第二代上汽EDU混动系统到底有多牛?看看你就知道了

狮座谈車啊 2024-03-27 00:53:31

由于第一代「上汽EDU混动系统」提升的上限较低,故此,上汽在权衡了当时手上已有的混动技术后,最终选择了推翻原有「变速器」的结构,重新研发了第二代「上汽EDU混动系统」。

第二代上汽EDU混动系统爆炸图

结构特点:三平行轴+单离合+单电机

第二代「上汽EDU混动系统」由主要由「发动机」、「驱动电机」、「齿轮轴系」、「离合器」以及「HCU」(混合动力汽车整车控制器)等控制模块组成,属于平行轴式的单电机电驱方案。

第二代上汽EDU混动系统结构示意图(详细,仅供参考)

其有趣之处在官宣的『10AMT』变速结构,根据官方资料的描述,该系统拥有6个『发动机专用挡位』和4个『电机专用挡位』。

第二代上汽EDU混动系统结构示意图(简化,仅供参考)

从实际结构来看,第二代「上汽EDU混动系统」共有18组齿轮,4个「同步器」,其中3组「同步器」与一套「离合器」主要用于调节整套系统的换挡逻辑,将「发动机」与「电机」相结合。所以,按照初中所学的排列组合算法计算可得,该机构一共可实现24挡(6*4)。

第二代上汽EDU混动系统的齿轴系统示意图

不过在此前的「通用Voltec混动系统」介绍过,工程师只会选取合理且效率最高的几种可能进行标定。最后,上汽的工程师选择了11种齿比组合进行标定,包括10个前进挡和1个倒挡。

工作原理:眼花缭乱的可能性

由于我手上掌握的资料并不多,接下来的内容有很大一部分属于个人的理解,共展示该系统的20多种可能性,仅供大家参考,在正式开始前,说明2点:

第二代上汽EDU混动系统工作原理(详细版,动图,仅供参考)

与之前「鲲鹏DHT混动系统」的介绍相似,我将工作原理图拆分成简化版和详细版,简化版以3个「同步器」为主要观察点,大家可以对照理解。

第二代上汽EDU混动系统工作原理(简化版,动图,仅供参考)

由于结构是立体的,平面化后,可能会一些部分看似有逻辑冲突,所以,需要大家发挥一下自己的立体想象力,好了,我们正式开始。

纯电模式:该模式下「电机」输出的功率共有4个挡位:

前2个挡位在「输入轴2」上变速调整后,直接流入「输出轴」;而另2个挡位会通过「同步器3」流入「输入轴1」,并进行变速调整,最后流回至「输出轴」。

由此,我们也可以看到,两条「输入轴」上的变速齿轮共同决定了挡位,并非割裂地调整速比;

发动机直驱模式:与第一代相比,第二代「上汽EDU混动系统」采用了功率更大的「发动机」,故此,加大了「发动机直驱模式」的工作范围,按照官方宣传的『发动机6挡』来看,应该有以上6个挡位,并拥有1个倒车档的可能。其工作原理仍然是当「离合器」闭合时「发动机」接入系统,通过3组「同步器」的协作,来调节6个不同的档位。当「电池」需要补电,且「发动机」功率高于需求功率时,「发动机」可以将多余的功率驱动「电机」进行补电,而不是让「电机」共同驱动汽车,我这里就不再做一套行车充电的逻辑图了;

混动模式:而当「发动机」与「电机」共同驱动时,可能性便更多,这里展示10种可能性。

此外,这里讲一下我做图的一些细节:

功率流在走「同步器」位置:有时会走左边,有时会走右边,这是很重要的细节;功率流的属性:蓝色为「电机」提供的功率,红色为「发动机」提供的功率,紫色则是合流功率。

如果之前没有注意到这些细节的朋友,可以回顾一下我之前做的图,然后大家就会理解我更新那么慢的原因了。第一次发现的朋友,还不给我一个三连支持~~

动能回收模式:这里给出了4种动能回收的可能,不过按照个人经验,应该不会有4个挡位,最多2个挡位,甚至只有一个挡位,其实「P2电机架构」的回收逻辑十分简单,因为只有一个「电机」可回收动能,无论从哪根轴输入,最后必然汇聚到「P2电机」进行发电。

搭载第二代上汽EDU混动系统的MG6 PHEV(2019款)

从第一代「上汽EDU混动系统」到第二代,我们可以看到上汽试图通过改变结构来解决换挡平顺性等一系列相关问题,结果显然是成功的。同时为了让系统能更好地去调节「发动机」和「电机」的工况,采用了10挡位的变速机构,这套机构的复杂程度远远超出了「本田i-MMD混动系统」。

整体优化:组件升级和智能控制

MG6 PHEV(2019款)发动机舱[1]

但单电机架构最难解决的问题就是馈电问题,所以,第二代「上汽EDU混动系统」面临最大问题在于,如何在「电池」低电量时,既保障动力不会降低,同时又能为「电池」充电。在结构不占优势的前提下,上汽工程师挠破了头皮对第二代「上汽EDU混动系统」进行优化。

组件:提升系统的效率

首先,还是从提高系统的整体效率上出发,对系统中的部分组件进行了升级,比如对「电机」的优化,采用了当时先进的发卡式绕组(Hair-pin),在此前的文章中,我们也提过这种绕组形式有以下几个特点:

第二代上汽EDU混动系统中电机实物图

扁线绕组:使用扁线绕组的发卡式「电机」可以提升有效铜的面积,相比普通圆导线绕组「电机」,有效铜槽满率可达到70%左右。我们知道,「永磁电机」的损耗主要源自绕组铜耗、铁耗、风磨杂散、磁钢涡流损耗,故此,减小绕组电阻能直接降低铜耗、提升「电机」的效率和功率密度;散热更好:得益于绕组的面积增大,提升了整体的散热性能。绕组匝与匝之间接触面积大,热传导更好。绕组每匝之间空隙小,热传导更好;绕组和铁心槽之间接触良好,热传导更好。通过温度场仿真,相同设计的扁铜线电机绕组温升比圆铜线电机低10%;体积更小:当槽满率提升后,为达到同样的效果,即可减小「电机」的体积。

故此,据官方数据显示,该「电机」功率和扭矩密度相比之前的「电机」提升了约 20%,而「电机」的峰值效率高达 96%。

第二代上汽EDU混动系统中动态油冷式热管理系统的效果

此外,「电机」的冷却系统也进行了优化,采用了「动态油冷式热管理系统」。相比普通的水冷系统,油液的好处首先是便是不会在管路中引发管路腐蚀,油液更不易结冰,所以对环境的适应性更强,可靠性也更好。最后便是提升了「电机」的持续功率和扭矩,官方给出的数据是10%。

控制逻辑:依靠智能调节来省油省电

其次则是对第二代「上汽EDU混动系统」的控制系统进行了增强,通过升级「HCU」(智能混动中央控制器)这个硬件,重新构筑了一套被称为「IEM」(Intelligent Energy Management智能能量管理系统)的混动控制系统。

IEM系统官方介绍

整套控制系统的基本逻辑即是通过动态收集路况信息、雷达信息、导航信息、个人驾驶风格和车辆能量状态等信息,经过系统的「HCU」的分析与学习,最终进行发动机介入、电机输出功率、动能回收强度等功能的自动调节。从官方的资料来看,「IEM」预设了包括高速、山路、拥堵、限速、下坡等11种路况的调节逻辑。

MG6 PHEV(2020款)

谈一下当年试驾第三代「MG6 PHEV」(2020款)时[2],「IEM」给我们的实际体验。当天的路程是从市郊开往市中心,当设定完导航路线出发后,前半段路程是比较空闲高速路段,可以感觉到「发动机」一直在工作。而进入拥堵路段后,系统基本都将驱动的任务交给了「电机」。

MG6 PHEV(2020款)中控显示内容

结束试驾后,我们向工作人员讨教了其背后的逻辑:当设定完导航后,「IEM」便识别了我们线路,为了让我们在市中心的拥堵路段能更省油、更安静地去驾驶,所以,系统为整条路程进行了动力规划:市郊路段「发动机」工作,在驱动车辆的同时,不断为「电池」充电。市区便有足够的电量来纯电行驶。

此前提到的在发动机直驱情况下,发动机补电示意图

个人觉得这套系统挺有意思,因为在混动架构不能改变的前提下,通过对路况进行识别,并做动力规划,这种解决馈电的方法,估计也只有像上汽这样有底子的车企才能干。让我不由联想到『第一性原理』中提出的一个想法:若是在单一维度上不能解决问题,那就换个维度来解决问题。

MG6 PHEV(2020款)发动机舱

好像扯远了,回到主题,除了以上提到的两大优化,2020年更新的第二代「上汽EDU混动系统」还增大了「电池」的容量,提升了续航,以及在后续的车型上对「发动机」也进行优化,这些基操这里就不展开了。

结构分析:趋近于AMT还是DHT?

在此前的文章评论中有人问我,第二代「上汽EDU混动系统」到底属于一种怎么样的混动结构?这里稍微解释两句

5挡AMT变速箱齿轴系统示意图

首先,从换挡机构的结构去看,第二代「上汽EDU混动系统」与「AMT变速器」的结构的相似,之前「MG3」时我们也曾今提过「AMT变速器」的软肋是换挡的平顺性问题,但在第二代「上汽EDU混动系统」的结构中由于加入了「电机」,再通过复杂的控制逻辑调整,弥补了这种结构性缺点。

相对独立的两个输出逻辑

其次,「发动机」与「电机」大部分时间处于解耦状态,处于相对独立的工作状态,通过「输出轴」的控制,换挡的相应速度仅需0.2秒。在实际体验中,几乎感觉不到发动机介入时的突兀,相比第一代的体验更线性。

挡位减少,加入电机的趋势

此外,第二代「上汽EDU混动系统」平行轴的结构布局与我们目前看到的「比亚迪DM-i混动系统」、「长城柠檬DHT混动系统」看似有几分渊源,所以,有不少上汽的工程师认为第二代「上汽EDU混动系统」应该被划分在「DHT」(Dedicated Hybrid Transmission混动专用变速器)的范畴。而我个人觉得第二代「上汽EDU混动系统」应该是后面这些「DHT」的先驱,也是它们结构的『雏形』,只是还算不上是新一代「DHT」,因为光『单电机架构』这一点便不符合。不过,我对第二代「上汽EDU混动系统」仍然抱着120%的敬意,因为这套系统的标定难度,可能会超乎所有人的想象。

工程师的浪漫

两代上汽EDU混动系统参数对比(仅供参考)

若以「MG6 PHEV」的三代车型为例,可以大致地从参数上看出两代「上汽EDU混动系统」的变化。首先,第一代采用的是1.0T的三缸「发动机」实在很难让消费者接受,92kW的功率多少有些捉襟见肘。故此,第二代便采用了1.5T四缸「发动机」和大功率「驱动电机」为总体的动力表现带来了不小的提升。

第一代上汽EDU混动系统结构爆炸图

第二代上汽EDU混动系统爆炸图

而结构上也进行了翻天覆地的变化,从第一代的「串并联」结构到第二代的『单电机架构』,究其背后的设计逻辑,我们也可以发现,第一代其实更趋向于用电驱动,而第二代更趋向于油电分离。

之后随着全面电气化的到来,上汽的混动系统也进入了优化升级的发展周期。就目前来看,上汽在纯电汽车领域的布局更为积极,随着旗下全新第三代荣威RX5的亮相,体现了上汽将抢占纯电汽车市场作为发展的主要战略,而曾经领先行业的「上汽EDU混动系统」,可能会成为未来中国车市领头羊。

搭载第二代EDU混动系统的荣威eRX5相比比亚迪DM-i有优势吗?

据官方资料显示,第三代荣威eRX5(以下简称荣威eRX5)动力系统有四大特点,分别是“超快”、“超顺”、“超稳”和“超智”。我们再来剖析一下这款车到底怎么样?

第三代荣威eRX5也采用了与燃油版同款的1.5T发动机,而且也没有因为混动车型降低了功率。键盘君认为原因有以下两点,第一,本身它就支持米勒循环,热效率就已经接近了40%,达到了其他家混动专用发动机的技术标准。第二,此套混动系统,省油并非是第一指标,更注重动力方面的表现。

首先,它的混动系统的基本动力结构是一台1.5T涡轮增压发动机+一台永磁同步电机组成,其中,1.5T发动机最大功率133kW/188Ps,峰值扭矩300N·m,应用了电控可变截面(VGT)涡轮增压器、水冷式进气等先进技术,支持米勒循环,在热效率发动机有一定的优势。

1.5T 高功率发动机

同时,与这台1.5T发动机搭配的电机也具有一定的技术亮点,最大功率180kW,峰值扭矩270N·m,采用了I-pin扁线绕组技术,效率最高为97%,极限转速能达到16000rpm/min。还应用了主动油冷散热技术,峰值功率的持续时间比传统水冷方案多延长十秒,可以保证电机在极限状态下的功率输出。

I-pin扁线绕组电机

在电机+发动机的加持下,第三代eRX5的综合功率达到了318kW/432Ps,最大综合扭矩570N·m,据荣威的工程师声称,它在单人的状态下能跑到5.9S的百公里最短用时,相比同级别的竞品有一定的性能优势。

虽然好的发动机和电机很重要,但混动系统最重要的还是要看它的变速箱,荣威e RX5采用了上汽研发的EDU G2 Plus 2×5智能变速箱,它的混动逻辑可以说是脑洞大开,所谓叫2×5就是电动能够实现2挡变速,发动机能实现5挡变速,两者共同组合出10个档位,优势是可以适应不同的路况需求,当然它的匹配逻辑相比其它混动变速箱还是有一些复杂的。

技术方面,EDU G2 Plus 2×5智能变速箱可以实现自适应换挡,能够学习不同客户的驾驶习惯,电控换挡系统在档位互锁的布局下,实现多档位智能化协调控制,进退挡一次性完成。上汽工程师表示,eRX5的换挡时间只需要280ms,要比DCT双离合变速箱还要快一些,这样的设定可以保证它的加速能力,同时换挡也非常平顺。

相比市面上的混动系统,比如吉利的雷神、长城的DHT、比亚迪DM-i,荣威e RX5的混动布局有什么优势呢?首先目前大部分厂商都是采用了单电机和双电机二选一的方案,像比亚迪DM-i是有一个发动机直驱挡,长城DHT有两个档位,吉利雷神混动有三个挡位,挡位越少越不利于发动机直驱,高速的后劲也要更弱一些。挡位越多,发动机的直驱优势更大,高速油耗更低,后程加速能力更强一些,所以荣威eRX5的优势在于多档位协调下,后程加速更强一些。

那么这套系统的节能效果如何呢?除了三电系统之外,它还有独创IEM智能能量管理系统,这套系统的聪明之处在于,它可以通过导航系统预测前方的路况,如果拥堵时就尽量使用纯电驱动,在通畅路况时则会让发动机更多的介入,让发动机工作在高效区间,或者在出行时就可以做好电量管理,根据行驶路程自动计算最佳路线,达到节省燃油的效果。通过这套系统的综合调控,它的百公里油耗能节省0.5-1L。

电池方面,荣威e RX5的电池的电量是12.3kWh,电池包外壳采用了铝压铸工艺的下托盘,轻量化的同时抗冲击能力更强,有BMS电池管理系统来时刻检测电池温度,安全系数还不错。在WLTC工况下能实现50KM的续航里程,在NEDC则能实现61km的纯电续航,如果你每天来反单位的里程小于50KM,那么它就是你的纯电RX5,同时在大部分地区它也可以享受到免购置税、挂绿牌的特权。而至于衡量插电混动车效率高低的指标-亏电油耗,荣威e RX5在NEDC工况下为4.8L/100KM,要比宋PLUS DM-i的4.4L/100KM稍高一些。

总结

综合来看,荣威eRX5的插电式混动系统可以说是别出心裁,通过单电机+多档位的设计,兼顾了中高速度的动力需求,在IEM智能能量管理系统加持下,它的能耗水平也能达到了同级水平,同时它的加速能力在同级别中还有较明显的优势。

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