除了豐田,福特也是功率分流的元老!
長安福特混動系統(tǒng)示意圖
常讀鄙人混動專欄的讀者應(yīng)該對「功率分流」(即「Power Split」,亦稱「動力分流」)不會陌生,當(dāng)然啦,從目前來看,更多的主機廠選擇的是以「串并聯(lián)式」混動變速箱構(gòu)型,只有豐田的「THS混動系統(tǒng)」依然堅持搭載在主流暢銷產(chǎn)品上,并積攢著不錯的口碑。
其實,翻一翻「功率分流」的族譜,大家會發(fā)現(xiàn),可以說,在豐田汽車在研發(fā)「THS混動系統(tǒng)」伊始,其實還有一位同時代的『合伙人』,那就是福特汽車。今兒個容我借著長安福特剛剛發(fā)布的車型——「長安福特銳界L」,聊一聊其所搭載的長安福特的全新混動系統(tǒng)。
■ 起步是真的早
「功率分流」的概念或許并不是由主機廠提出,而源自一些擁有強大技術(shù)積累的OEM,有 一種說法其源自TRW的某項專利技術(shù)(亦或說是一種工程理念)。隨著時代的變遷,在那個世紀之交,對未來新能源技術(shù)發(fā)展尚在大方向探討的年代,豐田與福特就開始對「功率分流」技術(shù)進行改進,其中福特在混動系統(tǒng)的構(gòu)型方面,提前申請了不少專利。而豐田則是在控制系統(tǒng)以及能量流管理方面中拿下了不少專利。
到了產(chǎn)品化的階段,兩家人一對眼才發(fā)現(xiàn),貌似在這個階段都繞不開對方的一些專利,那咋辦呢?那就進行『專利交叉授權(quán)』吧。于是在福特在「功率分流」技術(shù)方面便有了以下的歷史(非全部歷史):
2004年福特第一款
混動SUV福特Escape Hybrid面世(采用愛信代號為「 HD-10」的功率分流變速器」),2006年愛信將縱置版的「HD-10」用在了「Lexus GS 450h」等車型上;
2008款福特Escape Hybrid
2009年福特Escape/Fusion/Mercury Milan Hybrid 搭載了愛信代號為「HD-20」的功率分流變速器,較前一代產(chǎn)品,優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和速比,提升了系統(tǒng)效率。同年福特正式立項啟動第3代功率分流系統(tǒng)的開發(fā);
福特第3代功率分流系統(tǒng)示意圖
2012年福特發(fā)布了基于自主開發(fā)的「HF35」的功率分流變速器 ,應(yīng)用在Fusion、C-Max、MKZ等車型上,同時發(fā)布HEV和PHEV兩個版本,正式走上了完全自主設(shè)計、開發(fā)、制造的路線;
2017年福特優(yōu)化改進的「HF45」功率分流變速器問世,較前一代系統(tǒng),進行了集成化設(shè)計,提高了系統(tǒng)功率,提升了效率,匹配更大車型。
福特兩代混動變速器對比示意圖
根據(jù)我收集到的資料,從「HD-10」到「HF45」(具體來說是「HD-20」到「HF35」)的結(jié)構(gòu)最大變化在于,當(dāng)年福特自研功率分流變速器優(yōu)化取消了兩個組件:一個是位于發(fā)動機后段的「單向離合器」,另一個是則是用于鎖死「太陽齒輪」的「制動器」。
單向離合器示意圖(動圖)
「單向離合器」(即「One-way Clutch」,簡稱「OWC」):使得動力在一定的條件下,只能從一個轉(zhuǎn)動方向傳遞。比如我們在第二代「THS混動系統(tǒng)」上看到的「單向離合器」,其具體作用,實現(xiàn)了「發(fā)電機」(MG 1)和「發(fā)動機」的部分脫開,從而避免「發(fā)電機」反拽「發(fā)動機」。比如「發(fā)電機」在啟動「發(fā)動機」后,「單向離合器」即會鎖死(依靠「發(fā)電機」的轉(zhuǎn)速作為鎖死的判斷標(biāo)準);
「制動器」(即「Brake」):簡單來說就是用來鎖死「行星齒輪組」中某一個組件,此前在講解吉利的「DHT Pro」中,我們曾經(jīng)很詳細的從結(jié)構(gòu)和原理上分析過,基本所有的汽車變速器里都會有這個組件。
從迭代邏輯來看,福特顯然是想通過幾代的集成化迭代,利用全新自研的系統(tǒng)控制及能量流管理系統(tǒng)的優(yōu)勢,最終,減少混動變速器的機械部件,從而減輕重量,減小體積,為功率更高的「發(fā)動機」和「電機」留出更多的空間,亦可使得整套動力總成可以適配更多的車型。故此,接下來我們來看看搭載在「長安福特銳界L」上的全新「長安福特混動系統(tǒng)」有什么特點。
■ 令人眼饞的『大馬力』
在本次「長安福特混動技術(shù)溝通會」(后簡稱「溝通會」)上,令我印象最為深刻的就是這枚「第5代2.0T的EcoBoost雙渦流渦輪增壓直噴發(fā)動機」(后簡稱「第5代EcoBoost發(fā)動機」),額定功率202kW,最大扭矩405 N·m。這個參數(shù)在目前一眾以1.5T為主的「混動發(fā)動機」中,絕對算是大馬力了。這里要說明一下,長安福特并不是想要『大力出奇跡』,而是通過多項技術(shù),平衡性能與油耗之間的關(guān)系。
第5代EcoBoost發(fā)動機
比如「第5代EcoBoost發(fā)動機」采用「進氣道噴射」與「高壓直噴」(350bar)的「雙噴射技術(shù)」,在不同工況下,改變噴油的方式,兼顧勻速時的低油耗和功率需求大時的動力性。而目前大部分以省油為目的的混動動力總成,往往會用「阿特金森/米勒循環(huán)發(fā)動機」來強制省油。此外,「第5代EcoBoost發(fā)動機」)還優(yōu)化了「渦輪增壓器」的「雙渦道」設(shè)計和「電子控制廢氣閥」等關(guān)鍵部件。
長安福特銳界L
所以,我們可以看到「第5代EcoBoost發(fā)動機」在動力、油耗、排放及NVH四大維度較上一代的產(chǎn)品有了許多的提升,從「溝通會」公布的數(shù)據(jù)來看,哪怕是車長5米、軸距近3米的大7座「長安福特銳界L」,仍可實現(xiàn)零百加速7.1秒,WLTC百公里油耗6.31升,續(xù)航超1000公里。
長安福特混動變速器示意圖
而從「混動變速器」的爆炸圖中,我們可以發(fā)現(xiàn)其一大特點,即『化繁為簡』:「雙電機」的電驅(qū)部分,單排的「行星齒輪組」以及用于控制的「逆變器總成」被高度地集成在一起,讓人看到了最原汁原味的「功率分流變速系統(tǒng)」(E-CVT)。
長安福特混動變速器工作模式示意圖(動圖)
「溝通會」上并未詳細地透露「長安福特混動系統(tǒng)」的全部技術(shù)參數(shù)和全面的工作原理,這里結(jié)合此前我對第三代福特混動系統(tǒng)的理解,我將全新「長安福特混動系統(tǒng)」的工作模式分為以下5種:
純電模式:在車輛起步或低速行駛時,「高壓電池」為以驅(qū)動和動能回收為主的「電機」(即圖中「MG 2」)提供電能,「MG 2」的動力沿著「中間軸」最后將動力輸出至「車輪」;
混動模式:隨著車速提升,功率需求逐步變大,「發(fā)動機」啟動進入工作狀態(tài),部分功率用于驅(qū)動?!赴l(fā)動機」的部分功率分配給主要用于發(fā)電的「電機」(即圖中「MG 1」)發(fā)電,電能供給「MG 2」,富余的電量可以儲存到「高壓電池」中。最終「發(fā)動機」和「MG 2」的動力在「中間軸」上匯合,最終輸出至「車輪」;
電助力混動模式:當(dāng)瞬時功率需求較大時,比如超車時,「MG 1」所發(fā)的電能不能滿足「MG 2」,此時「高壓電池」同時也為「MG 2」供電,該模式簡單的字面理解就是——『電池助力』混動模式;
駐車充電模式:停車時,「發(fā)動機」在怠速階段,可以視「高壓電池」的SOC情況,帶動「MG 1」進行補電;
動能回收模式:制動時,輪端的制動能通過「MG 2」轉(zhuǎn)化為電能儲存到「高壓電池」。
當(dāng)然啦,以上這些模式都將通過「整車控制系統(tǒng)」(即「VCU」)進行最佳效率精確計算,自動匹配到最佳動力輸出模式,使整個混動系統(tǒng)始終運行在綜合效率最優(yōu)的區(qū)間,實現(xiàn)動力與油耗的平衡。
低鎳NCM111三元鋰電芯
此外,「長安福特混動系統(tǒng)」在與「混動變速器」所配套的「電機」和「電池」方面也擁有自身的技術(shù)特點:
「電機」:采用高效的高速扁線油冷雙設(shè)計,使得工作效率更高;
「電池」:電芯采用全新「低鎳NCM111三元鋰電芯」,特點是熱擴散風(fēng)險低,使用壽命持久。封裝過程中采用的一體式水冷系統(tǒng),其特點是散熱性能較強。
而整套動力總成在上車前經(jīng)歷了嚴苛的安全和耐久驗證,比如「第5代EcoBoost發(fā)動機」經(jīng)歷了超1000小時的結(jié)構(gòu)疲勞耐久試驗、冷熱沖擊耐久試驗和系統(tǒng)耐久試驗等,保障發(fā)動機在全使用周期內(nèi)的安全可靠;「電池」則通過過充、針刺、海水浸泡、鹽霧、跌落、高低溫沖擊和循環(huán)壽命等多項超國家標(biāo)準的嚴苛測試,保障極端情況下電池的正常、安全運行。
■ 最后
以上便是本次淺談的全部內(nèi)容,關(guān)于新一代「長安福特混動系統(tǒng)」的干貨講解,就留到官方給出更多的詳細資料了,到時候我們在『干貨篇』中再來好好扯掰。
2008款福特Escape Hybrid的尾標(biāo)
說實話,本文對于福特的混動技術(shù)分析的還是比較粗淺,鄙人也有一些意猶未盡。因為除了福特除了「功率分流」的混動解決方案,還研發(fā)過一系列基于「P2架構(gòu)」的混動系統(tǒng)(比如2019年左右的福特 F150搭載的是第四代「MHT混動系統(tǒng)」),而所有的混動系統(tǒng)又離不開與電相關(guān)的技術(shù)儲備,故此這又與「福特電馬Mustang」有著千絲萬縷的關(guān)系……
故此,這就不是單聊一項技術(shù)了,而是在看福特汽車全球新能源的布局,那可是一個大大的故事了。所以,坑先挖著,至于填不填……就看大家是不是『素質(zhì)三連』了~~
長安福特銳界L
最后的最后,聊聊我在「溝通會」上『秘密私會』的「長安福特銳界L」,最大的感觸有2點:
動力總成的體積控制得著實不錯:整套混動的動力總成在發(fā)動機機艙內(nèi),被安排的十分寬敞,所以我在上文中也提到,這個「混動變速器」應(yīng)該可以適配更多的車型;
很有產(chǎn)品力一款車:暫不能說太多,就講一個小細節(jié),「溝通會」上體驗的是運動款銳界L,所以搭配的是運動座椅,但其舒適程度應(yīng)該是我近2年來坐起來最舒服的運動座椅。
更多產(chǎn)品和體驗的細節(jié),可以持續(xù)關(guān)注我們的試車節(jié)目,對「長安福特銳界L」有興趣的朋友,也可以在上市后,到門店去試駕一下~~
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