去年10月,雷神动力科技品牌发布,一整套以高性能、低油耗为主的世界级模块化混动平台由此建立,此后各级“爆款”车型陆续上市。全面电气化,全面混动化已然不仅仅是未来的趋势,而是当下正在爆发的热点。吉利这套混动系统区别于其他竞品品牌,而是充分平衡了城市通勤、长途出行以及所谓“诗和远方”的越野旅行等多种用车场景,满足我国幅员辽阔的土地上不同用户习惯的多种用车需求,实现每个人对“第一台车”各种模式下油耗与性能动力的兼顾。
所以,这套动力系统不仅发挥了混动系统在低速城市工况的优势,同时也特别对发动机直驱模式以及混合驱动模式进行了特殊的设计,使得高速、大负荷工况下发动机的性能也可以进一步提升,可以适应甚至是高原、爬坡等多种场景。
混动架构—逐层解构,全面满足
基于核心DHE以及DHT的第二代混合动力驱动系统,特别突出“五高”与“一低”:高效率,高性能,高静谧性,高模块化以及高智能的需求,并实现低成本的要求。除了对效率与动力的持续优化,新系统对NVH提出了更高的要求,使得混动架构中即使发动机频繁启停也可以更加静谧。在软硬件设计开发流程中,特别建立了一套软硬件模块化设计方案,并赋予智能网联的功能,充分发挥智能化时代对动力系统例如能量管理、自适应驾驶、全动力FOTA功能的支持,使得动力系统可以“持续生长”,不断优化。
雷神混动的开发流程是一套自上而下的系统工程。首先,设计总师会根据用户需求以及产业化要求分别设定产业目标,向下逐级解构,最终明确设计重点并进行试验与验证。在这个过程里,总的需求被分解到动力系统、子系统和零部件,通过系统仿真计算,形成模块化的动力系统架构。
相比于19年,2022年目标B级SUV的百公里加速需求由8.5s提升到7.9s,全局动力架构相应进行了模块化升级。
为此,整个雷神混动系统设计过程首先形成一整套完整的需求分解矩阵,明确每个子需求的相应目标与前瞻性技术应用方案,并搭建混动系统模型与能量流模型,进行WLTC仿真分析虚拟设计验证与仿真最优参数匹配。最后,根据验证结果提出系统方案,细化到各个子系统进行系统架构设计与零部件选型。
雷神混动的架构特性综合权重考虑了效率、性能、布置、NVH、成本、驾驶性、复杂度以及可扩展性,提出了三档串并联双电机的拓扑结构。相比于其他混动架构,在油耗与动力性等方面具有综合优势。
最终的雷神混动的车用表现,就是集合了逐层解构后层层精细设计的组合。在发动机方面,目前有三款发动机进行组合,包括DHE20、星越L雷神混动版上搭载的DHE15、以及最近搭载在帝豪L 混动版上的、本文的主角BHE15。对于变速器,则包括DHT以及DHT Pro两组,并搭载一套后桥电驱动系统。动力电池方面,雷神混动分别选用了混动专用电池以及插混电池,分别兼顾能量型与动力型的需求,最终搭配全局能量管理的软件系统形成每套系统特有的唯一驾驶感。
帝豪L 雷神Hi P: 动力冗余的性能混动
帝豪L 雷神混动版一经发布,其充沛的动力、超低的油耗表现广受好评。在小型车的级别上,该车可以做到亏电油耗3.8L,6.9s的百公里加速成绩,实现1300km的混合动力续航,在任何场景、工况下均满足冗余的动力储备,并配备大电池实现长纯电续航的城市通勤需求。
雷神智能混动技术相关专利申请超500项,获得多项技术奖项和认证。未来三年,搭载雷神混动系统的车型将达到20余款,实现混动主流细分市场销量第一。预计2022年下半年吉利汽车将实现单月新能源渗透率30%以上,2023年实现新能源单月销量占比达50%。
雷神专用发动机BHE 15:“驭风而行,静谧顺滑”
雷神混动专用系列发动机,作为吉利第四代发动机家族,机型全面电气化,覆盖功率从80kW到180kW的广谱机型,适应配备各级车型。系列动力产品连续八年获得“中国芯”十佳发动机称号。
作为雷神混动Hi P这套混动系统的核心,BHE15是一台四缸1.5TD增压发动机,可以达到百公里3.8L油耗,高达133kw的发动机功率(混动专用),实现290Nm的最大扭矩,百公里加速可以达到6.9s。
细分该发动机的技术图谱,围绕高效燃烧系统,这台发动机配备了13项先进发动机技术,全面满足高性能混动应用场景。例如可变排量机油泵,DVVT等技术已经成为混动标配,动力水平整体同级最佳,低速扭矩相应同级领先。而特殊设计的燃烧系统使得核心燃烧不仅突出性能,还可以兼顾油耗。
核心燃烧系统设计中,除了应用高滚流与中置350bar直喷等主流先进燃烧配置外,吉利雷神混动的研发团队特别提出了吉利雷神特殊开发的“爱洛斯”高效燃烧系统,提出“驭风而行,顺势而为”的全新燃烧开发理念。与主流高滚流燃烧系统类似,该燃烧系统利用滚流提升缸内湍流度进行快速燃烧,不同的是这套燃烧系统在滚流生产、滚流运输与滚流转化中“生成气流,引导气流,转化气流”三个层次进行了特殊自主的设计:首先,利用“鸭嘴”式的大倾角气道,精准匹配进气MASK与气门座,耦合多个进气气道与气门结构,进行联合参数化设计,在提升滚流强度的同时不降低充量系数,最大程度减少气流能量耗散。在气流的运输与维持阶段,工程师对气流在缸内的回旋进行稳定与增强,开发了气流仿型气门布置,气流仿型活塞顶以及火花塞喷油器顺势布置设计,使得活塞运动与燃烧室结构的匹配不消耗气流反而增强气流。最终,在滚流被挤压破碎形成湍流的过程中,应用了多面挤气设计,排气间鼻型挤流设计,大幅提升滚流向破碎湍流的转化率,大幅提升上止点湍流度。
最终,燃烧系统中最直观的效果就是大幅提升燃烧速度(高达20%),配合1.21的高程径比,可以实现近2%的热效率提升。
此外,这套燃烧系统配备了一系列关键减摩技术,包括如无轮系设计、低摩擦涂层、低弹力气门弹簧等,摩擦水平较上一代降低20%。
电子水泵与低热容水套可以快速响应不同工况的热管理需求,集成排气歧管进行缸盖以及整机热能的分层利用,多路并联横流冷却的水套设计使得各组件都可以得到最佳的冷却温度区间。综合来看,水套容积减少28%,低温温升快40%,油耗改善1%。
雷神混动的发布之初,就具备了令人震撼的NVH性能体验。这套四缸版本的BHE15发动机更是搭载了多项NVH降噪降震技术,通过燃烧优化、曲轴偏心、静音正时、大惯量TVD以及静音优化机油泵等,在源头上降低噪声。通过高刚度设计、集成式罩盖以及双刚度DMF,从传递路径上抑制震动与噪声的传递。怠速声压等级达到了59.2dB的静音级别。
轻量化设计方面,该机型利用一系列制造工艺与设计方法进行制造,对标以小型化、轻量化著称的日系同级机型,整机重量轻1.4kg。
雷神的“输出之道”,高集成度走上“主角位”
雷神Hi P选用了DHT Pro混动电驱变速器(P1+P2),集成双电以及控制。这套变速器最大的特点就是独特的三档变速设计,以超高集成度紧凑的布置在一起,以不断嵌套的方式将不同档位融合在一起。差速器输出扭矩达到4920Nm,而扭质比(扭矩/质量)则高达41。这充分说明这套系统虽然集成了目前市面上相当复杂的三档换挡机构,不仅带来了很好的动力燃油能力,同时在体积与重量上控制的也相当出众,这也为不同车型的模块化拓展做好了充足的准备。这套变速器同时也获得了“龙蟠杯”世界十佳电驱变速器的称号。
PHEV专用电池包+X System智能控制系统:油电均衡,共同发力
雷神混动Hi P版本针对PHEV的特性,特殊选用了富镍的三元锂电池组,采用622+811的复合化学体系,兼顾高能量密度以及安全性,提供长纯电行驶里程以及快速充放电能力。特别针对低温电池启动与电池安全,设计了高效的热管理系统,利用底部液冷与发动机全局热管理设计,保证电池在-30℃到55℃的极端环境下均表现稳定的充放电能力,峰值放电功率达98kW。
混合动力是多种动力方式中控制复杂度最高的动力类型,其输出耦合的非线性程度,能量管理策略是整套动力系统的命脉。相反,如果做好混动系统,则对其他动力方式的控制能力同样也会大大加强。一直以来,混动控制受制于软硬件的子域封装,我国自主车企总是无法放开手脚将发动机与电机电池的能力释放到最大,也表现出貌似混动方式这一本来最难、最优的动力组合,常常被人诟病。特别是对于模块化驱动平台,一套平台往往包含多个模块的匹配组合,这就对不同构型的软件控制提出了更高的要求。
面对这个问题,这套混动系统搭载了完全自主研发,模块化设计以及可快速匹配不同电子架构的X System智能控制系统,集成控制发动机、变速器与电池,并可以实现FOTA软硬件在线升级,不断更新控制策略。雷神动力系统更加自主、可变、灵活、智能的控制方案,直接指导最佳的动力性、经济性平衡方案。这套控制系统可以兼顾MHEV,HEV,PHEV,以及REEV全域架构模式,混动控制系统覆盖了从燃油车到电动车的全功能模块。
综合评价:底层基础夯实,上层功能储备冗余的性能混动代表
雷神动力系统无论在硬件选型、软件开发、甚至是一系列前瞻技术的应用方面,不仅进行了先进技术的组合与搭配,并给出了自己的理解。特别需要看到,软件与硬件的同时解放,提供了雷神混动更多的开发可能性,这种可能性在特别设计的三档紧凑型设计,特殊快速燃烧系统以及全域控制模块中就可以得到最好的体现,而未来的开发速度会随着经验积累与消费者的反馈越来越快。市场口碑与真实驾驶体验足以证明,这是一套从夯实的底层开发基础开始,逐渐上升到上层功能储备冗余的性能混动代表。