奇瑞单挡混动到底是什么结构?无级超级电混DHT详解
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导读:上一篇我们聊了奇瑞下一代混动可能采用的48%热效率发动机、800V电驱和预测性能量管理。这一篇回到已经大量装车的无级超级电混DHT。它采用P1+P3双电机和单挡串并联,基本构型已经很常见。奇瑞在这套系统上的技术取舍,主要集中在发动机功率、持续发电能力和电驱散热这些地方。
上一篇《48%热效率、800V电驱、AI智控,奇瑞下一代混动会怎么升级?》讲的是奇瑞接下来可能怎么改。
现在风云A8L、T9等车型大量使用的无级超级电混DHT,则是理解奇瑞现役混动技术很合适的起点。

以风云T9为例,1.5T发动机最大功率115kW,前驱动电机150kW、310N·m。车型整备质量已经接近甚至超过2吨,这套单挡DHT依然能够覆盖。
2024年,风云A8远航版还在中汽股份综合汽车试验场以180km/h连续环跑了1小时。

只有一个发动机机械挡位,既要跑城市,也要应付高速和2吨级SUV,奇瑞具体是怎么做的?
无级超级电混DHT是什么结构
奇瑞在2023年量产第三代C-DM时,同时保留了三挡DHT和无级超级电混DHT。
无级超级电混DHT主要由P1发电电机、P3驱动电机、固定齿轮传动、发动机直驱离合器、差速器和双电机控制器组成。

以DHT150为例,P1峰值功率100kW、额定功率60kW;P3峰值功率150kW、额定功率70kW,峰值扭矩310N·m。两台电机最高转速16000rpm,总成工作电压210至450V,重量约122kg,并采用扁线油冷电机。
它的工作方式可以很快讲清楚。
纯电行驶时,动力电池给P3供电,P3经过固定减速齿轮驱动车轮。
进入串联工况以后,发动机带动P1发电,P3继续负责驱动车轮。发动机转速可以和车速分开安排,让发动机更多运行在适合发电的区域。

车速和负荷适合机械驱动以后,离合器接合,发动机通过固定传动比把动力送到车轮。需要更大动力时,发动机和P3可以共同输出。
如果之前看过我们讲第五代DM-i工作原理的文章,这部分应该已经很熟悉《比亚迪第五代DM-i到底强在哪?从P1+P3到92% 电驱效率一次讲清》。两套系统都属于P1+P3单挡串并联,基本工作方式很接近,具体原理前面已经详细讲过,这里简单带过。

奇瑞在这套结构上的第一个明显选择,是发动机功率。
信息来源:奇瑞控股C-DM技术发布资料;埃科泰克DHT150产品资料;2024泰达汽车论坛奇瑞混动技术演讲。
奇瑞为什么很早就给单挡DHT配上1.5T
风云A8L目前同时提供1.5L和1.5T两种发动机,这组配置很适合观察发动机功率对单挡混动的影响。

两种版本都使用150kW、310N·m的无级超级电混DHT。1.5L发动机最大功率75kW,1.5T提高到115kW,相差40kW。
平时城市驾驶,这40kW很难天天用满。车辆进入低SOC、高速或者连续长坡以后,它的作用会明显增加。
混动车电量比较充足时,电池可以随时给P3补功率。低SOC连续行驶的时间越来越长,整车需要的能量最终主要来自发动机。

假设车辆持续需要70kW,发动机经过发电和电驱转换以后只能提供60kW,剩余部分就需要电池补。几分钟问题不大,长时间保持这样的功率缺口,SOC就会继续下降。电池进入较低SOC区间以后,可用于补充驱动的功率还会受到电池状态和控制策略限制。
早期DM-i的一些用户投诉,可以帮助理解这种工况为什么值得关注。
例如一辆2021款宋PLUS DM-i车主反馈,车辆在轻微上坡、高速行驶和强制保电状态下仍然持续掉电,随后出现动力受限,只能维持约60至80km/h。另有用户遇到动力电池故障后,在高速行驶过程中从120km/h降到80多公里每小时。

这些案例的故障原因并不统一。有车辆涉及电池,也有用户描述发动机启动和发电异常,所以它们无法用来证明某一种发动机功率方案天然会出现动力受限。
它们至少能说明一个具体问题。混动系统长时间高负荷运行,需要发动机、P1和动力电池持续维持功率平衡。其中任何一个环节受到限制,车轮端都会受到影响。
比亚迪后来也会按照车型需求使用不同发动机。节能型车型继续大量使用1.5L,尺寸和动力需求更高的车型则使用1.5T。
奇瑞较早就在风云A8、T9这些单挡车型上采用115kW的1.5T。到了风云T9这类接近2吨的SUV,更高的发动机功率可以给高速、长坡和低SOC持续行驶多留一些余量。

更大的发动机功率还要真正送得出去。串联工况下,这台发动机的一部分机械功率要经过P1转换成电功率。DHT150给P1做到了100kW峰值、60kW额定功率,发动机和发电机的功率匹配因此也很重要。
115kW发动机如果配一台能力很小的P1,高功率串联时依然会受发电环节限制。奇瑞给发动机和P1都留出了比较大的功率范围,这对单挡系统覆盖较重车型有帮助。

1.5T也会增加涡轮、中冷以及发动机侧的热负荷。所以在更轻的A8L上,奇瑞依然提供75kW的1.5L版本。
同样一套150kW单挡DHT,根据车型质量和动力需求选择1.5L或者1.5T,更接近实际产品开发中的取舍。
信息来源:风云A8L、风云T9官方配置资料;车质网公开车主投诉案例;比亚迪相关车型官方资料。
峰值150kW之外,还要看它能输出多久
DHT150有两个参数很适合放在一起看。

P1峰值功率100kW,额定功率60kW。P3峰值功率150kW,额定功率70kW。
急加速持续几秒,电机可以释放很高的峰值功率。连续高速、爬坡或者低SOC串联运行,考验的就开始变成持续功率。
串联状态下,P1持续发电,P3持续驱动车轮。两台电机都有绕组铜耗,高转速运行还会产生铁耗和机械损耗。逆变器内部的功率器件也在持续发热。
温度升高到控制限值以后,系统只能降低允许输出的功率。
2024泰达汽车论坛上,奇瑞介绍了一挡DHT采用的X-pin电机、超广角油冷和MCU双面水冷。

X-pin绕组可以提高槽内导体利用率,在有限尺寸里布置更多有效铜导体。电流通过绕组以后产生的热,也需要更快带走。
油冷可以让冷却介质进入电机内部,更靠近绕组等主要发热位置。相比只通过电机外壳向冷却液传热,内部油冷缩短了热量传出去的距离。
MCU双面水冷处理的是功率模块温度。逆变器连续大电流工作时,功率器件本身也会积累热量。功率模块两面参与换热,可以降低芯片到冷却液之间的热阻。

这些技术放在今天的混动电驱里都属于成熟方案。奇瑞把115kW发动机、100kW级P1、150kW级P3和这套散热设计配在一起,用来扩大单挡DHT能够覆盖的持续功率范围。
除此之外,机械损耗也很重要。
奇瑞给无级超级电混DHT公布的EV最高机械效率达到98.5%。

为了减少高速损耗,这套总成还使用了高速轴承、齿轮降损和动态储油等设计。
动态储油主要处理搅油损失。齿轮高速旋转时,如果大量浸在油液中,需要不断带动周围油液运动,这部分阻力会消耗功率。
油又不能一味减少,电机、齿轮和轴承都需要润滑或者冷却。真正要控制的是不同工况下参与高速搅动的油量。保证润滑和散热以后,再尽量减少多余的搅油阻力。
单挡结构省掉了部分机械机构,电驱内部这些几百瓦、几千瓦的损耗反而更值得认真处理。
信息来源:埃科泰克DHT150产品资料;2024泰达汽车论坛奇瑞混动技术演讲;奇瑞无级超级电混DHT官方技术资料。
180km/h连续跑1小时,考验了什么
2024年3月,风云A8远航版在中汽股份综合汽车试验场完成了180km/h连续环跑1小时。

中汽股份公开资料确认了7.8公里高速环道、180km/h车速和连续1小时测试。
这种测试和短时间冲一次最高车速差别很大。车速提高以后,克服空气阻力需要的功率会快速增加。180km/h维持一个小时,发动机、电机、电控和冷却系统都要长时间工作。
发动机要持续提供能量,需要串联发电时,P1要持续把机械功率变成电功率,P3和逆变器还要控制温度。
这也是为什么只看系统综合功率和电机峰值150kW,很难判断一套混动系统的高速能力。

公开资料没有给出这次测试完整的SOC曲线,以及发动机、P1和P3实时功率,所以我们无法根据测试反算各个零部件连续输出了多少功率。
可以确认的是,在这次测试条件下,整套动力系统维持了180km/h连续运行1小时。
奇瑞在2024泰达汽车论坛也给一挡和三挡DHT划出了比较明确的产品分工。一挡DHT属于目前市场主流结构;三挡DHT重点面向动力要求更高的车型,奇瑞当时给出的目标包括220km/h以上最高车速,同时兼顾高速油耗。

城市和普通高速工况,大量动力调节可以交给P1、P3和电池完成。发动机需要机械驱动时,再通过固定速比把功率送到车轮。
车型继续变重,最高车速进一步提高,或者需要发动机在更宽车速范围内长期提供较大的轮端功率,固定速比能够选择的发动机工作点就会越来越少。
奇瑞给单挡DHT增加发动机功率、P1发电能力和电驱散热,可以继续扩大它能覆盖的范围。再往上,奇瑞选择增加机械挡位。
一个挡已经可以完成纯电、串联、并联和发动机直驱,多出来的两个挡位究竟能换来什么?
下一篇继续聊奇瑞三挡DHT。
信息来源:中汽研汽车试验场股份有限公司风云A8远航版高速环跑测试资料;2024泰达汽车论坛奇瑞混动技术演讲。
主要资料来源:
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奇瑞控股,C-DM及第三代混动技术发布资料;
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埃科泰克,DHT150产品技术资料;
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奇瑞风云A8L、风云T9官方车型与配置资料;
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2024泰达汽车论坛,奇瑞汽车股份有限公司动力系统负责人张志福混动技术演讲;
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中汽研汽车试验场股份有限公司,风云A8远航版180km/h连续环跑1小时测试资料;
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车质网公开车主投诉案例;
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比亚迪相关车型官方技术与配置资料。
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