當(dāng)冷卻液處在合適的溫度下，燃燒狀態(tài)往往是最好的，此時不僅動力性更好，油耗和排放還會比較低；而溫度高則容易產(chǎn)生爆震，溫度低會影響汽油的霧化效果和燃燒效率。

　　此外為了降低各氣缸之間的排氣干涉，一般車輛都會將排氣歧管盡量設(shè)計成等長或足夠長，但由于缸蓋空間較小，集成式排氣歧管無法做成等長造型，因此無論如何優(yōu)化排氣結(jié)構(gòu)，排氣氣流匯流時的相互干擾都是無法避免的，只能在排氣效率和快速暖機(jī)之間盡量去做平衡。

● 長城自研VGT渦輪技術(shù)

　　渦輪增壓發(fā)動機(jī)最重要的部件是什么？渦輪當(dāng)屬其中之一，但為了您能更好地理解長城自主研發(fā)的VGT渦輪技術(shù)，首先我們先要簡單了解渦輪增壓的原理。

　　由于渦輪本身具備一定質(zhì)量，必須要有足夠的廢氣來推動渦輪葉片，因此動力輸出不可避免會出現(xiàn)遲滯，除電動渦輪外，各家廠商只能通過不斷優(yōu)化來盡可能減少渦輪遲滯。

　　當(dāng)發(fā)動機(jī)處于高轉(zhuǎn)速區(qū)間時，會有大量的廢氣涌入渦輪中，會使渦輪在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生極強(qiáng)的排氣背壓，限制發(fā)動機(jī)在高轉(zhuǎn)速工況下的增壓效率，同時也限制了發(fā)動機(jī)的功率輸出上限。

　　當(dāng)發(fā)動機(jī)處于高轉(zhuǎn)速區(qū)間時，就會出現(xiàn)廢氣流量大、排氣背壓小的問題，渦輪也能得到動力從而更好地工作，發(fā)動機(jī)出力也會更加得心應(yīng)手。

　　綜合以上也可以理解為渦輪越小，響應(yīng)性越好，但在高轉(zhuǎn)速區(qū)間的增壓效果不理想；渦輪越大，響應(yīng)性越差，遲滯也就越明顯。

　　其實(shí)VGT技術(shù)在柴油發(fā)動機(jī)上早就已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，由于柴油發(fā)動機(jī)的排氣溫度要遠(yuǎn)低于汽油機(jī)，從VGT的選材和布置來說，都要更加容易。

　　VGT渦輪的材質(zhì)一般選用耐高溫的航空材料，通過在廢氣渦輪端增設(shè)角度可變的葉片，從而實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下不同的廢氣流速和渦輪葉片的推進(jìn)效果，保證渦輪在各種工況下的響應(yīng)性和增壓效果。

　　當(dāng)發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速排氣壓力較低的時候，導(dǎo)流葉片打開的角度較小，此時導(dǎo)入渦輪處的空氣流速就更快，從而可以更容易推動渦輪轉(zhuǎn)動，有效減輕渦輪遲滯的現(xiàn)象。

　　與當(dāng)下增壓車型普遍使用的小慣量渦輪以及雙渦管設(shè)計類似，VGT其實(shí)也是優(yōu)化渦輪遲滯的其中一種解決方式，也有的廠商將其稱為VNT，曾廣泛用于沃爾沃、奧迪以及保時捷等品牌。

● 長城檸檬混動專用變速箱是怎樣的存在？

　　混動系統(tǒng)最重要的一環(huán)當(dāng)然是其動力傳輸?shù)闹袌龃髮ⅰ�—混動專用變速箱DHT（Dedicated Hybrid Transmission），作為檸檬混動的核心部件，兩擋減速器與雙電機(jī)、離合器以及電機(jī)控制器都集成在其中。

● 雙電機(jī)總成及其5大特點(diǎn)

　　下面我們就來看看雙電機(jī)，在兩臺電機(jī)中，一個是主要用于發(fā)電的GM電機(jī)，另一個是主要用于驅(qū)動的TM電機(jī)，但嚴(yán)格來說，它們都是身兼發(fā)電和驅(qū)動兩個崗位的。

　　電機(jī)部分有5大特點(diǎn)，也可以理解為電機(jī)的核心技術(shù)，分別為高磁阻轉(zhuǎn)矩設(shè)計、發(fā)卡扁線繞組設(shè)計、短節(jié)距繞組設(shè)計、轉(zhuǎn)子三段式斜極設(shè)計以及超薄硅鋼片，下面我們一個個來盤。

　　高磁阻技術(shù)路線的另一個好處是為了降低反電動勢，反電動勢要求控制的越低，控制器件的耐擊穿電壓要求也越低，成本也越低。

　　任何設(shè)計都避不開缺點(diǎn)，扁線繞組的缺點(diǎn)就是設(shè)計難，工藝難，而且長時間使用有損耗，但就現(xiàn)在看來，越來越多的廠商如豐田、特斯拉、比亞迪等都選擇了扁線繞組電機(jī)，可見業(yè)內(nèi)還是認(rèn)為扁線繞組更具競爭力。

　　極距：一個極在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)計。
　　節(jié)距：一個線圈兩邊的中心在定子圓周上所跨的距離：節(jié)距=極距（整距）；節(jié)距<極距(短距）；節(jié)距>極距(長距）。

　　在結(jié)構(gòu)上，短節(jié)距繞組設(shè)計還能進(jìn)一步優(yōu)化氣隙磁場諧波，通過增大氣隙，可減小氣隙磁場諧波分量，降低徑向力諧波，實(shí)現(xiàn)噪聲的優(yōu)化，從而有效提升車輛的NVH性能。

　　怎么理解這兩個優(yōu)點(diǎn)呢？零扭損耗區(qū)別于低扭損耗，在車輛正常運(yùn)行時，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生一個與動力輸出方向相反的扭矩，阻礙正常動力輸出，因此要施加一個電流，讓其能夠產(chǎn)生與反向扭矩相抵消的扭矩，而有了三段式斜極結(jié)構(gòu)的加持，反向扭矩就會更小，從而降低能量消耗。同時轉(zhuǎn)子在工作時的轉(zhuǎn)速也會更加均勻，對提升NVH性能也有一定的積極作用。

● 檸檬混動的大腦—雙電機(jī)控制器

　　然而整個混動系統(tǒng)的性能再優(yōu)異，如果沒有同樣優(yōu)秀的“大腦”來指揮，體驗(yàn)也難以達(dá)到一定的高度，這就不得不說一下檸檬混動DHT聰明的雙電機(jī)控制器了。

　　人類的大腦所消耗的氧氣約占全身的五分之一，以此來保證日常的工作和學(xué)習(xí)，雙電機(jī)控制器也一樣需要不停地運(yùn)算，而雙面水冷技術(shù)就是雙電機(jī)控制器所需的“氧氣”。

　　檸檬混動DHT的雙電機(jī)控制器體積功率密度為41kW/L（不包含DC/DC變換器），而根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》的要求，40kW/L的體積功率密度是國家2025年規(guī)劃的目標(biāo)，也就是說長城檸檬混動DHT現(xiàn)在已經(jīng)超前完成任務(wù)。

● 長城檸檬混動DHT的工作邏輯

　　那么說了這么多，長城檸檬混動DHT的工作邏輯到底是怎樣的呢？首先，它有四種工作模式。

　　【1】純電EV模式：往往在電量充足的低速行駛時啟用，此時，車輛完全靠TM電機(jī)來直接驅(qū)動。在這套動力架構(gòu)里，發(fā)動機(jī)、GM電機(jī)以及部分減速齒輪是不運(yùn)轉(zhuǎn)的。

　　【2】串聯(lián)模式：當(dāng)電池電量低于一定程度時，在市區(qū)內(nèi)行駛會激活“串聯(lián)模式”。推動車輛行駛的還是EV模式下的TM電機(jī)，只不過為了保證充足的電池電量，這時發(fā)動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)了，它轉(zhuǎn)動起來僅僅是為了帶動GM電機(jī)來發(fā)電，并不參與車輛驅(qū)動。

　　【3】并聯(lián)模式：當(dāng)車速達(dá)到35km/h以上時，系統(tǒng)會切換為并聯(lián)，這時候發(fā)動機(jī)就像一個強(qiáng)大的后援部隊(duì)，與驅(qū)動電機(jī)一起發(fā)力來推動汽車。發(fā)動機(jī)加入到驅(qū)動大軍的中介是這套離合器，離合壓緊后扭矩直接傳遞到車輪。此時的TM驅(qū)動電機(jī)很像是發(fā)動機(jī)的副手，它的主要任務(wù)是配合發(fā)動機(jī)在高效區(qū)間工作，調(diào)整發(fā)動機(jī)的工作負(fù)荷。

　　【4】制動能量回收模式：和電動車上常見的制動能量回收一樣，也就是車輛在減速階段，車輪會拖動TM電機(jī)來給電池組充電。

　　根據(jù)長城檸檬混動PHEV四驅(qū)動力架構(gòu)的工作循環(huán)示意圖，能夠看出它不僅適用于城市工況，也能用于冰雪、泥濘和沙地等復(fù)雜路況。

● 兩擋混動有何意義？

　　通俗的來講，長城檸檬混動系統(tǒng)在市區(qū)低速行駛主要靠純電驅(qū)動，當(dāng)速度提起來后，電機(jī)和發(fā)動機(jī)會一起并聯(lián)驅(qū)動，能看得出這套系統(tǒng)的邏輯吸收了豐田THS和本田i-MMD的很多精華。

　　在混動形式上，我們知道日系“兩田”的混動均采用自然吸氣發(fā)動機(jī)，而小排量渦輪的理念則是歐系車型普遍喜歡采用的驅(qū)動形式，在檸檬混動系統(tǒng)上，長城將這兩者巧妙地結(jié)合，并且加入了日系的混聯(lián)式混動理念，打造出了具有“中國特色”的混動技術(shù)。

● 全文總結(jié)

　　長城檸檬混動DHT是站在巨人的肩膀上誕生的新技術(shù)，是由長城汽車完全獨(dú)立自主設(shè)計和研發(fā)，它不僅能夠在更低的車速下讓發(fā)動機(jī)介入，同時高低擋位的出現(xiàn)還能讓整套系統(tǒng)始終保持在較為高效的工作區(qū)間，實(shí)力可見一斑。不過就現(xiàn)在來看，自主品牌混動包括長城、比亞迪、吉利在內(nèi)想要撼動日系“兩田”的領(lǐng)頭羊地位似乎還尚需時日，只有力求掌握核心技術(shù)，不斷填補(bǔ)自身短板方能更進(jìn)一步。但依然感謝那些為了挑戰(zhàn)世界混動霸主不斷奮斗的自主品牌企業(yè)們，正是因?yàn)槟銈兊呐�力，讓世道變了。（圖/文 汽車之家 鄭晨）