[汽車之家 新鮮技術解讀]  在混動界，“兩田”的THS和i-MMD一直該領域的兩座大山，而隨著《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖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，從而進一步提升了發(fā)動機的工作區(qū)間，那么本期內(nèi)容我們就來解讀一下長城檸檬混動DHT。

　　當下的主流混動技術按結構主要分為三大類，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)采用高度集成化設計，包括1.5L/1.5T兩款混動專用發(fā)動機、雙電機及其控制器、定軸式變速箱以及集成式DC/DC變換器，可以實現(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)動機有啥亮點？

　　1.5L自然吸氣發(fā)動機采用阿特金森循環(huán)，壓縮比達到了13:1，最大功率75kW，峰值扭矩135N·m，主要應用在瑪奇朵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容積與活塞上止點容積的比值，為了實現(xiàn)膨脹比大于壓縮比，長城在1.5L自然吸氣發(fā)動機上動了一點小心思。

　　其實阿特金森循環(huán)發(fā)動機在高速和低速時的工作效率較低，扭矩也不高，而電機恰好在低速或高速時效率高，能夠與阿特金森循環(huán)發(fā)動機的優(yōu)缺點形成互補，因此阿特金森循環(huán)發(fā)動機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氣門關閉時活塞所處的位置（略高于下止點）到上止點，但由于做功行程是從上止點到下止點的完整過程，并且燃燒轉(zhuǎn)換均為有效功，也就實現(xiàn)了膨脹比大于壓縮比。

【左為米勒循環(huán)，右為奧拓循環(huán)】

　　其實在壓縮行程也是需要耗費發(fā)動機能量的，短一些的壓縮行程能夠減少發(fā)動機在這一階段的能量損失，同時當活塞達到上止點時，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

　　快速暖機帶來的優(yōu)勢其實是顯而易見的，當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)化排氣結構，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之間盡量去做平衡。

● 長城自研VGT渦輪技術

　　渦輪增壓發(fā)動機最重要的部件是什么？渦輪當屬其中之一，但為了您能更好地理解長城自主研發(fā)的VGT渦輪技術，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。

　　當發(fā)動機處于高轉(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)生極強的排氣背壓，限制發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速工況下的增壓效率，同時也限制了發(fā)動機的功率輸出上限。

　　當發(fā)動機處于高轉(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)動機出力也會更加得心應手。

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

　　其實VGT技術在柴油發(fā)動機上早就已經(jīng)得到了廣泛應用，由于柴油發(fā)動機的排氣溫度要遠低于汽油機，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角度可變的葉片，從而實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下不同的廢氣流速和渦輪葉片的推進效果，保證渦輪在各種工況下的響應性和增壓效果。

　　當發(fā)動機低轉(zhuǎn)速排氣壓力較低的時候，導流葉片打開的角度較小，此時導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。

　　與當下增壓車型普遍使用的小慣量渦輪以及雙渦管設計類似，VGT其實也是優(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、離合器以及電機控制器都集成在其中。

● 雙電機總成及其5大特點

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

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

　　高磁阻技術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。

　　任何設計都避不開缺點，扁線繞組的缺點就是設計難，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，可見業(yè)內(nèi)還是認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）。

　　在結構上，短節(jié)距繞組設計還能進一步優(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)點呢？零扭損耗區(qū)別于低扭損耗，在車輛正常運行時，電機的旋轉(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構的加持，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，體驗也難以達到一定的高度，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習，雙電機控制器也一樣需要不停地運算，而雙面水冷技術就是雙電機控制器所需的“氧氣”。

　　檸檬混動DHT的雙電機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，也就是說長城檸檬混動DHT現(xiàn)在已經(jīng)超前完成任務。

● 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電機來直接驅(qū)動。在這套動力架構里，發(fā)動機、GM電機以及部分減速齒輪是不運轉(zhuǎn)的。

　　【2】串聯(lián)模式：當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，只不過為了保證充足的電池電量，這時發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)了，它轉(zhuǎn)動起來僅僅是為了帶動GM電機來發(fā)電，并不參與車輛驅(qū)動。

　　【3】并聯(lián)模式：當車速達到35km/h以上時，系統(tǒng)會切換為并聯(lián)，這時候發(fā)動機就像一個強大的后援部隊，與驅(qū)動電機一起發(fā)力來推動汽車。發(fā)動機加入到驅(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)動電機很像是發(fā)動機的副手，它的主要任務是配合發(fā)動機在高效區(qū)間工作，調(diào)整發(fā)動機的工作負荷。

　　【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電機來給電池組充電。

　　根據(jù)長城檸檬混動PHEV四驅(qū)動力架構的工作循環(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，當速度提起來后，電機和發(fā)動機會一起并聯(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，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。

● 全文總結

　　長城檸檬混動DHT是站在巨人的肩膀上誕生的新技術，是由長城汽車完全獨立自主設計和研發(fā)，它不僅能夠在更低的車速下讓發(fā)動機介入，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”的領頭羊地位似乎還尚需時日，只有力求掌握核心技術，不斷填補自身短板方能更進一步。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，正是因為你們的努力，讓世道變了。（圖/文 汽車之家 鄭晨）