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啪啪打臉?!詳解長城最新Hi4-Z插混系統

2024-11-07汽車

早在今年5月份,長城的魏建軍就表態過:「越野最主要的就是要慢,而電動機在慢速下是沒有扭矩的」。這一點網絡上各種影片也可以略見一二,不少以電四驅為主的解耦四驅車型,在爬坡過程中基本都是撓著胎,拉著煙,「竄」上去的。並不像原來那種汽油越野車一樣,一步一個腳印地「爬」行上去。

正因如此,對於硬派越野車來說,純電驅的解耦四驅絕對不是最優解,所以擁有34年越野車制造經驗的長城選擇的是Hi4-T,也就是基於傳統分時四驅結構才是硬派的越野終極答案。可就在這一切都坐實的時候,長城反手就掏出了一套以電驅為主的解耦四驅系統--Hi4-Z。這就讓人很難評了,難道說回旋鏢不會缺席,只會遲到?

不過在介紹長城這套全新的解耦四驅之前,長城著重聲明了它的定位是明顯要比Hi4-T這種機械式四驅來得低的。具體的話,根據長城目前的產品線和未來的產品規劃共分成了4個等級,分別是城市SUV、泛越野、強越野和超強越野。城市SUV,就是那些擁有四驅能力的SUV車型,它們的四驅系統大部份只是提高了行駛穩定性,而非脫困能力,比如橫置四驅車型以及長城自家的Hi4串並聯系統。

而涵蓋了Hi4-Z在內的泛越野其實是個比較籠統的概念,簡單來說就是具備一定的越野和脫困能力,但在大難度的交叉軸或者是抓地力不均的爬坡路段,還是會顯得捉襟見肘。比如搭載Hi4混動系統,後橋帶有差速鎖的速龍以及使用純汽油發動機,橫置四驅系統,承載式車身,但同樣帶有後橋差速鎖的大狗二代。

相對剛剛提到的速龍和二代大狗來說,Hi4-Z明顯是要硬核一些的,首先它是基於非承載式車身的結構,允許車輛有一定的形變;其次,前後橋均使用了功率更高的電機以帶來更強勁的動力表現。因此會比二代大狗和速龍適應力更廣一些,比如對於輪間限滑沒什麽需求,但特別考驗動力的沙漠涮鍋。其中,十一期間那台特別火的「紅屁股」坦克500就使用了Hi4-Z插混。

再之後就是擁有「三把鎖」,使用機械四驅的強越野車型了。比如汽油版的坦克300、400、500,使用Hi4-T的400、500和700。至於定位「超強越野」的車型,則是傳聞中明年將會釋出的搭載4.0T V8發動機、擁有350mm的離地間隙的新車。

關於Hi4-Z的定位想必大家已經非常熟悉了,畢竟在釋出會開完不久,各家媒體就已經陸續發稿了。而我們【蘿蔔報告】之所以沒有選擇第一時間發稿,主要是想得到更多的相關技術資料,搞清楚它的工作原理,尤其是魏總在釋出會上一直在說的一個詞--無級變速。

雖然在各家的入門網站中,串並聯的插混系統往往也會被稱為「E-CVT」無級變速。但相比起真正豐田的那種E-CVT來說,串並聯系統並不具備調速、調扭的功能,只擁有削峰填谷的能力。也正因如此,在低速區間,內燃機並不能直接參與驅動,只能透過與增程一樣的串聯模式進行工作。

但Hi4-Z並非如此。受限於大梁寬度的關系,坦克500 Hi4-Z依舊使用了縱置發動機布局,在發動機後方則是整合了電機(P2位置)的行星齒輪功率分流器,之後則是一台3速的平行軸變速箱。其中3個擋位分別對應具備20倍扭矩放大的越野1擋,日常駕駛時發動機可以並聯出力的2擋,以及高速行駛時的3擋。在經過變速箱之後,動力會沿著傳動軸重新回到前輪。也就是說,Hi4-Z前橋的動力傳遞路徑跟奧迪A4、A6的前驅版本差不多。

由於Hi4-Z是解耦四驅,中間不再需要布置傳動軸,所以接近60kWh的電池被放在了大梁中間,後方則是擁有2個擋位的後輪電機,並且電機的1擋同樣具備20倍的扭矩放大能力。因此其它一些類似產品僅後輪提供「低速四驅」不同,坦克500 Hi4-Z的前後橋都擁有20倍的扭矩放大的低速四驅。不過與Hi4-T動輒50多倍的扭矩放大來說,還是顯得小巫見大巫了。

其實解耦式四驅的結構並不難理解,畢竟相比機械四驅少了中央的分動箱、差速鎖等復雜構件。但長城的Hi4-Z卻並非如此,由於加入了行星齒輪功率分流器,它的運轉「思路」與傳統串並聯混動有著很大不同,理解起來也會更加抽象一些,我盡量化繁為簡地給大家講清楚。

在講解之前我們先來簡要地復習一下功率分流鼻祖豐田THS II的工作原理,以方便接下來更好理解Hi4-Z的原理。1號電機透過單向離合器與發動機連線,2號電機則與車輪連線,三個動力源均透過行星齒輪的外齒圈、太陽輪和行星架相互連線。其中與車輪連線的2號電機主要用於調節發動機扭矩,車輪扭矩需求小,更多動力傳到電機來發電,讓發動機輸出的扭矩可以到熱效率的最高區間,反之亦然。而1號電機則根據當前的車輪轉速調節發動機轉速,以讓轉速區間最接近最高效率的點。在扭矩和轉速均到位後,發動機熱效率就不會因為車速和阻力(扭矩)變化而變化。

現在我們再來看一下Hi4-Z的結構圖。對比剛剛THS II的結構來說,Hi4-Z在前端最大的不同就是缺少了可以調速的「一號電機」。而所謂的P2的電機則可以透過發電量的大小,甚至是放電來調整發動機的扭矩輸出,以達到調扭的作用。

首先我們來看最簡單的城市高電量工況,與一般的插電混動車一樣,在高電量的城市工況下,發動機完全不需要介入工作,只需要P2電機經過行星齒輪的功率分流器再到3擋變速箱就可以直接將動力輸出到前輪了。至於後面的電機,因為照顧的電耗的關系,則會完全斷開。

而在高電量的強制四驅越野模式下,後輪電機才會被接通。此時Hi4-Z形成非常典型的解耦式四驅的工作狀態,也就是電池給前後橋電機供電。

我相信到這一步都還是比較容易理解的,因此咱們要加大難度,看看在Hi4-Z在電池虧電的城市工況行駛時,整個系統的運轉流程是怎樣的。由於電池虧電,所以發動機要啟動,輸出的功率經過離合器後進入到行星齒輪功率分流器中,此時電控會根據當前車輛行駛的所需功率即時調節P2電機的發電量,以保證發動機的扭矩輸出是在最高區間。至於發動機的轉速部份,則由3擋的變速箱進行調控。雖然不及THS II一號電機那麽細膩,但也可以在一定程度上改變發動機的轉速,使其真正運轉在最高效區間。如果功率要求少,則會有更多的能量被充進電池,供後續使用,反之亦然。

而如果在此時遇到急加速情況,情況則與傳統串並聯結構發生實質性的差別。一般的串並聯車型,在急加速狀態下,哪怕是富電狀態下,都會因為電池放電倍率不夠或者發動機無法爆發最大動力的關系,切換成串聯模式,也就是與增程車一樣的形式,此時推動車輛的只有驅動電機。Hi4-Z得益於擁有功率分流+3擋變速箱,發動機可以在驅動車輛加速的同時進行發電,此時再配合電池中的剩余電量,進而完成強有力的高速再加速。

事實上在低速的虧電越野工況,長城的這套Hi4-Z也是同樣的工作方式,只不過前面的3擋變速箱和後面P4電機的2擋變速箱都會切換到1擋,帶來20倍的扭矩放大,並降低輪胎的轉速。也就是說,與其它解耦式電四驅的車型相比,Hi4-Z在低速攀爬時發動機也是可以驅動車輪的,相當於增加了一道保障。

我相信如果你耐心且仔細的看完了上述這段文字,應該就可以發現Hi4-Z這套系統的美妙之處。這裏咱們再簡單總結一下:與傳統的串並聯解耦四驅系統來說,多了行星齒輪功率分流和3擋變速箱的Hi4-Z不僅可以在各個速度下實作發動機驅動+發電的能力,同時由於整體的傳遞鏈路短,功率分流+P2電機可以調扭的關系,讓其發動機也可以大部份時間下工作下最佳的熱效率區間下,最終帶來更低使用能耗。