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深度解读奇瑞DHT:丰田最大的竞争对手来了?

2021年06月03日 17:14:04
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来源:汽车天涯

在混动领域,有一句话流传已久:这个世界上只有两种混动,一种是丰田的,另一种是其他。

这话如果出自一位丰田车主之口,你可能会一笑而过,但是如果有一位自主品牌的高级研发主管在公开场合说出这句话,那感觉就大不一样了。

最近,在奇瑞举办的一场技术沙龙上,负责奇瑞混动项目的奇瑞汽车传动与混动研发副总监周之光博士就用这句话表达了对丰田混动技术的敬意,同时也让台下的我们不由地好奇:

奇瑞这是准备在混动领域硬刚丰田吗?

丰田混动:一座必须逾越的大山

在这场以奇瑞DHT(混动专用变速箱)技术为核心内容的技术分享会上,周之光博士娓娓道来,揭开了奇瑞DHT的更多技术面纱,而以这句丰田混动的名言作为开场白,他想表达的意思其实非常明确:奇瑞DHT在研发之初,对标的就是丰田的混动系统。

这可不是件容易的事。

如果你看过丰田的广告,一定会对那句“车到山前必有路”印象深刻,但是如果你是周博士这样的研发人员,你可能会发现,在混动领域,车到山前真的不一定有路,因为丰田就是那座大山。

从1997年首次推出基于THS混动系统的普锐斯,丰田在20多年的时间里,已经成为了混动领域神一样的存在。

论销量,混动车型全球累计1500万销量的成绩无人能敌。

论产品,丰田的混动车型,不仅油耗超低,市区动辄油耗4升多,几乎是普通燃油车的一半,而且平顺性极高,油电切换丝般顺滑。很多人印象中丰田混动的加速不行,这其实是误解,只要配置更强的电机和电池,THS混动的加速性能也是信手拈来,比如最新推出的威兰达PHEV,百公里加速就达到了6.6秒。

论品牌,十多年前,开一辆普锐斯就像是后来开一辆特斯拉电动车一样,都是环保和时髦的代名词,而今天,丰田混动早已成为混动技术高端玩家的代名词。

论专利,丰田凭借先发优势,已经为自己这套THS混动打造了坚不可摧的专利护城河,任何想要攻克顶级混动技术的工程师,在丰田这座大山面前,都会一面感叹其简洁却精妙的设计,一面为自己无法使用这样的设计而苦恼。

周之光博士也是其中之一,他形容丰田的专利像“森林一样恐怖”,你往里面钻,要么留下买路钱,否则你只能绕道走。

丰田之所以能够在混动市场这么牛气,是因为它成功地抓住了一项牛鼻子技术——行星齿轮。

这种神奇的齿轮并不是丰田发明的,比如大家熟悉的AT变速箱就包含了行星齿轮,但是把它成功大规模运用到混合动力系统中,丰田却是唯一一家。

这不仅仅是因为丰田有专利。

丰田混动之所以极致省油,核心就在于能够灵活分配发动机运转制造出的能量流,多少用来发电,多少传递到车轮上,都是随时随地实时调整,而承担这项重任的正是行星齿轮。

正是因为需要高频运行并需要承受极高的扭矩,相比用在AT变速箱里,行星齿轮用在混动系统中,加工工艺的要求高出了不止一个档次,丰田也是因为有着超一流的供应链整合控制能力,并且经过了20多年的改进优化,才能实现这套齿轮系统的高品质低成本批量化生产。

所以,对其他品牌来说,即使丰田把图纸和专利送给你,你也很难实现大规模低成本量产装车。

换句话说,想要在混动领域追赶甚至超越丰田,要么在搞定混动专用行星齿轮制造工艺的基础上绕过丰田专利,要么找出比丰田更厉害的新方案,要不然就放弃自研混动技术的企图,或是服个软,认了丰田这个“山大王”的地位,花钱买技术。

追赶丰田之路

对于大多数品牌来说,混动技术只是锦上添个花,没有也不是什么大问题,比如BBA就不操这个心,因为人家只靠燃油车照样不愁没销路,大众也在2019年不再把混动作为战略重点,全面向特斯拉看齐,押注电动车。

花钱买技术的那位,是福特

2011年,福特丰田达成包括混动系统在内的深度合作,并陆续推出了搭载丰田混动技术的蒙迪欧混动版以及多款皮卡车型。

但这些并不妨碍少数厂商下决心搞定混动技术,毕竟在氢时代到来前,混合动力必然会成为一个长期的解决方案。

垂涎于行星齿轮的精妙,并且想要绕过丰田专利的有通用和奇瑞

丰田的专利只有一组行星齿轮和一组驱动电机?我通用Double!

基于双排行星齿轮和双电机驱动的设计,通用也打造出了自己的混动系统,效率比丰田的那套更高,更省油,但是通用很快发现,这套复杂度极高的系统成本太高,量产下来也没什么销路,最终只得将其束之高阁,把更多的资源投向了电动汽车。

2016年,早在2001年就开始研究混动技术,并在2009年推出首台BSG混合动力汽车的奇瑞同样不甘寂寞,将一套融合了行星齿轮与CVT技术的独创ESS混动架构搭载在自己的首款插电混动车型艾瑞泽7e上。

在技术沙龙现场,有奇瑞工程师向我们透露,当时为了攻克工艺难关,单单在这组小小的行星齿轮上,奇瑞就投入了超过1000万,但是胳膊拧不过大腿,国内的零部件制造工艺和日本的差距不是一家车企短时间内能够改变的,这也导致这套混动系统大规模量产的难度和成本都太高,所以最终奇瑞没有继续死磕这个混动技术方向。

PK丰田,当然也少不了日系头铁本田

经过长达数年的技术演进,本田最终打造出了一套和丰田“功率分流”思路完全不同的“串并联”式i-MMD混动,并且成功实现了大规模低成本量产,是目前极少数能够和丰田硬刚的产品。

同样采用这种“串并联”思路的还包括了中国的比亚迪长城、广汽等厂商。

丰田通过行星齿轮极致优化发动机的工作效率相反,这类系统充分汲取了增程式电动车的优点,让车辆大多数时候都运行在纯电驱动模式下,发动机主要用来发电,同时也可以在中高速时断开和电机的连接,独立驱动车辆。

当然,和丰田THS相比,串并联系统也存在弱点,那就是不够均衡。

不错,在中低速的纯电模式下,串并联混动车约等于一台电动车,也就自然而然地具备了电动车起步扭矩好、动力响应快、平顺、安静的特点,但是一旦发动机工作,缺点就会暴露出来。

比如在发动机独立驱动时,由于大多数都是采用单挡直驱,没有变速箱,发动机的工作区间很窄,中高速时油耗并不理想,而如果为了提速拉高转速,车辆的噪音也会很大。

由于需要采用离合器来进行驱动电机和发动机的连接/断开,i-MMD系统在动力切换时始终无法做到THS系统那样的丝般顺滑。

在发电时,由于无法像THS系统那样精准协调发动机和电动机的转速,二者很难同时运行在高效区间,也就无法取得极致的油耗……

也就是说,在成本可控的情况下,20多年过去了,目前依然只有丰田的混动能够在油耗、平顺、NVH、动力等方面取得完美的平衡,其他品牌只有追赶的份。

写给丰田的“最强战书”

面对这样的局面,在混动领域积累了近20年,并已完成了第一代混动技术积累的奇瑞再次出手了。

2018年,奇瑞正式牵头启动科技部主导的国家级重点研发计划“新型高性价比乘用车混合动力总成开发与整车集成”。

实际上,按照周之光博士在此次技术沙龙上透露的信息,奇瑞从2016年开始就已经开始了第二代PHEV混动系统的研发,他也分享了不少关于这套DHT系统的研发细节。

比如除了瞄准丰田混动系统的各项指标,奇瑞工程师们花了大量的精力调研消费者的实际需求。

他们发现,中国消费者对混动车的期望值完全可以用苛刻来形容,他们不仅要求油耗足够低,市区也能开到4点几,而且希望能有5秒内的超跑级加速,同时对NVH隔音和平顺性的要求也很高。

在进行续航目标的设计时,奇瑞工程师发现,市面上很多混动车型的纯电续航里程都是根据美标的40英里(64公里)设计的,很难满足中国消费者的需求,通过调研,他们发现,实际上续航里程达到50公里就能满足80%消费者的日常需求,但是如果把续航提升到100公里,能够满足92%的出行场景,于是毅然把续航定义在了100公里。

最终,他们把目标确定为具备双电机驱动和三挡结构的DHT。

2021年5月18日,奇瑞历时四年多打造的全功能混动架构DHT在芜湖正式下线。

这是一种全球首创的混动架构,也可以说是目前写给丰田混动的“最强战书”。

从结构设计上来说,这套系统既没有使用丰田式的行星齿轮结构,也不像目前大多数DHT使用单档单电机机构,而是设计了两台驱动电机和一组三挡变速器作为DHT的核心部分。

相比目前大多数DHT使用的单台驱动电机,奇瑞DHT的双驱动电机有几大优势。

首先是配合发动机,让车辆拥有了三个(两驱)甚至四个(四驱)动力源,从而组合出了更多的玩法,实现了业界最多的9种驾驶模式和11种档位组合,从而满足全球范围内各种工况下的复杂驾驶场景,以首次搭载这套DHT的瑞虎8PLUS PHEV为例:

1、起步时,前面两个电机同时运行,可以实现平稳的加速;油门到底,则前后3电机同时驱动(四驱版),338kW的系统总功率瞬间爆发。

2、中低速行驶时,采用单电机纯电驱动,驾驶平顺舒适,能耗也更低。

3、在高架上高速行驶时,发动机与电机并联驱动,强劲高效。

4、需要超车时,目前行业唯一的发动机与三电机并联四驱能够爆发出极强的动力。

5、遇到红灯时,可在滑行、制动过程中回收存储电能,降低油耗。

6、遇到拥堵路况,可在行驶时增程充电,在停车时驻车充电。

7、高速长途行驶时,1.5T涡轮增压发动机直驱,并通过三挡变速箱始终让转速保持在中低转高效率区间,除了保持低油耗,也能实现更好的静音效果。

8、长途远行时,增程驱动、并联驱动模式及能量回收功能可让车辆一边行驶一边充电。

9、山道上坡时,并联四驱模式可获得充沛的动力。下坡滑行、制动过程中可回收存储电能、降低油耗。

10、高速转向时,前轴与后轴通过系统实时计算,分配最佳扭矩,实现转向稳定。

11、在冰雪、泥砂等极端路况下,后驱和四驱模式可以提高车辆的驾控稳定性并及时脱困。

同时,相比采用一台高功率电机的系统,使用两组成熟的中低功率电机进行组合,不管是电机还是离合系统,都能够提升稳定性,并在制造工艺方面更好地适应中国的零部件水准,从而减少对海外技术的依赖,避免在关键技术上被外商卡脖子。

除此之外,这套DHT的三挡变速器不仅仅可以用来作为发动机直驱模式时的变速箱,而且还能够和两台电机进行组合,在发电时实现转速调节,这样的好处就是可以让发电机和发动机的转速匹配到各自的最佳区间,显著提高发电的效率。

最终实现的效果是:

百公里不超过5L的亏电油耗,百公里加速时间小于5秒,100KM的纯电续航,一箱油续航超过1000公里,全电四驱系统,实现了用一套混动系统完成目前市面上各种优秀混动系统合体的效果。

相比之下,丰田即将上市的威兰达PHEV,尽管百公里亏电油耗5.2L(两驱)、5.5L(四驱),百公里加速6.6秒,纯电续航95KM(两驱)、87KM(四驱)的成绩已经非常优秀,但还是被奇瑞给比了下去。

账面数据上的领先还不是奇瑞这套DHT系统最激动人心的地方,当被问起如果其他厂商模仿这套优秀的架构怎么办时,周之光博士透露,奇瑞DHT不仅获得了国家发明专利,拥有完全的自主知识产权,而且在研发过程中已经像丰田研发THS时一样,为自己的技术构筑了坚实的专利保护体系。

据了解,截至目前,奇瑞集团已经累计申请专利21000多件、授权专利13000多件,位居中国汽车行业前列。一片属于中国品牌的混动专利“森林”正在茁壮成长。

总 结

24年前,奇瑞发动机工厂的第一根立柱刚刚打下时,丰田的THS已经在镁光灯下闪耀登场,24年后的今天,奇瑞已经用自己的奋力追赶证明了,中国品牌完全有能力在混动领域和丰田这样的巨头扳一扳手腕。

在这场以“理工男的长情”为主题的技术沙龙上,奇瑞动力系统技术中心执行总监古春山分享一则让人印象深刻的往事。

20年前,一次从欧洲学成归来的路上,奇瑞年轻的工程师们在机场遭遇了行李超重,并且来不及托运后,面对着两箱技术资料和另外两箱带给老婆孩子的礼物,他们想都没想,就丢掉了后者,带着技术资料上了飞机。

这个故事或许能解释,为什么奇瑞能够在短短20年的时间,在发动机、新能源、混动等各个领域里创造一个个不鸣则已,一鸣惊人的成绩。

尹同跃曾说,企业要想长足发展,不能靠花钱买来的死技术,必须要抓住“牛鼻子”,掌握活的技术。

这种精神,显然早已溶入了奇瑞这群理工男的血液里,并且正在帮助奇瑞一步步迈向丰田的高度,成为一家伟大的世界级车企。

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