微動(dòng)態(tài)丨節(jié)油界的性能“天花板”：“雷神”開啟混動(dòng)新時(shí)代

梳理混動(dòng)技術(shù)的發(fā)展歷程，目前已經(jīng)形成了單電機(jī)與雙電機(jī)；功率分流與串并聯(lián)；單擋定速與多檔變速三類不同技術(shù)路線。

(資料圖)

2022年12月9日，由蓋世汽車主辦的2022第三屆混動(dòng)技術(shù)發(fā)展論壇中，吉利汽車動(dòng)力總成研究院雷神混動(dòng)系統(tǒng)總工程師劉國(guó)慶看來，日系混動(dòng)的節(jié)油率較為突出，而歐系如大眾的混動(dòng)系統(tǒng)在動(dòng)力表現(xiàn)上更加強(qiáng)勁。

魚和熊掌如何兼顧？劉國(guó)慶表示，這就需要重溯混動(dòng)的學(xué)名：機(jī)電耦合裝置，可以看出，混動(dòng)技術(shù)的核心關(guān)鍵詞在于解耦，這又包含物理解耦、功能解耦和工況解耦，其中功能解耦（增加電機(jī)數(shù)量）正是豐田混動(dòng)技術(shù)的秘訣所在，市場(chǎng)上多數(shù)混動(dòng)系統(tǒng)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了前兩種解耦模式。

工況解耦，也就是區(qū)分高速、城區(qū)、郊區(qū)等不同工況，這正是各個(gè)企業(yè)需要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。劉國(guó)慶強(qiáng)調(diào)，吉利的雷神混動(dòng)電驅(qū)變速器DHT-Pro通過 P1電機(jī)+P2電驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了功能解耦，工況上實(shí)現(xiàn)了三檔場(chǎng)景按需耦合，能夠適配吉利旗下的各級(jí)車型架構(gòu)，以達(dá)到“揚(yáng)電動(dòng)之長(zhǎng)，補(bǔ)電動(dòng)之短”的目標(biāo)。

劉國(guó)慶 | 吉利汽車動(dòng)力總成研究院雷神混動(dòng)系統(tǒng)總工程師

以下為演講內(nèi)容整理：

因?yàn)槲沂抢咨窕靹?dòng)的總工程師，所以我更多從技術(shù)維度向大家介紹為什么會(huì)設(shè)計(jì)這樣一套系統(tǒng)？我的報(bào)告分為兩個(gè)部分，第一部分是吉利動(dòng)力系統(tǒng)的誕生背景，第二部分是雷神混動(dòng)系統(tǒng)的介紹。

雷神混動(dòng)系統(tǒng)的誕生背景

在2020年2月份，也就是雙碳戰(zhàn)略發(fā)布之前，吉利已經(jīng)確定要加速電氣化轉(zhuǎn)型，吉利的轉(zhuǎn)型分兩個(gè)方面：第一，推出極氪、幾何等品牌主攻純電市場(chǎng)；第二，主攻節(jié)能和新能源市場(chǎng)，這部分主要基于混動(dòng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，我們的規(guī)劃是：2023年吉利新能源汽車滲透率占比將繼續(xù)逐步提升至50%以上，2025年領(lǐng)克全面電氣化。

吉利動(dòng)力系統(tǒng)負(fù)責(zé)承接這部分行動(dòng)計(jì)劃的落地，我們?cè)诩夹g(shù)上聚焦四點(diǎn)：動(dòng)力高效化，驅(qū)動(dòng)電氣化，控制智能化，能源多樣化。

下圖是吉利動(dòng)力系統(tǒng)成立之初到現(xiàn)在的產(chǎn)品迭代過程，我們的產(chǎn)品連續(xù)九年榮獲中國(guó)心十佳動(dòng)力，3次獲得世界十佳變速器，我們的3.0時(shí)代產(chǎn)品也獲得了中國(guó)汽車工業(yè)學(xué)會(huì)舉辦的中國(guó)汽車工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

同時(shí)我們自己也推出了HEV、PHEV系統(tǒng)，搭載在銷往海外的乘用車車型上，還有商用車車型比如出租車上，我們的第三代產(chǎn)品基本針對(duì)所有的混動(dòng)形式都進(jìn)行了量產(chǎn)化嘗試，從第四代開始，我們開始全面聚焦混動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)推出了BHE系列和DHE系列，變速器主要是以DHT pro為主，電驅(qū)產(chǎn)品上推出了EDU系統(tǒng)，搭載在領(lǐng)克09上。

圖片來源：吉利汽車

2021年10月31日，我們正式發(fā)布吉利全球動(dòng)力科技品牌：雷神動(dòng)力，致力于提供全球領(lǐng)先的高效智能動(dòng)力解決方案。我們的品牌標(biāo)識(shí)出三個(gè)“V”，分別代表元?dú)釼igor，速度Velocity，多樣化Various。

接下來分五個(gè)部分對(duì)雷神混動(dòng)進(jìn)行介紹：混動(dòng)系統(tǒng)，混動(dòng)變速器，混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，混動(dòng)控制系統(tǒng)，吉利在碳中和領(lǐng)域的探索。

首先看下目前混動(dòng)動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展方向，我們研究了不同代際產(chǎn)品的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)日系的混動(dòng)在節(jié)油率上表現(xiàn)突出，在動(dòng)力性上有欠缺，特別是在高速的加速性上面；而德系，像大眾的單電機(jī)方案或者并聯(lián)方案，整體來講節(jié)油率大概在20%，但是動(dòng)力性卻非常強(qiáng)。

圖片來源：吉利汽車

魚和熊掌如何兼得？這是我們需要思考的問題，要回答這一問題，就需要回歸混動(dòng)的本質(zhì)。

混動(dòng)的學(xué)名是機(jī)電耦合裝置，其核心的問題在于解耦，第一種是物理解耦，也就是把發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)分開，上圖的P0和P1是沒有辦法實(shí)現(xiàn)物理解耦的，豐田也沒有實(shí)現(xiàn)物理解耦，但是為什么豐田的混動(dòng)系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，這是因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了功能解耦。

功能解耦就是第二種解耦，意思是將發(fā)電功能和電驅(qū)動(dòng)功能分開；第三種是工況解耦，城市/高速/郊區(qū)工況分開。

現(xiàn)在市面上的主流產(chǎn)品，基本上只做到了物理解耦，通常會(huì)使用兩個(gè)電機(jī)去達(dá)到功能解耦，但是在如何實(shí)現(xiàn)工況解耦上仍然有一定的困難。

雷神動(dòng)力系統(tǒng)第一代P0沒有實(shí)現(xiàn)物理解耦，P2實(shí)現(xiàn)了物理解耦，但是功能解耦沒有實(shí)現(xiàn)，第三代考慮的是全部場(chǎng)景的解耦。

為什么要考慮解耦，這要從開發(fā)混動(dòng)系統(tǒng)的兩個(gè)思考維度考慮：終端客戶的維度和上游客戶的維度，因此，我們?cè)陂_發(fā)之初就對(duì)整個(gè)混動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了定義：揚(yáng)電動(dòng)之長(zhǎng)，補(bǔ)電動(dòng)之短。

第一個(gè)維度：虧電工況的動(dòng)力性，這一問題在純電或燃油車中都很少出現(xiàn)，但是在雙動(dòng)力源就存在這種問題：無法百分百保證駕駛時(shí)的強(qiáng)動(dòng)力性，這在極端場(chǎng)景中就會(huì)演變成安全問題，比如高速超車、山路爬坡的工況下。這一點(diǎn)正是雷神動(dòng)力系統(tǒng)所重點(diǎn)考慮的：從變速器到發(fā)動(dòng)機(jī)，我們都采用了相對(duì)于同級(jí)別而言的超配系統(tǒng)，從而提供足夠的扭矩儲(chǔ)備和功率儲(chǔ)備。

第二個(gè)維度：兼容HEV/PHEV/REEV，覆蓋A0-D級(jí)車應(yīng)用。這主要是出于對(duì)平臺(tái)化效益的考慮，我們要通過一個(gè)混動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)所有的混動(dòng)形式和全混動(dòng)車型的覆蓋。

混動(dòng)電驅(qū)變速器 DHT Pro

現(xiàn)在講一下3擋雙行星齒輪組混動(dòng)電驅(qū)變速器 DHT Pro，我們是首個(gè)采用3+3檔位數(shù)的，當(dāng)然，做三檔不是特別難的事情，難點(diǎn)在于兼具多檔和空間的緊湊性，DHT Pro變速器的重量只有120公斤，同日系DHT的重量相當(dāng)，軸向長(zhǎng)度只有354mm，相當(dāng)于一個(gè)14寸筆記本。

采用了雙離合器系統(tǒng)，雙電機(jī)系統(tǒng)，電子雙聯(lián)泵，在工程設(shè)計(jì)了四層結(jié)構(gòu)，以環(huán)環(huán)相套的模式進(jìn)行嵌套，進(jìn)一步節(jié)省了整體的空間，還集成了PCM模塊、液壓控制模塊，傳統(tǒng)系統(tǒng)。

除了結(jié)構(gòu)的精巧，該系統(tǒng)內(nèi)的每一個(gè)組成部件在集成度和體積上都做到了行業(yè)的領(lǐng)先水平，比如雙電機(jī)系統(tǒng)，采用了扁線油冷波繞組技術(shù)，最高效率可以達(dá)到97%；采用了電子雙聯(lián)泵，能夠節(jié)省能量21%，；液壓控制模塊采用了60bar高壓控制系統(tǒng)，響應(yīng)做到了小于100ms。

PCM控制器也是高度集成，采用雙面Pin-fin直接水冷技術(shù)，最高效率可以達(dá)到98.9%，是行業(yè)頂尖水平。

圖片來源：吉利汽車

最后介紹下DHT Pro的工況模式，這一系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)純電串聯(lián)，直驅(qū)并聯(lián)，能量回收等20種工況，它是如何實(shí)現(xiàn)物理解偶，功能解偶和工況解偶的呢？首先，C0負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)耦合實(shí)現(xiàn)物理解耦，P1電機(jī)發(fā)電為主+P2電驅(qū)動(dòng)為主實(shí)現(xiàn)功能解耦，B1+B2+C3實(shí)現(xiàn)三檔場(chǎng)景按需耦合實(shí)現(xiàn)工況解耦。

以上是關(guān)于雷神混動(dòng)變速器的介紹，接下來從底層技術(shù)層面介紹下混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

雷神混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)DHE15

混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別在什么地方？傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在開發(fā)的時(shí)候更加偏重動(dòng)力兼顧油耗，而混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)是偏重油耗的同時(shí)也兼顧動(dòng)力，兩者平衡動(dòng)力和油耗的維度不同，可以從開源和節(jié)流的視角去看待。

下圖的橫軸是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，縱軸是扭矩，中間是一些油耗等高線，我們可以把整體分成三部分，最下面是發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火角的燃燒相位最優(yōu)線，中間這一部分已經(jīng)產(chǎn)生爆震，需要通過推角（提前點(diǎn)火角，降低排溫，減少噴油）以達(dá)成最優(yōu)，最上面的部分僅僅通過推角是解決不了問題的，就需要加容，在極端情況下需要限扭。

混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心開發(fā)難點(diǎn)在于燃燒系統(tǒng)的開發(fā)，要降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功率的比重，因此如果在燃燒性上做加法，在摩擦系統(tǒng)上面就可以適當(dāng)根據(jù)成本做一些減法。

圖片來源：吉利汽車

燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心點(diǎn)有兩個(gè)：1、知道油去哪兒了，2、知道氣去哪兒了。雷神混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)此進(jìn)行了專項(xiàng)開發(fā)，可以將燃燒效率提升20%，大幅提升節(jié)油率。

這是我們這款吉利混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)DHE15，扭矩最高為225Nm 功率最高可達(dá)110kW，最高熱效率可以做到43.32%，我們也是目前首個(gè)將增壓中冷、高壓直噴、深度米勒、中冷EGR四項(xiàng)技術(shù)均實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的企業(yè)。

我們也推出了全棧自研的雷神X·System智能控制系統(tǒng)，包含七大核心智能技術(shù)，核心在于能量控制，又分為三個(gè)層面，第一個(gè)層面是系統(tǒng)與硬件的控制優(yōu)化算法，涉及到最優(yōu)效率控制，速率選擇等。

第二個(gè)層面是系統(tǒng)與人的互動(dòng)，比如智能駕駛模式中對(duì)駕駛員意圖的識(shí)別，如何在動(dòng)力模式，舒適模式，經(jīng)濟(jì)模式下自由切換，以便達(dá)到比較好的駕駛性和節(jié)油效果。

第三個(gè)層面是系統(tǒng)與環(huán)境的互動(dòng)，特別是在能量回收方面所進(jìn)行智能管理。

當(dāng)然，一套系統(tǒng)的最關(guān)鍵點(diǎn)還是在于功能安全，這也是一個(gè)系統(tǒng)的地基，雷神混動(dòng)系統(tǒng)滿足行業(yè)最高標(biāo)準(zhǔn)ASIL D的標(biāo)準(zhǔn)，軟件開發(fā)體系獲得ASPICE L3的行業(yè)最高等級(jí)認(rèn)證。

吉利的甲醇汽車技術(shù)創(chuàng)新

最后分享吉利在碳中和上的一些探索。碳中和的核心問題在于能量的儲(chǔ)存問題，包括如何實(shí)現(xiàn)清潔能源的高效儲(chǔ)存，目前，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)下，70%以上的電力來自于煤炭，而甲醇、氫能等都有機(jī)會(huì)成為火電的替代品，我們這里著重介紹的是甲醇的開發(fā)。

首先說下甲醇在儲(chǔ)能上的技術(shù)困難點(diǎn)，因其腐蝕性，在儲(chǔ)存，排放，應(yīng)用等環(huán)節(jié)都需要專項(xiàng)開發(fā)。吉利經(jīng)過17多年持續(xù)攻關(guān)，解決了甲醇在內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用上的技術(shù)難題，是全球唯一擁有甲醇汽車量產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)。將甲醇和混動(dòng)技術(shù)結(jié)合起來，吉利推出了全新一代雷神醇電混動(dòng)系統(tǒng)，每公里醇耗小于0.3元，未來還希望能將甲醇技術(shù)和純電技術(shù)相結(jié)合。

下圖是搭載雷神混動(dòng)系統(tǒng)車型的性能表現(xiàn)，可以看到，我們的最高車速基本可以做到230km/h，這實(shí)際上代表了雷神系統(tǒng)功率儲(chǔ)備的性能水平，以上就是針對(duì)雷神混動(dòng)系統(tǒng)的整體介紹。

（以上內(nèi)容來自吉利汽車動(dòng)力總成研究院雷神混動(dòng)系統(tǒng)總工程師劉國(guó)慶于2022年12月9日，由蓋世汽車主辦的2022第三屆混動(dòng)技術(shù)發(fā)展論壇發(fā)表的《吉利雷神混動(dòng)系統(tǒng)介紹》主題演講。）