从2008年至今,我一直在关注混合动力技术发展。早年间,混动技术是丰田THS、本田iMMD、日产e-POWER日系三强的天下。
近年来,在三电技术突飞猛进的大背景下,自主品牌不约而同地走上了串并联构型的混动技术路线。产品与技术玩得有声有色,逐渐占据了市场主流,我也感受到扬眉吐气的感觉。

串并联构型混动技术的兼容性、拓展性比较强,可以充分吸收三电技术进步的行业红利。从这个角度来看,各家自主品牌选择串并联构型,可以说是英雄所见略同。
具体的技术细节却又和而不同,例如比亚迪DM-i采用了P1+P3电机+单档直驱的偏经济型方案、长城柠檬DHT与广汽传祺GMC 2.0采用了P1+P3电机+两档直驱的动力经济兼顾方案、雷神动力则采用了P1+P2电机+三档直驱的高集成度、高效率方案。
各家方案不同,很难评出第一第二。从消费者的角度来说,一项技术优与劣,得落实到具体的车型产品上才能评价。如果今天我们Geek一些,仅从技术角度评价的话,那也许可以评出一个天花板出来。
一、单档直驱的串并联混动技术
往细了说,串并联混动技术也挺复杂,可以细化为二十几个工作模式。化繁为简,它们都逃不过以下三类主要模式:纯电模式(EV模式)、增程模式(串联模式)与直驱模式(并联模式)。
首先是纯电模式,此时发动机与发电机先歇着,电池供电、电机驱动车轮前进,整个系统工作起来与纯电车没什么区别。

然后是增程模式,此时仍然由电机100%驱动车轮,不同之处在于发动机启动,驱动发电机为高压总线输送电力。

这种串联/增程模式非常适合路况复杂、车速较低的城市工况,但是在路况稳定、车速较高的高架路/高速公路工况时,就有能量转换路径较长、系统效率较低之嫌了。
最后就是直驱/并联模式,在车速较高的场景下,发动机与车轮之间的离合器接合,发动机可以直接驱动车轮:高速工况时可以直驱省油、超车时也可以紧急接入以提高动力。

以上就是单档直驱串并联混动方案的工作原理。单档直驱的优势显而易见,成本低、可靠性高、不需要进行换档调校;劣势就是发动机介入时机受限,考虑到阿特金森的发动机转速一般保持在1200-3000rpm,所以档位速比选在约0.803(相当于6档)、车速介入时机定在约70公里/小时[1]。
发动机介入时机受限,就意味着单档直驱系统存在优化潜力(相应的也要付出一定成本):
- 直驱模式的速度范围小: 70公里/小时以上才能直驱,这就意味着城市通勤的大部分情况下工作在纯电或增程模式,仅在畅通的高架路或高速公路上才进入效率更优的直驱模式。
- 速比小,发动机动力弱: 6档速比小意味着轮端转矩弱,直驱模式主要是为了优化经济性,而不是动力性。
- 潜在的工程问题:馈电情况下高速行驶可能存在功率不足的情况。
前面咱们也说了,从消费者的角度来看一项技术优劣,得落实到具体的车型产品上才能评价。从技术角度来看,单档直驱的串并联技术虽然处处受限,但只要配到合适的(特别是主打经济型)车型产品上,那就也是造福消费者的好技术。
二、两档直驱的串并联混动技术
为充分挖掘串并联混动的技术潜力,长城柠檬DHT、广汽传祺GMC 2.0、吉利雷神动力的思路都是增加直驱档位,但具体方案上有所差异。
长城柠檬DHT、广汽传祺GMC 2.0将原有的直驱档位命名为「经济直驱档」,然后在P3电机前端增加「动力直驱档」(即P3电机不能享受换档增益)。

从单档变成经济直驱与动力直驱两档之后,系统就有了更大的控制自由度,这会带来什么好处呢? 通过观察市区工况、市郊/高架路、高速公路等典型场景,我们进行简单的分析,重点观察动力直驱档的工作场景:

- 动力性能更强:低速起步或舒缓加速时,系统以纯电or增程模式应对即可;剧烈加速或爬坡时,动力直驱档介入以提升动力性。要注意的是,发动机的介入车速范围有所扩大,但仍然受限:小于约40km/h的低速场景无法介入。
- 中低速的直驱:前文说过,由于速比的原因单档串并联在中低速无法直驱,而两档串并联可以充分利用动力直驱档的较高速比来直驱。比如市郊畅通的道路可以在40-60km/h的范围巡航,此时动力直驱档介入就可以提高经济性。
- 中高速的直驱:中高速的直驱还是保持由经济直驱档介入,这一点与单档串并联是一样的。
概括来说就是:中低速时采用动力档直驱,中高速时采用经济档直驱,以提高经济性;无论中低速还是中高速,急加速时都采用动力档直驱,以提高动力性。
三、雷神动力的三档直驱串并联技术
那么,吉利雷神动力就是在「动力直驱档」与「经济直驱档」的基础上,再增加一个低速档位,使得直驱车速范围更广、发动机扭矩释放更充分吗?

吉利雷神动力的野心不止于此:它设计的「3DHT Pro」混动系统有三个直驱档位,可实现20km/h以上的全速域直驱,发动机扭矩释放更充分;且将变速器置于驱动电机后端,驱动电机就成了P2电机,它的扭矩输出也可以得到变速器的换档增益;如此一来,在获得相同轮端扭矩的条件下,P2电机就可以做得体积更小,系统集成度更高。

咱们也不能光看贼吃肉,不见贼挨打。
雷神动力的P1电机+P2电机+三档直驱能够最大程度上释放动力潜力,但也面临着相当大的技术难题,概括来说体现在三个方面:
- 高集成度:有限的空间里将双电机及控制器、两个离合器与两个行星齿排和制动器,以及其它相关部件集成起来,设计与制造难度非常高!我之前在上汽时了解过高集成度的混动系统设计,高集成度设计要考虑的技术问题成倍增长,稍有不慎就是无穷无尽的售后质量问题,让企业疲于奔命。
- 换档调校:雷神动力采用的P2电机,这意味即便在纯电与增程模式下也存在机械换档;如果换档调校稍微有一点瑕疵,就会引起消费者「这不是纯电驱动体验」的抱怨,高校难度大大增加。
- 成本质量:由于三档机构更为精巧复杂,对成本与质量的控制更高,这就对吉利的工程能力提出了考验。
四、亲身体验雷神动力
那么,吉利雷神动力有没有很好地应对上述问题呢?它有没有金刚钻,来揽下这个瓷器活呢?
高集成度、换档高校、成本质量这三个方面,咱们分别来讨论。
1. 高集成度
今年8月,我前往宁波杭州湾的吉利汽车研究院,亲身参与了雷神动力混动系统的拆解,第一次亲眼目睹了内部的高集成度设计。

从体积来看,其轴向长度仅有354毫米,是目前全球轴向长度最小的混动专用变速器[2]。从重量来看,最大输出扭矩4920N·m,扭矩质量比41N·m/kg,也是目前全球的最高水平。

拆开之后,就发现雷神动力「3DHT Pro」内部大有乾坤,充分利用了每分每毫的空间:

- P1电机内部集成了两个离合器C0/C3;
- 控制行星齿轮的制动器被集成在一起,平行于主减速机构,这样的结构缩短了轴向长度。
- P2电机内部集成了两排行星齿轮组。
特别是当看到P1与P2电机转子内部都被挖空来设计离合与变速机构时,我不禁感叹中国车企的工程技术能力竟然进步这么快!
2. 换档调校
雷神动力「3DHT Pro」的P1电机+P2电机+三档直驱设计,可以更充分地释放P2电机的扭矩潜力,但带来一个潜在难题:任何工作模式下都需要面对换档平顺性问题。
换档调校得究竟怎么样? 这个问题,再多视频文字说明都不够充分,必须亲身体验。今年10月份,我前往杭州参加了吉利星越L Hi·P雷神增程电动版的试驾活动。

当天我试驾吉利星越L Hi·P雷神增程电动版,总共开了100公里左右的。前半程在亚运村附近空旷的街道上,每个红绿灯路口我都刻意把油门踩到底,体验一下从0加速到80km/h的感觉,把副驾的教练晃得前仰后合。

我这么做并不是为了测试星越L的动力性,而是想仔细体验一下雷神动力「3DHT Pro」的换档感受。
就这么试了大概十五六次,好几次我都用余光盯着车速表,虽然从原理上明知道它已经完成了发动机直驱介入与两次换档过程,但我根本无法感受到介入与换档的具体时机 —— 与纯电车的驱动体验一模一样。

从星越L Hi·P雷神增程电动版的实际体验来看,雷神动力「3DHT Pro」的换档调校几近完美,这体现了吉利汽车相当高的技术积淀。
换档调校能达到这么高的平顺性,与雷神动力的先进发动机技术也息息相关。以DHE15 1.5T 米勒循环混动专用发动机来说,最高热效率达43.32%。

在先进发动机的加持下,搭载雷神动力「3DHT Pro」车型的NEDC油耗可低至百公里3.6L,体现了这套系统的高效率特点。
3. 成本与可靠性
雷神动力「3DHT Pro」的P1电机+P2电机+三档直驱方案兼容性很强,适用车型比较广。当销量铺开后,既可以摊平研发成本,也可以降低生产制造成本。
应用到领克汽车Lynk E-Motive智能电混上时,它既可以做成混动的EM-F系统,也可以做成插电混动的EM-P系统,纯电续航既可以60、100公里,也能达到180公里,拓展性、灵活性非常高!

应用到吉利汽车雷神智擎Hi·X上也是相似的,既可以做成混动的Hi·F系统,也可以做成插电混动的Hi·P系统,纯电续航可以做得很高。以星越L Hi·P雷神增程电动版为例,其CLTC纯电续航高达245公里。

至于可靠性,一方面要看雷神动力「3DHT Pro」这套系统到达用户手里长期使用后的具体表现,另一方面也可以从吉利汽车研究院的研发流程来推断。8月我曾前往杭州湾参观了全域气候环境模拟仓、多个NVH试验室和发动机前瞻技术试验室,无论是从试验设备还是从研发流程,都是国内领先水平。
总结
从技术的眼光来看,吉利雷神动力「3DHT Pro」的P1电机+P2电机+三档直驱混动技术具备系统高集成度、调校高成熟度与高可靠性的特点,可以说是混动技术的天花板之一。
所谓天花板,其中一层含义就是将来恐怕不会出现比雷神动力「3DHT Pro」更高集成度的混动系统了。当然,回到消费者的角度来说,一项技术的优势必须落实到车型产品上才能最终评价,在此期待搭载雷神动力「3DHT Pro」混动技术车型的市场表现!