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4挡的奥秘 聊东风风神浩瀚DH-i混动系统

2023-10-04 31514

  [汽车之变速箱技术]  8月份,东风风神皓瀚(参数|询价)DH-i正式上市,这款车上搭载的4挡混动专用变速箱让它一时风头无两。这套混动系统是目前国内标称挡位数最多的混动专用变速箱,而且搭载该变速箱的混动车型起步价只要9.99万元,这瞬间引爆了舆论,被认为是混动汽车界新晋价格屠夫车型。今天我们就来研究一下东风风神皓瀚DH-i的4挡混动专用变速箱,看看它的科技实力究竟有多强。

● 发动机为主、电机为辅的DH-i混动系统

  东风风神皓瀚DH-i的混动系统由1.5T混动专用发动机和4挡DH-i混动变速箱组成。其中,1.5T发动机的最大功率为150千瓦(204马力),峰值扭矩为305牛・米,热效率达到行业领先的45%。

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  4挡DH-i混动变速箱内部集成了两个电机,它们作为发电机和驱动电机各施其职,其中驱动电机的最大功率为105千瓦(143马力),峰值扭矩为210牛・米。发动机加电机组合,系统最大功率为215千瓦(292马力),峰值扭矩为565牛・米,车辆0-100km/h加速时间为6秒。

两款混合动力车型动力参数对比
车型 东风风神皓瀚DH-i 宋PLUS DM-i
混动系统类型 油电混动/插电混动(未上市) 插电混动
发动机排量 1.5L 1.5L
进气形式 涡轮增压 自然吸气
发动机最大功率 150kW 81kW
发动机峰值扭矩 305N・m 135N・m
驱动电机最大功率 105kW 145kW
驱动电机峰值扭矩 210N・m 325N・m
系统综合最大功率 215kW /
系统综合峰值扭矩 565N・m /

  从上面这个表格可以看到,东风风神皓瀚DH-i的动力性能参数要比宋PLUS DM-i更强。其中,东风风神皓瀚DH-i由于搭载的是1.5T发动机,动力输出自然要比宋PLUS DM-i的1.5L自然吸气发动机强劲不少;作为混动系统动力补充的角色,东风风神皓瀚DH-i的驱动电机功率要明显小于宋PLUS DM-i。

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  从配置参数上也可以看到,东风风神皓瀚DH-i采用发动机为主,电机为辅的思路,而宋PLUS DM-i则是更注重使用电机的动力,两者在技术路线上有一定的区别。

● 功率分流、多挡位、双电机、串并联多重BUFF叠满

  之所以说东风风神皓瀚DH-i的混动系统特别,是因为它内部集成了功率分流用的行星齿轮组、换挡同步器、双电机以及能够实现发动机与电机的串、并联动力输出。如此BUFF叠满的设计,在中国混动汽车市场确实是一股清流,并不多见。下面我们分别来进行详细剖析。

  首先,来聊聊功率分流技术。说到功率分流型混合动力系统,那么我们就不能不提日本丰田。丰田在1997年正式量产搭载THS混合动力系统的车型,这套THS混合动力系统所采用的正是功率分流型混合动力技术路线。(想深入了解的朋友可以观看《汽车档案馆》栏目的连载视频:THS技术特点、THS进化与推广之路)

  由于丰田THS系统的独特结构,所以发动机、发电机以及驱动电机输入到行星齿轮组中的动力都会传递至其它两个动力源;同时,三个动力源的转速存在一定比例关系,电机和发动机的最高转速会相互掣肘,从而难以兼顾动力表现和更高的巡航速度。

  另外2组离合器,其中一组是用于断开发动机动力传递至变速箱的(上图中的C0,用于纯电模式),另一组则是用于固定行星齿轮组的行星架(上图中的C1,在动能回收模式下,固定行星架可以实现利用电机进行动能回收)。

  显然,3组同步器+2组离合器能够实现的排列组合超过4种,官方资料中显示这套系统有26种工作模式。那么官方指的4挡究竟指的是哪4个挡位呢?

  高/低速挡两个挡位与行星齿轮两个状态挡位组合便实现了机械传动结构上的4挡。从官方的介绍资料来看,在发动机直驱和并联驱动模式下,可以实现4个机械挡位;而在功率分流模式下可以实现2个机械挡位。下面我们就来了解下这套系统的主要工作模式。

  在纯电模式下,可以实现驱动电机/发电机单电机高速挡、驱动电机/发电机单电机低速挡、双电机高速挡以及双电机低速挡。对于动力输出,驱动电机的性能显然要强于发电机,所以上述一系列挡位设置只会有一部分落实到量产车上,如保留驱动电机单电机高速挡来应对纯电高速巡航工况,保留双电机低速挡来增强全力起步提速性能。

  另一方面,纯电模式下的多种挡位设置也能应用在能量回收模式下。更多的挡位意味着系统能够拥有更多的能量回收强度级别,利用这些挡位有利于提升能量回收效率。下面为大家画出了上述各种纯电模式的动力流走向,红色表示同步器结合方向,推荐各位放大查看。

『纯电模式』

  在串联模式下,发动机带动发电机发电,驱动电机可通过高速和低速两个挡位对外输出动力。在市区中低速行驶时,串联模式在特定工况下会比并联模式具备更强的提速性能。发动机转速与车轮转速相互独立,发动机可以拉高转速发电来供驱动电机加速之用。串联模式两个挡位的动力流如下图所示。

『串联模式』

  在并联模式或发动机直驱模式下,发动机可以通过同步器选择是否经过行星齿轮组进行减速增扭,然后再把动力往后级传输。无论是驱动电机参与输出的并联模式,亦或是驱动电机不参与输出的发动机直驱模式,发动机动力通过行星齿轮组后还会有高速和低速两个挡位可供选择。这套系统所谓的4挡就是在这两个工作模式下实现的。下面为大家画出了上述并联和直驱模式下的4个挡位动力流走向,推荐各位放大查看。

『发动机直驱模式』

『并联模式』

  和传统多挡位串并联构型混动系统相比,东风风神皓瀚DH-i混动系统多了一个功率分流模式。在这种模式下,驱动电机的动力可以选择高速和低速两个挡位进行转速调整后,再进入到行星齿轮组中进行动力耦合,进一步拓宽这套系统的高效工况区,让起步加速更给力,高速巡航更节油。

『功率分流模式』

  在功率分流模式下,得益于功率分流构型灵活的转速调节特性,通过对电机转速的控制可以实现让齿轮转速完全同步后再入挡,这样就完全避免了换挡齿轮转速同步过程中带来的顿挫问题,从而提升换挡的平顺性,实现无感换挡的效果。

  除了上述四种主要驱动模式外,东风风神皓瀚DH-i混动系统还支持驻车发电以及能量回收等常规工作模式。更复杂的结构虽然增加了这套系统的调校难度,但也拓宽了这套系统的性能边界,随着工程师们对DH-i构型的进一步了解,性能还将有望得到进一步优化提升。

● 全文总结:

  东风风神皓瀚DH-i混动系统最特别的地方莫过于是把多挡位串并联与功率分流这两种技术路线整合在一起,从而博采众长,在动力性和能耗表现上都更上一层楼。相比起国内常见的多挡位串并联混合动力系统,东风风神的这套DH-i系统在功率分流模式下可实现平顺无感高、低速挡位切换,这意味着日常行驶的很大一部分工况下都有更优异的平顺性表现。目前,东风风神皓瀚DH-i只有HEV油电混动车型,PHEV插电混动版预计在明年第一季度才会上市,届时比亚迪宋PLUS DM-i将迎来一位有力的竞争者。(图/文/汽车之常庆林)

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