看似只是增加了一個(gè)擋位，卻是開啟了混動系統(tǒng)的一個(gè)新時(shí)代
從1997年豐田普銳斯開啟混動汽車的市場，有很長的一段時(shí)間里，坊間流傳著『世界上只有兩種混動系統(tǒng)，一種是豐田，一種是其他』。不過自2020年12月長城汽車推出了新一代的「檸檬混動DHT系統(tǒng)」后，國內(nèi)的包括比亞迪汽車、吉利汽車等一眾自主品牌相繼入場，開啟了國內(nèi)混動市場進(jìn)入了全新的時(shí)代。那么，對比以『兩田』為代表的混動系統(tǒng)，「檸檬混動DHT系統(tǒng)」又有什么樣的特點(diǎn)和優(yōu)勢呢？我們詳細(xì)來聊聊。
搭載哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)的哈弗神獸
■ 從油到全域油電，代差逐步拉開
此前主流的混動技術(shù)主要分為兩類，一類以豐田為首的「功率分流式」混動技術(shù)，以及以本田為首的定軸「串并聯(lián)式」（混聯(lián)式）混動技術(shù)，但隨著混動系統(tǒng)中各個(gè)組件技術(shù)的提升，混動技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)迎來的革新的契機(jī)，那就讓我們先從『兩田』的混動技術(shù)中，尋找一些突破的可能性。
豐田THS混動系統(tǒng)：優(yōu)化發(fā)動機(jī)工況，為動力不斷優(yōu)化
豐田普銳斯（2代）變速器的結(jié)構(gòu)示意圖
相信大部分人都知道豐田的「THS混動系統(tǒng)」，也對其核心部件「行星齒輪機(jī)構(gòu)」有所耳聞。簡單地來說，「行星齒輪機(jī)構(gòu)」主要由「太陽齒輪」、「行星齒輪盤」（「行星齒輪組」與「行星齒輪盤」連接為一整體）和「外齒圈」三個(gè)旋轉(zhuǎn)組件構(gòu)成，并與「發(fā)動機(jī)」、「MG1電機(jī)」和「MG2電機(jī)」這三個(gè)動力源對應(yīng)。
行星齒輪組的連接邏輯示意圖
「豐田THS混動系統(tǒng)」的混動邏輯是利用「行星齒輪機(jī)構(gòu)」無級變速的特點(diǎn)，讓「發(fā)動機(jī)」在不同工況下，始終都能保持在高效率的區(qū)間，從而達(dá)到節(jié)油的目的，換句話說就是『重油輕電』。
豐田THS混動系統(tǒng)功基本工作邏輯示意圖（動圖，僅供參考）
豐田THS混動系統(tǒng)行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作模式表
以第一代「豐田THS混動系統(tǒng)」為例，在純電行駛時(shí)，「發(fā)動機(jī)」停止工作，「MG2電機(jī)」主要用于驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速隨著車速提升而提升，但由于「MG2電機(jī)」與主要用于發(fā)電的「MG1電機(jī)」被布置在一根軸上，所以，此時(shí)「MG1電機(jī)」則需要按照一定的比例進(jìn)行反轉(zhuǎn)，以確保連接「發(fā)動機(jī)」的「外齒圈」不轉(zhuǎn)動，防止「發(fā)動機(jī)」被拖拽造成無效的能量消耗。
豐田THS混動系統(tǒng)功率分流原理示意圖
我們可以通過網(wǎng)上某大神制作的「功率分流原理」網(wǎng)頁軟件（基于「模擬杠桿法」，鏈接放在了文末），如上圖當(dāng)主要負(fù)責(zé)驅(qū)動的「MG2電機(jī)」與「發(fā)動機(jī)」轉(zhuǎn)速拉滿時(shí)，「MG1電機(jī)」必須反轉(zhuǎn)（即圖中的-700RPM）進(jìn)行調(diào)速，而不能發(fā)揮出最大的發(fā)電效用。
功率循環(huán)現(xiàn)象示意圖
這便是此前我們在解析「功率分流」時(shí)提到的「功率循環(huán)現(xiàn)象」，即是「發(fā)動機(jī)」將驅(qū)動外剩余的功率，不斷地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，直至被無效地消耗殆盡，這種現(xiàn)象對于「豐田THS混動系統(tǒng)」而言，通常發(fā)生在高速行駛時(shí)（輸入式功率分流），這側(cè)面地導(dǎo)致了這套系統(tǒng)無法將三個(gè)動力源的全部功率都輸出到車輪端。
加上搭載第一代「豐田THS混動系統(tǒng)」的「普銳斯」（第一代）使用了功率較小的「電機(jī)」（驅(qū)動橋代號P111，MG1電機(jī)功率16kW，MG2電機(jī)功率33kW）和「發(fā)動機(jī)」（功率60.3kW），給駕駛者的駕駛體驗(yàn)就是一個(gè)字——『肉』。
增加一組行星排，提升扭矩（圖片源自《綠芯頻道》）
在2003年伴隨第二代「普銳斯」車型上市，第二代「豐田THS混動系統(tǒng)」對這個(gè)問題進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在保留原來的一組「行星齒輪機(jī)構(gòu)」的基礎(chǔ)上，增加一組「行星齒輪機(jī)構(gòu)」，構(gòu)成了『雙行星排』。第二組「行星齒輪機(jī)構(gòu)」的「外齒圈」與第一組的「外齒圈」連接，「行星齒輪盤」固定不動，而用于驅(qū)動的「MG2電機(jī)」則與第二組「行星齒輪機(jī)構(gòu)」的「太陽齒輪」連接?？梢哉f優(yōu)化的邏輯非常清晰：第二組「行星齒輪機(jī)構(gòu)」為「MG2電機(jī)」降低轉(zhuǎn)速，放大扭矩，提高車輛的動力性能。
許多人都喜歡把這一代THS成為第三代THS
此后，豐田為2009年的三代「普銳斯」搭配了動力更強(qiáng)的1.8L「發(fā)動機(jī)」以及更大功率的「MG2電機(jī)」（60kW）。而2015年第二代「豐田THS混動系統(tǒng)」迎來了一次結(jié)構(gòu)性的大升級：將原來為「MG2電機(jī)」減速的第二組「行星齒輪機(jī)構(gòu)」，改為結(jié)構(gòu)更簡單的平行軸齒輪，由原來的三個(gè)動力源平行布置，轉(zhuǎn)變?yōu)榱瞬⒘胁贾谩?/p>
這次結(jié)構(gòu)升級最直觀的變化便是減小了整套系統(tǒng)的軸向尺寸，節(jié)省了寶貴的軸向空間。而節(jié)省出來的空間，便可布置更大的「發(fā)動機(jī)」和「電機(jī)」，使得整套系統(tǒng)在動力方面擁有更多的提升空間。
我曾開過的四代普銳斯（2015款，實(shí)拍）
綜上所述，從1997年第一代「豐田THS混動系統(tǒng)」發(fā)布至今，仍然保持著『讓發(fā)動機(jī)始終都能工作在高效率的區(qū)間』的初衷，通過兩次較大的結(jié)構(gòu)升級，不斷提升系統(tǒng)的動力性能。但『無法將三個(gè)動力源的全部功率都輸出到車輪端』的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也決定了其優(yōu)化的上限。那接下來就讓我們看看豐田的老對手——本田。
本田i-MMD混動系統(tǒng)：純電大電機(jī)，單擋有上限
本田IMA混動系統(tǒng)
其實(shí)本田的混動研發(fā)起步的也很早，其第一代混動系統(tǒng)——「IMA混動系統(tǒng)」與第一代「豐田THS混動系統(tǒng)」基本同時(shí)推廣。但「IMA混動系統(tǒng)」的結(jié)構(gòu)比較簡單，簡單地說就是在「發(fā)動機(jī)」和傳統(tǒng)「變速器」之間塞入了一個(gè)「電機(jī)」，只能執(zhí)行簡單的并聯(lián)和制動能量回收，不能實(shí)現(xiàn)太復(fù)雜的混動控制。故此，無論在實(shí)際表現(xiàn)，還是市場接受程度上都無法與「豐田THS混動系統(tǒng)」相比。
2013年本田發(fā)布的三大混動系統(tǒng)
直到2013年本田提出了大名鼎鼎的『地球夢科技』，三款混動系統(tǒng)才和『地球夢發(fā)動機(jī)』一起發(fā)布。搭配A級汽車的「i-DCD混動系統(tǒng)」、搭配B級汽車的「本田i-MMD混動系統(tǒng)」以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜、后橋體積巨大的「SH-AWD混動系統(tǒng)」。至于三大混動系統(tǒng)中，普及最廣、市場接受度最高的就是「本田i-MMD混動系統(tǒng)」。
本田i-MMD混動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
「本田i-MMD混動系統(tǒng)」的結(jié)構(gòu)主要由「發(fā)動機(jī)」、「發(fā)電機(jī)」（P1電機(jī)）、「驅(qū)動電機(jī)」（P3電機(jī)）三大動力源以及一組「離合器」組成。三個(gè)動力源使用定軸布置，兩個(gè)扁平的「電機(jī)」采用了『軸套軸』的技術(shù)被同軸布置（又被稱為『空心軸』），從上圖可以看出「發(fā)電機(jī)」所在的「輸入軸」嵌套在「驅(qū)動電機(jī)」所在的「輸出軸」內(nèi)（注意紅色和藍(lán)色區(qū)域）。而在「離合器」的調(diào)度下，各動力源相互配合形成以下幾種驅(qū)動的模式。
首先便是最為常見的純電模式，此時(shí)只有「驅(qū)動電機(jī)」工作，「離合器」將「增程器系統(tǒng)」（「發(fā)動機(jī)」和「發(fā)電機(jī)」）脫離，這種模式多用于起步、城市勻速行駛的工況。
其次則是混動模式，包括串聯(lián)模式和并聯(lián)模式，串聯(lián)模式指「發(fā)動機(jī)」啟動帶動「發(fā)電機(jī)」發(fā)電，產(chǎn)生的電能供給「驅(qū)動電機(jī)」，用于驅(qū)動汽車行駛，而多余的電量供給「電池」，目前本田將串聯(lián)模式標(biāo)定為最常用的驅(qū)動模式，覆蓋大部分城市工況。
通常只有當(dāng)「發(fā)動機(jī)」在經(jīng)濟(jì)區(qū)域無法提供「驅(qū)動電機(jī)」足夠的功率時(shí)，「電池」為「驅(qū)動電機(jī)」供電，「離合器」閉合，「發(fā)動機(jī)」也會介入到驅(qū)動中。
發(fā)動機(jī)工作點(diǎn)調(diào)節(jié)
簡而言之：混動模式是通過「電機(jī)補(bǔ)充動力」（assist）或者「存儲多余能量」（charge），讓「發(fā)動機(jī)」始終工作在經(jīng)濟(jì)區(qū)域，即油耗最低區(qū)域。
此外，在高速巡航時(shí)，系統(tǒng)也會將系統(tǒng)調(diào)到發(fā)動機(jī)直驅(qū)模式，即是「離合器」閉合，「電機(jī)」待命準(zhǔn)備隨時(shí)介入，「發(fā)動機(jī)」單獨(dú)驅(qū)動車輛，但由于「發(fā)動機(jī)」到「車輪」之間沒有檔位可切換，固定的速比大約是傳統(tǒng)6AT的6檔，所以，當(dāng)車速一旦發(fā)生較大的變化時(shí)便無法與「發(fā)動機(jī)」的轉(zhuǎn)速不能匹配，只能快速的切換到混動模式。至于怠速時(shí)的充電模式與動能回收模式都屬于基操，這里就不展開了。
本田i-MMD混動系統(tǒng)工況分析表
縱觀「本田i-MMD混動系統(tǒng)」的混動邏輯，大部分路況都鎖定在串聯(lián)模式，將「發(fā)動機(jī)」作為「增程器」用于發(fā)電，而將『驅(qū)動汽車』這個(gè)使命交給了「驅(qū)動電機(jī)」。故此，「本田i-MMD混動系統(tǒng)」一般都會搭配一個(gè)大功率的「驅(qū)動電機(jī)」，才能保證車輛動力性。以「本田雅閣」（2021款）為例驅(qū)動電機(jī)的最大功率達(dá)到了135kW，賬面上僅弱了260TURBO版5kW。
本田i-MMD混動系統(tǒng)基本工作原理示意圖（動圖，僅供參考）
綜上所述，相比「豐田THS混動系統(tǒng)」「本田i-MMD混動系統(tǒng)」的結(jié)構(gòu)簡單，并可以實(shí)現(xiàn)更靈活的串聯(lián)、并聯(lián)、純電等驅(qū)動模式，使得所有動力源都能用于輪端的驅(qū)動，動力相對更強(qiáng)。
本田CR-V Hybrid（2020款）混動示意圖
但「本田i-MMD混動系統(tǒng)」仍有兩個(gè)令工程師頭痛的問題：
1. 「發(fā)動機(jī)」在驅(qū)動時(shí)很難發(fā)揮：由于只有一個(gè)擋位，所以「發(fā)動機(jī)」不能在車速較低的情況下介入驅(qū)動，，這就好像拔河比賽，你鉚足了勁兒準(zhǔn)備發(fā)力，教練卻叫你待一邊做啦啦隊(duì)，你說有多憋屈；
2. 成也『空心軸』，難也『空心軸』：雖然『空心軸』的結(jié)構(gòu)可以減小體積，但「傳動軸」（輸出/輸入軸）所能承受的功率上限較低，對制造的工藝要求很高。同時(shí)還要考慮高速「電機(jī)」轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的抖動，這樣也就限制「電機(jī)」的功率，影響到了整體動力的提升。
哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)：新一代的混動系統(tǒng)
長城汽車通過對過往混動系統(tǒng)技術(shù)路線的分析，給出了自己新一代混動系統(tǒng)的答案——「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」，這套系統(tǒng)有兩個(gè)新時(shí)代的混動系統(tǒng)的特點(diǎn)：平行軸布置和兩檔變速機(jī)構(gòu)。
哈弗檸檬混動DHT結(jié)構(gòu)示意圖
首先來聊平行軸布置，「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」將「驅(qū)動電機(jī)」與「增程器系統(tǒng)」分別安排在兩根「固定軸」上（即「輸入軸」），而動力最終通過第三根帶有變速機(jī)構(gòu)（此處為「同步器」）的「固定軸」（即「輸出軸」）傳輸?shù)捷喍恕?/strong>這樣的布置方式恰好解決了『空心軸』結(jié)構(gòu)上限較低的問題，我們在「比亞迪DM-i混動系統(tǒng)」上也可以看到類似的結(jié)構(gòu)，可以說，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為了新一代混動變速器的主流結(jié)構(gòu)。
哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)兩檔變速機(jī)構(gòu)示意圖
其次，「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」還有一項(xiàng)『殺手锏』——兩擋變速機(jī)構(gòu)。從官方的資料推斷，這兩個(gè)擋位對應(yīng)的大概是傳統(tǒng)「AMT變速器」的3擋和5擋齒比，相比「本田i-MMD混動系統(tǒng)」單一的齒比（大約是傳統(tǒng)AMT的6擋齒比），「發(fā)動機(jī)」可以在35km/h左右的時(shí)速就介入驅(qū)動。
哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)的二擋變速機(jī)構(gòu)帶來的變化
加入兩擋變速機(jī)構(gòu)給整套混動系統(tǒng)帶來了巨大的變化，比如：
1. 低速時(shí)快速進(jìn)入并聯(lián)模式：「哈弗檸檬DHT」的1擋（即大約傳統(tǒng)AMT的3擋齒比），讓「發(fā)動機(jī)」可以在較低車速的工況下快速地進(jìn)入「并聯(lián)模式」，也就是說快速地讓三大動力源共同參與驅(qū)動，故此，相比單擋的混動系統(tǒng)可以提供更大的扭矩。而在這個(gè)車速「本田i-MMD」的只有「驅(qū)動電機(jī)」在孤軍奮戰(zhàn)，能提供的低速扭矩多少有些捉襟見肘，根據(jù)長城汽車的官方資料顯示：哈弗檸檬DHT可比單檔串并聯(lián)架構(gòu)的輪端力矩大1000N·m左右；
2. 「發(fā)動機(jī)」高效區(qū)間的利用率提高：此外，我們知道在低速階段「串聯(lián)模式」能量走得是一條「油-電-電驅(qū)」的長鏈條，整體的傳動效率較低，故此讓「發(fā)動機(jī)」更早的介入驅(qū)動，恰恰提高了「發(fā)動機(jī)」在高效區(qū)間的利用率，可以這樣理解：「發(fā)動機(jī)」一直按著一種舒適、合理的節(jié)奏在鍛煉，而鍛煉的方式從原來單純的『擼鐵』，變?yōu)榱藶樾^(qū)的居民扛大米，可謂是一舉兩得。
其實(shí)除了這兩個(gè)變化，還有很多優(yōu)點(diǎn)，在后續(xù)的對比中我們會拆解分析。
哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)的基本工作原理示意圖（動圖，僅供參考）
與其他新一代的「DHT混動系統(tǒng)」相同，「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」擁有多種工作模式：
純電模式：在低速工況下如市區(qū)擁擠路段，此時(shí)「發(fā)動機(jī)」處于低效率區(qū)間，所以不工作，而是由「驅(qū)動電機(jī)」直接驅(qū)動車輪；
串聯(lián)模式：在低速工況下電池電量不足時(shí)，由「發(fā)動機(jī)」帶動「發(fā)電機(jī)」為「驅(qū)動電機(jī)」提供動力，同時(shí)「電機(jī)控制器」控制功率流動，保證「發(fā)動機(jī)」處于高效工作區(qū)間；
并聯(lián)模式：應(yīng)對急加速和高動力需求的狀況，在「發(fā)動機(jī)」通過兩擋變速器介入動力輸出，可而此時(shí)「驅(qū)動電機(jī)」則作為輔助動力；
發(fā)動機(jī)直驅(qū)模式：在中高速巡航的路況中，「發(fā)動機(jī)」處于工作的高效區(qū)間，通過兩擋變速器直接驅(qū)動汽車；
動能回收模式：汽車減速制動工況下，「驅(qū)動電機(jī)」作為「發(fā)電機(jī)」將摩擦的能量進(jìn)行回收，為「電池」充電。
哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)工況和工作模式對應(yīng)表
綜上所述，「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」結(jié)構(gòu)上屬于雙電機(jī)混聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基本原理上與「本田i-MMD混動系統(tǒng)」類似，最大的變革在于為「發(fā)動機(jī)」匹配了兩檔定軸式變速機(jī)構(gòu)，讓「發(fā)動機(jī)」發(fā)揮出更大的作用。
搭載哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)的哈弗神獸
可以說，從豐田圍繞「發(fā)動機(jī)」的混動系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，到本田『讓發(fā)動機(jī)始終工作在高效區(qū)域，當(dāng)功率不足時(shí)，電機(jī)輸出能量補(bǔ)充動力』的混動邏輯。「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」就顯得顯然更『成年人』一些——旨在作到全速域、全場景下的優(yōu)異表現(xiàn)。而正是這樣的設(shè)計(jì)宗旨，終將成為新一代混動系統(tǒng)的標(biāo)桿，與『兩田』的混動系統(tǒng)拉開了代差。
■ 總結(jié)
沒錯，就是提醒你三連一下
匯總了一張『兩田』混動系統(tǒng)與「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」的對比表，截圖比較小，如有需要，可以私信索取，不過……記得附上『素質(zhì)三連』的截圖哦~~科科~~
然后，讓我們簡單地做一下總結(jié)：
「豐田THS混動系統(tǒng)」是以『發(fā)動機(jī)能耗最優(yōu)』為底層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯，旨在讓「發(fā)動機(jī)」以最經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行驅(qū)動，而「電機(jī)」主要用于調(diào)節(jié)「發(fā)動機(jī)」的工作狀態(tài)，在極致的節(jié)油理念下，放棄了一部分的動力性，更適合城市通勤，而非全域全速的混動邏輯。所以，在混動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和邏輯不變的情況下，幾乎很難再有優(yōu)化空間。
「本田i-MMD混動系統(tǒng)」完全繞開了豐田「行星齒輪」的專利，結(jié)構(gòu)簡單，混動邏輯是將「發(fā)動機(jī)」不能高效工作的工況留給「驅(qū)動電機(jī)」，保證了燃油經(jīng)濟(jì)性。但油與電的驅(qū)動邏輯略顯『割裂』。此外，技術(shù)上有兩個(gè)比較頭疼的難點(diǎn)，一是動力上限受限于「電機(jī)」的功率，二來受限于單擋結(jié)構(gòu)，饋電能力相對有限。
「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」突破性地加入了兩擋變速機(jī)構(gòu)，旨在讓「發(fā)動機(jī)」能更早地介入驅(qū)動，彌補(bǔ)了本田在中高速路段動力表現(xiàn)不佳的缺點(diǎn)，同時(shí)在NVH和平順性方面進(jìn)行了優(yōu)化和提升，在保證燃油經(jīng)濟(jì)性的前提下，擁有更強(qiáng)的動力表現(xiàn)，特別是在0~60km/h速域的動力表現(xiàn)，可以說是碾壓了『兩田』。
總得來說，「哈弗檸檬混動DHT系統(tǒng)」看似只是增加一個(gè)兩擋的變速機(jī)構(gòu)，但實(shí)際上卻開啟了新時(shí)代混動系統(tǒng)的序幕，在長城汽車發(fā)布了「檸檬混動DHT系統(tǒng)」后，又有多個(gè)自主品牌相繼跟進(jìn)，推出了自己多擋位的新一代混動系統(tǒng)，那么到底什么才是新一代的混動系統(tǒng)？新一代的混動系統(tǒng)又會在哪些維度超越『兩田』所代表的混動系統(tǒng)呢？
我們下期細(xì)聊~~
擴(kuò)展閱讀資料：
豐田THS混動系統(tǒng)功率分流原理
https://www.iea.lth.se/hybr/PSDAnim.swf
『白話新能源』第十五期：阿特金森是個(gè)什么鬼？
