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长城汽车Hi4-Z混动变速器详解

发布时间:2024-12-05 | 来源:【RIO电驱动】公众号 | 作者:小凌
   1、混动构型

  长城汽车共设计有三款不同构型的混动系统(Hi4系统(搭载车型P13-2挡方案、P2-4挡方案)、Hi4-T(搭载车型P2-9挡方案)、Hi4-Z(P2-4挡方案),在这里阐述一点,之所以长城汽车喜欢P2方案,一种原因在于其第一款混动车型就是P2混动架构,同时长城汽车的在售车型均为越野SUV或城市SUV,因其P2电机具备更强的扭矩输出能力及性能参数,所以很多企业均喜欢并擅长使用P2混动构型。

  并且因其长城汽车公司有完善的动力总成设计能力,故而在设计混动系统构型会显的得心应手,该混动系统的设计理念在于托传统动力优势并将其发挥到极致,类似于丰田汽车的混动路线(丰田混动路线并不只是我们看到的功率分流,其混动路线共有4种路线,针对的是不同的混动车型,并且售后市场均可看到),如图1、图2所示。


  图1 Hi4-Z混动变速器截面示意图 


  图2 Hi4-Z混动变速器各系统示意图

  2、混动工作模式

  基于其Hi4-Z混动架构,可以实现纯电两驱、纯电四驱、、增程模式1st、增程模式2nd、并联直驱模式(1st、2nd、3rd)、行星排无级变速模式、发动机直驱模式(1st、2nd、3rd)等模式是全球唯一一个具备这么多模式的混动系统架构,同时扭矩交互可实现无缝换挡动力输出,使输出动力更线性。其他混动模式均为普通,主要介绍一下行星排无级变速模式——核心思想是油给电续航,电给油变速的同时,实现更高效的油电混合理念,适合城区工况或偏低速的越野模式工况,兼顾P2电机的充电效能的同时,还能更大效能发挥发动机的能力,实现高压电池SOC的输出。如图3所示。


图3 2.0T与3.0T发动机数据示意图

  3、几个关键的模块

  C0湿式离合器

  本质上来讲离合器作为扭矩器件而言,并不适合在此应用及搭载,采用其原因在于通过热管理系统技术来强化离合器的弱项,同时P2-DCT项目与DCT项目的成功量产,使其熟知并掌握了离合器的控制难度,当然,也可通过变矩器(这点在本田的混动系统就可以看到,相比变矩器而言,离合器的能力上有些牵强,但其成本便宜且够用就可以了,或者采用电矩器也可实现相同的功能(当然目前很多专家只是提及此技术,并不知其核心内涵,不在此进行介绍);

  P2电机内嵌行星系

  这一特点也是其德国专家所推荐的(可在9HAT混动变速器上找到答案),通过将电机转子+行星系集成-嵌合组成成单一模块,方便整套系统的装配与转运;其电机控制模块为自制方案-1200V碳化硅(800V电压平台,增加升压模块,可达到1000V的效果,实现可高效的充电时间);如图4所示。电机采用扁线油冷电机,类似于后续自制的9HAT项目中的P2模块。


图4 混动变速器-行星齿轮机构示意图

  3前1倒变速器

  顾名思义3个前进挡、1个倒车挡,为什么增加1个倒车挡的原因在于,车型需要有倒车功能(并没有采用电机倒转实现倒车,而是单独设计了一个倒车机构),由此可以看出此款车型并非只是单独销售国内市场,而是更多考虑到拉美或中亚地区;从拆解视频看出,其依然采用经典的机电式变速毂换挡方案,从此可以看到长城汽车的技术传承,挡位切换单元为同步器方案(2个同步器,实现4个挡位的动作),并未涉及有制动器等其他单元;TCU控制单元与早期的Hi4的控制单元为同一个零件;如图5所示;


图5 混动变速器-变速毂示意图

  集成球笼式输出

  采用集成球笼式方案,可缩短半轴的轴向长度的同时,也进一步提升了扭矩密度与功率密度,从这也看到了传承的影子(听闻前期长城汽车曾预言过一款扭矩管理器系统,当时的结构特点也曾采用过);如图6所示。


图6 集成球笼式输出示意图

  总结

  从其系统可以看到,在新能源时代背景下,现较于新能源龙头企业而言,很多车企传承于以往的结构或设计理念, 采用平台化设计理念,采用常用结构或性能指标的同时,降低了开发成本及设计风险点,并为同行提供了更多的参考案例。

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