混动界最强大马力引擎,油耗仅6L!揭秘长安福特锐界L搭载的全新混动系统

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文/车亮
图/源自官方
         
目前混动汽车市场各种技术流派百花齐放,但各种混动流派都有其长板和短板。自主品牌以DMi为代表的插电混,强在省油平顺,但缺点在于馈电情况下动力不足及单挡减速存在的失速风险;以吉利雷神HiP、柠檬混动等为代表的DHT插电混,则以大电池或多挡变速方式来降低油耗增加续航,优势是纯电续航长,但缺点除了发动机动力弱、还有系统成本偏高的问题。以理想为代表的增程技术,优势是在城市路况下省油平顺安静,但高速路工况下因其增程器需要高速转动持续补能,油耗和NVH表现一般。而以日系丰田THS、本田iMMD为代表的日系油电混动,优势在省油,但因为发动机动力不足、结构设计等原因在高速路提速、NVH等方面表现不佳。
         
不难发现很多偏负面的体验,其实都是混动发动机(或增程器)动力不足造成的。为了省油,混动车是否一定要牺牲发动机的性能?长安福特给出了一种全新思路。在即将推出的全新锐界L上,其搭载了全新的混动系统,它解决了混动市场的哪些痛点?是否值得期待?本文来提前做一番解析。
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混动阵营唯一大马力涡轮增压发动机
混动市场此前主流思路是为了省油,喜欢采用“小发动机+大电机”的组合。混动发动机为了追求更高热效率普遍牺牲了功率输出,发动机动力不够怎么办?电机来凑。如此不仅需要大功率电机,电池也需要更频繁的输入和输出,对电控、电池、NVH的品控要求更高。例如丰田THS这种成熟混动技术,因其2.5L发动机仅有192匹(相当于1.5T的水平),驱动5米级的陆放和汉兰达时,急加速时因其动力不足导致电机须全力加入,双重Debuff导致了明显的加速噪音。发动机动力不足产生另一个问题就是馈电状态下,发动机给电池补电同时还要驱动车辆,要么充电效率低,要么馈电油耗高。多挡DHT的出现,一个原因也是为了帮助发动机调速以获得更低油耗。 
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发动机不够,电机来凑——如果换一种思路,混动系统里放一套大马力发动机,是否能让发动机+电机都运行得更加游刃有余、效率更高呢?长安福特就是这样想的。锐界L搭载的全新混动系统,首要特点就是装了混动界唯一的大马力涡轮增压机——福特最新第五代2.0T Ecoboost高功版发动机,最大输出405N·m,峰值功率202kW(275匹)。作为一台混动机这个数据相当惊人,已接近于探险者那台2.3T。官方称5米级的锐界L零百提速可达7.1秒,而且喝92号油。
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这套发动机主要的技术特点有:双喷射系统(进气道PFI喷射和350bar缸内高压直喷)、双涡道增压器(电子控制,可在全工况下快速精准调节增压器转速)、中置式OCV 和VCT控制阀(改善进气和排放、NVH性能,响应速度)、同时将EGR废气循环系统集成到了缸盖总成,让发动机整体的体积更小、结构更紧凑。
         
对混动车来说,大马力发动机能带来什么好处呢?第一,提速快,锐界L零百7.1秒相比汉兰达快了足足一秒多。此外机械输出不受电池放电功率限制,不受冷热温度影响,成熟可靠能适应全场景。第二,发动机本身NVH预计会更好,毕竟急加速和高速行驶时转速更低,噪音会更小。第三,发动机动力足,意味着发电功率高,在驱动车辆之外也随时随地能给电池充电或直接带动电机,保电能力强,让电机能更多参与输出,反过来也降低了油耗。
         
以一套行星齿轮为基础的电混系统
下面说到这套系统的第二个核心:混动系统。
         
这套混动系统采用了一套成熟的、以行星齿轮为基础的动力分流技术(包括硬件和软件标定),和丰田THS有相似之处。整套系统主要由行星齿轮组、双电机(发电机/驱动电机)、电机控制器总成组成。相比采用离合器来实现电力和机械力的分离和融合(例如iMMD),行星齿轮结构上更精妙,系统耦合更高效,融合分流过程更自然平顺无感知。它通过太阳轮、行星齿轮架、齿圈来分别连接两台电机和发动机,实现功率分流、融合与调整转速的效果。此外,行星齿轮是AT变速箱的主要结构,也是成熟、可靠、耐用的代名词。
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这套系统主要有五种动力模式:一、起步/低速下纯电驱动。二、中低负载工况下,电池不参与输出的混合驱动,此时全车唯一动力源是发动机,机械力一部分传给轮端,另一部分传递到发电机,通过电机驱动车辆,类似串联式的增程行驶。此时省油关键在于整车控制器VCU对发动机与电机的最佳效率进行计算权衡,让发动机/电机都运行在效率最优区间。三、电池参与输出的混动驱动,当加速超车等高负载工况下,高压电池全力放电,电机全力驱动,此时系统的功率输出等于发动机功率输出和电池放电功率之和,这是动力最强的模式。四、制动能量回收;当刹车或松开踏板减速时,将机械能转化为电能,交流电转化为直流电储存在电池中。五、怠速充电;当电池馈电时,发动机可在怠速下给电池充电。
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其实行星齿轮结构并不算新鲜,但技术无所谓新不新鲜,关键还在于系统效率高不高,控制算法够不够先进?官方数据显示,锐界L是一台5米级的大7座SUV,WLTC工况油耗6.31L,一箱油能实现远超一千公里超长续航。WLTC 6.31L折算成NEDC应该能再减一升,如此来看跟汉兰达的油耗在相似水平。
         
三电系统有何玄机?
不难看出,这套混动系统是将混合驱动场景细分成了“电池参与”和“电池不参与”两种模式。在多数的中低负载工况下(城市里走走停停),电池可不参与输出,动力输出是“直驱+增程”的组合。那我们可以分析,为了降低油耗肯定是“增程为主、直驱为辅”,首先需要一台大电机。
         
和丰田THS的270N·m/134kW电机相比,锐界L搭载的这套混动系统采用了一套高速扁线油冷电机,最大可输出320N·m /140kW(190匹),输出数据仅次于业内最强DMi的197匹。
         
可以预测,一方面因为发动机够强,即使电池不放电,由2.0T供养这台190匹大电机也足够。另一方面,190匹大电机足以应付日常的动力请求。
         
在电池方面,不同于THS的镍氢电池,长安福特这套系统采用低镍三元锂电池,相比镍氢电池有更高密度和更大容量。其配方为NCM111,即Ni、Co、Mn三种材料比例相等,有高倍率充放电、高安全、长循环的性能优势。此外为了保证电池安全,除了集成一体式水冷系统之外,官方称在-40℃~60℃环境温度中,对这套电池组进行了电芯、模组、整包级别循环寿命测试,实验验证在零下-40℃低温环境中,电池依然能提供足够的放电功率满足发动机起动及其它需求。
         
此外和THS将电池包放置在座椅下方不同,长安福特这套系统将电池放在了车身地板下方,与乘坐者的距离更远,即使发生碰撞事故也更加安全。
         
          
驾值观
简单总结,搭载在锐界L上的这套全新混动系统,首先特点是动力强,是大发动机+大电机的组合;其次是日常混动行驶可以绕开电池组,实现串联式的驱动,这得益于发动机和电机的强输出。其三则是行星齿轮结构带来的平顺、无感油电切换以及天生的成熟、可靠。其四,锐界L油耗能做到WLTC 6.31L,意味着控制算法和系统效率水平较高。
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强动力、低油耗、长续航、无充电和里程焦虑——每种混动路线都在追求的这些目标,福特全新混动系统用自己理解的方式加以实现。而且,行星齿轮结构的油电混对成本的要求没有插电车那么高,这也意味着价格会比较友好。
         
虽然结构上它是我们熟悉的行星齿轮动力分流模式,似乎并不算颠覆。但技术的意义不在求新求异,而在于普及,在于成熟、可靠,系统效率高、综合体验好。以丰田THS为代表的动力分流技术一直以可靠、省油的形象深入人心,福特全新混动系统则在此基础上,加入了福特标志性的性能底色,以及针对中国路况的控制算法和动力模式,从而希望在动力和油耗之间取得更好的平衡。如果没有私人充电桩、或者对大电池仍心存疑虑,对动力和油耗都有要求,也许这套系统将是一个富有乐趣、高效和可靠的选择。至于实际效果如何,且让我们拭目以待。
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