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混動(dòng)百科 | 4000字淺談長(zhǎng)安「原力」技術(shù)細(xì)節(jié)
來(lái)自:電動(dòng)邦
作者:邦老師
2022-12-23 14:43:36
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大概在3-4年前我便轉(zhuǎn)向了新能源話題的創(chuàng)作,去年則開(kāi)啟了混動(dòng)技術(shù)的專(zhuān)欄,我發(fā)現(xiàn)讀者們的評(píng)論也漸漸地從對(duì)新能源汽車(chē)的宏觀質(zhì)疑,漸漸轉(zhuǎn)向了更務(wù)實(shí)的咨詢(xún),讓人倍感欣慰。

不過(guò)不少私信我的油車(chē)?yán)宪?chē)主,目前依然在糾結(jié)『純電汽車(chē)的續(xù)航』問(wèn)題。的確,目前的電池技術(shù)仍有待『質(zhì)』的突破,而與純電出行所匹配的能源補(bǔ)給體系仍在普及中。

這是兩個(gè)客觀存在的問(wèn)題,所以,我一直將混動(dòng)汽車(chē)技術(shù)看做『目前最好的汽車(chē)動(dòng)力技術(shù)解決方案』。而在混動(dòng)技術(shù)的分支中,HEV、PHEV、REEV等分支有衍射出了不同的討論,若是展開(kāi)去分析,那就要回顧一下這篇匯總《混動(dòng)百科 | 如何判別一套混動(dòng)系統(tǒng)的好壞?一篇長(zhǎng)文帶你看懂》。

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按混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)

不過(guò)今兒個(gè),我們換一個(gè)實(shí)用的角度來(lái)看問(wèn)題,在我的讀者中存在著這樣一批人群:

1. 喜歡全程純電驅(qū)動(dòng)的駕駛體驗(yàn);

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(chē)都要省。

而以上這幾點(diǎn)需求,則恰恰能被「增程式電驅(qū)技術(shù)」而滿足。在這個(gè)領(lǐng)域,最近讓我眼前一亮的則是長(zhǎng)安發(fā)布的「原力」技術(shù),雖說(shuō)比起理想、嵐圖等一眾品牌推出的晚了一些,但「原力」技術(shù)發(fā)布會(huì)上,卻發(fā)現(xiàn)了不少新的亮點(diǎn)!

■「原力」不扭捏,目標(biāo)很明確

首先,在我聽(tīng)完整場(chǎng)技術(shù)發(fā)布會(huì)后,最大的感受就是兩個(gè)字——直爽,不帶一絲的扭捏?!冈Α顾械募夹g(shù)就是朝著『開(kāi)起來(lái)是電車(chē),但不用擔(dān)心續(xù)航里程』目標(biāo)去設(shè)計(jì)。

故此,其核心組件「原力智能增程(系統(tǒng))」和「原力超集電驅(qū)」的技術(shù)邏輯,便集中在解決以下3個(gè)方向的問(wèn)題:

  1. 如何提升增程器(ICE)的發(fā)電效率(注:不只是熱效率單項(xiàng)),以及由于提升了效率而帶來(lái)的副作用,比如整體結(jié)構(gòu)布局、NVH等問(wèn)題;

  2. 如何提升純電驅(qū)動(dòng)的體驗(yàn),也就是提升電機(jī)功率、效率,以及由于功率和效率提升帶來(lái)的副作用,比如電機(jī)高轉(zhuǎn)速?lài)[叫抑制等問(wèn)題;

  3. 如何保證電驅(qū)和電池在極端情況下能安全且高效地發(fā)揮作用,比如在極寒環(huán)境中,電池大功率放電、電機(jī)難快速到達(dá)最佳工況點(diǎn)等問(wèn)題。

當(dāng)然,3個(gè)方面的問(wèn)題下面又會(huì)有成千上萬(wàn)的細(xì)節(jié)問(wèn)題,為了方便大家理解,我從其兩個(gè)核心部件的技術(shù)特點(diǎn)來(lái)分析,看看長(zhǎng)安是怎么來(lái)解決的。

GB/T 19596-2017《電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)》對(duì)增程器的定義

首先來(lái)看「原力智能增程(系統(tǒng))」,我認(rèn)為長(zhǎng)安為做的硬件(主要指增程發(fā)動(dòng)機(jī))優(yōu)化,主要集中在以下4點(diǎn):

全工況低扭振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):增程器發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間增加扭轉(zhuǎn)減震結(jié)構(gòu),減少扭矩波動(dòng)對(duì)增程器振動(dòng)影響;

低流阻水道設(shè)計(jì):降低發(fā)電機(jī)冷卻水道流阻,降低發(fā)電機(jī)冷卻功率;

高壓縮比深度阿特金森循環(huán):以深藍(lán)為例SL03增程器采用12.5高壓縮比,凸輪軸型線加寬,延長(zhǎng)進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)期,利用進(jìn)氣回流降低有效壓縮比(阿特金森循環(huán)),降低油耗;

無(wú)損傳動(dòng)構(gòu)型:增程器發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)花鍵直連設(shè)計(jì),取消中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu),避免傳動(dòng)系統(tǒng)效率損失,同時(shí)降低重量。

增程器系統(tǒng)的定義示意圖

「原力智能增程(系統(tǒng))」的系統(tǒng)優(yōu)化則主要集中在以下3點(diǎn):

動(dòng)力系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)與控制:增程器通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及控制策略,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)高效工作區(qū)重合,同時(shí)發(fā)揮兩者的最高效率;

發(fā)電控制策略:增程器運(yùn)行轉(zhuǎn)速和功率與整車(chē)完全解耦,可不受車(chē)輛行駛速度限制,增程器發(fā)電功率和增程器轉(zhuǎn)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(jīng)濟(jì)區(qū)域工作,降低油耗,同時(shí)結(jié)合NVH需求設(shè)置轉(zhuǎn)速上限,保證好的NVH體驗(yàn)。

NVH平衡策略:即雙層軟件架構(gòu)平衡算法設(shè)計(jì)及全工況精細(xì)標(biāo)定:雙層軟件指一方面通過(guò)整車(chē)軟件控制增程器運(yùn)行工況,保證增程器工作狀態(tài)最優(yōu),降低NVH;另一方面在選定的工況下通過(guò)優(yōu)化增程器發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)軟件,保證增程器本體NVH最優(yōu)。

通過(guò)這兩方面的優(yōu)化,整套「原力智能增程(系統(tǒng))」的理論參數(shù)非常亮眼,增程器熱效率達(dá)到96%,CLTC標(biāo)準(zhǔn)下的百公里饋電油耗小于4.5L,關(guān)鍵其每升油發(fā)電效率極高,大約可達(dá)到1升油發(fā)3.3kWh的電。在深藍(lán)SL03增程版上綜合續(xù)航可達(dá)1200km。

而在電驅(qū)方面,長(zhǎng)安通過(guò)「原力超集電驅(qū)」進(jìn)行了多項(xiàng)的創(chuàng)新優(yōu)化,主要集中在以下個(gè)方面:

電驅(qū)總成集成技術(shù):集成電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器、充電機(jī)、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(shù):通過(guò)采用8層扁線繞組技術(shù),提升電機(jī)槽滿率由45%提升至70%,電阻和銅損耗對(duì)應(yīng)降低約25%,系統(tǒng)效率提高0.9%;

轉(zhuǎn)子雙V拓?fù)錁?gòu)型:轉(zhuǎn)子構(gòu)型的最優(yōu)解,通過(guò)采用轉(zhuǎn)子雙V拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),相對(duì)普通構(gòu)型轉(zhuǎn)子,可以充分利用磁阻不對(duì)稱(chēng)帶來(lái)的磁阻轉(zhuǎn)距,降低電機(jī)電流,進(jìn)而電機(jī)銅損耗降低10%,系統(tǒng)效率提高0.4%;

低阻導(dǎo)線技術(shù):通過(guò)三相超導(dǎo)低阻銅排替代分體式的長(zhǎng)線束,降低線束損耗,系統(tǒng)效率提升0.1%;

低阻力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化:即是對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)中,減速器潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,既有效地保證了齒輪和軸承的潤(rùn)滑可靠性,又能夠以最小的腳油損失帶來(lái)最小的效率的損失;

自適應(yīng)控制算法:針對(duì)電驅(qū)常用工況點(diǎn),采用自適應(yīng)的控制頻率(5-10k)、多種調(diào)制方式(DPWM、SVPWM),系統(tǒng)效率提高1.2%。

通過(guò)這些優(yōu)化,我們同樣可以看到在目前已經(jīng)搭載在深藍(lán)SL03增程版上的這套「原力超集電驅(qū)」同樣擁有這個(gè)很強(qiáng)的理論參數(shù)表現(xiàn)。

不過(guò)說(shuō)到這里,其實(shí)還沒(méi)有完全分析完「原力」的全部技術(shù)點(diǎn),因?yàn)樽畛跆岬降?個(gè)方向中,第3條還沒(méi)回答,也就是極限工況(主要是極寒)的問(wèn)題,而這恰恰是一個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)題,并不是單一地通過(guò)增程器或電驅(qū)系統(tǒng)來(lái)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(yù)加熱和電驅(qū)激勵(lì)兩項(xiàng)技術(shù),這里簡(jiǎn)單介紹一下其原理:

電池升溫原理:利用電池在低溫下內(nèi)阻遠(yuǎn)大于常溫內(nèi)阻的電化學(xué)特性,通過(guò)脈沖加熱控制策略,產(chǎn)生脈沖電流,當(dāng)高頻交變的大電流通過(guò)電池時(shí),由內(nèi)阻產(chǎn)生焦耳熱,從而實(shí)現(xiàn)電池加熱。如果大家覺(jué)得看不懂,我打個(gè)不怎么恰當(dāng)?shù)谋确剑哼@類(lèi)似于在給四驅(qū)車(chē)?yán)锏母呻姵刈隹煽氐亩搪?,干電池短路后就?huì)產(chǎn)生熱,是不是就好理解了一些;

電驅(qū)激勵(lì)原理:利用電機(jī)定子的電感特性,在電機(jī)定子有電流通過(guò)時(shí),關(guān)斷IGBT,從而讓續(xù)流回路實(shí)現(xiàn)電流的回饋,IGBT將工作在1個(gè)周期的PWM模式及1個(gè)周期的關(guān)管狀態(tài),進(jìn)而在電機(jī)控制器高壓輸入端形成脈沖電流波形。這個(gè)就更復(fù)雜一點(diǎn),如果你對(duì)IGBT的原理不太了解,可能就要自行補(bǔ)習(xí)一下了,我也只能再打個(gè)不怎么恰當(dāng)?shù)谋确剑涸谝桓芗?xì)的水管兩頭,各裝一個(gè)可開(kāi)閉的開(kāi)關(guān),然后讓水管里的水在水管中反復(fù)摩擦水管,摩擦生熱,加熱水溫(感覺(jué)真的不知道該如何比喻了,大家看個(gè)意思,這個(gè)比喻比上一個(gè)更離譜~~哈哈哈)

之所以對(duì)『微核高頻脈沖加熱』做了那么長(zhǎng)的解釋?zhuān)蛴卸?/p>

效果是真不錯(cuò):就以深藍(lán)車(chē)型為例,長(zhǎng)安給到的數(shù)據(jù)是『在-30℃極端環(huán)境下,每分鐘時(shí)間電池溫度提升可達(dá)4℃,車(chē)輛動(dòng)力性提升50%,充電時(shí)間縮短15%』,北方車(chē)主是不是嘴角已經(jīng)有幸福的微笑了;

的確是個(gè)好技術(shù):我所說(shuō)的『好』,一個(gè)是指這條技術(shù)樹(shù)并不是我第一次看到,在其他車(chē)企的資料中,我已經(jīng)見(jiàn)到過(guò)好幾次,說(shuō)明這是一項(xiàng)行業(yè)認(rèn)同的技術(shù)路線,當(dāng)然就能稱(chēng)得上『好』;此外,之前都是在技術(shù)介紹的PPT中看到,而長(zhǎng)安量產(chǎn)裝車(chē)了,的確是把這份『好』帶給了消費(fèi)者。

嗨,一聊技術(shù)我就容易走火入魔,不知不覺(jué)寫(xiě)了那么多,而且越來(lái)越晦澀。不過(guò)以上對(duì)于「原力」分析并不是「原力」的全部,而是技術(shù)會(huì)上,讓我記得最清楚的內(nèi)容。還是那句話,「原力」一點(diǎn)都不扭捏,一切技術(shù)的邏輯源自『開(kāi)起來(lái)是電車(chē),但不用擔(dān)心續(xù)航里程』的核心,不會(huì)像部分車(chē)企那樣,要么對(duì)增程技術(shù)遮遮掩掩,要么過(guò)度吹噓。

而這份『直爽』,我真的很認(rèn)同,因?yàn)楹兔靼兹肆募夹g(shù),才能有『海內(nèi)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(shí)對(duì)于長(zhǎng)安的混動(dòng)技術(shù),大家可能更熟悉的是搭載在UNI系列上的「長(zhǎng)安藍(lán)鯨iDD混動(dòng)系統(tǒng)」,所以,對(duì)大部分人而言「原力」的出現(xiàn)好似是一個(gè)比較突兀的技術(shù)。

藍(lán)鯨iDD三離合電驅(qū)變速器構(gòu)型示意圖

但熟悉長(zhǎng)安技術(shù)『裝備庫(kù)』的人應(yīng)該知道,長(zhǎng)安在新能源汽車(chē)的技術(shù)已有了超過(guò)11年的積累(2011-2012年開(kāi)始),「原力」則是早在2017年時(shí)就納入了動(dòng)力總成的戰(zhàn)略規(guī)劃。

而在2022年的今天,隨著彼時(shí)長(zhǎng)安的新能源戰(zhàn)略『香格里拉計(jì)劃』、以及智能化戰(zhàn)略『北斗天樞計(jì)劃』等計(jì)劃的陸續(xù)落地,我們終于迎來(lái)了長(zhǎng)安的『攤牌』——四大新能源平臺(tái)架構(gòu)(個(gè)人歸納,僅供參考):

MPA架構(gòu):兼容內(nèi)燃機(jī)(ICE)及其電氣化產(chǎn)品,是集成多元形態(tài)、多元能源、多元場(chǎng)景的智慧架構(gòu),已隨UNI-V首發(fā);

EPA架構(gòu):面向主流電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的平臺(tái)架構(gòu),已上市產(chǎn)品有長(zhǎng)安深藍(lán)SL03;

CHN平臺(tái):長(zhǎng)安與華為、寧德時(shí)代攜手共創(chuàng)的全球領(lǐng)先的智能電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)平臺(tái),基于該平臺(tái)打造的阿維塔11已上市;

SDA架構(gòu):基于中央計(jì)算和區(qū)域控制的電子電氣架構(gòu),也是長(zhǎng)安汽車(chē)全力推進(jìn)『軟件定義汽車(chē)』的具體實(shí)踐方案,基于該平臺(tái)打造的『新汽車(chē)』CD701原型車(chē),在2022智博會(huì)首次亮相。

所以,我覺(jué)得長(zhǎng)安汽車(chē)已取得系列階段性成果,并正在加速向汽車(chē)『新四化』轉(zhuǎn)型,而且每一步走的都非常扎實(shí),也很堅(jiān)定。故此,我們?cè)凇冈Α沟摹冈χ悄茉龀蹋ㄏ到y(tǒng))」上,可以看到長(zhǎng)安將幾十年在內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的積淀再次創(chuàng)新,轉(zhuǎn)向混動(dòng)。而「原力超集電驅(qū)」更是長(zhǎng)安厚積薄發(fā)地在電驅(qū)領(lǐng)域再次走在了行業(yè)的前沿,成為長(zhǎng)安在新能源時(shí)代的中流砥柱。

冰凍三尺非一日之寒,在技術(shù)發(fā)布會(huì)上,長(zhǎng)安新能源汽車(chē)科技有限公司CEO鄧承浩先生有一段話挺打動(dòng)我的:『我們的增程系統(tǒng),源自于長(zhǎng)安幾十年發(fā)動(dòng)機(jī)的積淀,與藍(lán)鯨動(dòng)力技術(shù)同根同源,各有側(cè)重。我們會(huì)持續(xù)深耕增程技術(shù)路線,我們絕不是來(lái)蹭熱度的,不是來(lái)玩票的,我們是來(lái)踏踏實(shí)實(shí)做產(chǎn)品和技術(shù)的,我們希望給消費(fèi)者提供一個(gè),更加符合中國(guó)國(guó)情的最優(yōu)解。』

還是那句話:我就很喜歡這份直爽!

■ 根源與根本

《道德經(jīng)》有云『道生一,一生二,二生三,三生萬(wàn)物』,這是長(zhǎng)安取名「原力」的原因,作為一名認(rèn)同道家學(xué)說(shuō)的汽車(chē)從業(yè)者,已經(jīng)從長(zhǎng)安在新能源技術(shù)的戰(zhàn)略布局和技術(shù)細(xì)節(jié)中感受到了其中的奧妙:

根源——靠譜使用的技術(shù)!

根本——為的是用戶!

* 部分圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請(qǐng)告知?jiǎng)h除
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