国内外混合动力变速器(DHT)技术盘点及深度解析
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“中国汽车行业法规政策日渐严格,越来越多驾驶者节能环保意识日渐增强,这都引起中国汽车行业人士新的思考。混合动力技术将在中国汽车行业赢得越来越重要的市场地位,DHT作为新的混合动力专用变速器驱动系统逐渐发展起来。”
■ 为混动而生
DHT 专为混合动力系统而设计,本质上是借助电动驱动实现其功能,例如在汽车运行中调整内燃机的转速和扭矩。这意味着,电动驱动的汽车零部件在 DHT 系统接收中心任务,这是这一设计的中心组成部分,也是 DHT 驱动器与传统的“附加驱动方案”根本上的区别。
DHT变速器的优势因符合发展需要,越来越受到行业的重视。DHT系统具有三个重要优点:一是DHT 系统结构更加紧密有效率,在传统自动变速器不断增加传动装置数量来推动驱动发展的同时,采用DHT变速器则会减少传动装置;二是DHT 驱动系统更加节能环保,因为在电气驱动支持下,内燃机能够在功率范围内更加精确的运行,以此实现降低能耗;三是电气驱动可以在额外功率的最佳状态下运行,以提高动力,进而增强驾驶乐趣,这也是混合动力汽车能赢得市场的重要优势。
■ 有市场发展空间
未来车用能源的高效、清洁、低碳、多元将成为主流趋势,其中各种动力形式的汽车将同时存在,各自应用领域有所不同。纯电动、混合动力汽车更适合中、短途使用;燃料电池以其能量密度大的优势,将在中长距离、大中型车辆上得以应用;此外,车载制氢等都是未来的选择。
混合动力技术有望在未来大展拳脚,DHT系统的发展同样可期。“混动的成本较高,在产量不大时,采用拓展式混动变速器方案比较合理。” AVL李斯特乘用车变速箱部门主管Mario Brunner在论坛上坦言,但DHT在年产量低于10万台时已经体现出成本优势,在接下来的几年中,混动将占据很大的市场份额,DHT的产量将大幅增加。
目前一些专用混合动力变速器介绍:
(1)上汽精进电动公司的双电动机EDU
上海精进电动公司提出其DHT方案,利用双电动机实现串并联混合驱动,如图所示:
采用双电动机DHT的产品还有通用Voltec,爱信2-Motor Hybrid,吉凯恩(GKN)的Multimode eTransmission等。
配双电动机的专用混合动力变速器的特点是机械结构相对简单,一般不需要换挡单元,要求发动机在特点的工作区高效工作。
(2)诺日产EOLAB ZE-Hybrid
为实现百公里2L油耗目标,雷诺日产在2014巴黎汽车展上展示了在Eolab汽车项目上最新开发的专用混合动力变速器DHT项目即ZE-Hybrid 动力总成项目,在保证油耗目标的前提下,还要求有好的驾驶性能和低的成本。
ZE-Hybrid在第一代EOLAB1是基于自动化手动变速器AMT集成电动机构成,有3个挡位,同步器靠电动实现,原理结构和驱动模式如上图所示,可以实现纯电、混合以及纯发动机驱动,同时也可以驻车充电。雷诺在第二代EOLAB2汽车上也开始研发基于AMT的双电动机DHT(见上图)。
(3)舍弗勒P2-DHCVT
专用混合动力无级变速器舍弗勒的P2-PHEV-DHCVT,可以实现纯电、P2混合动力及纯发动机驱动,后退挡靠电动机实现,在无级变速单元(Variator)之后有个犬齿式离合器实现驻车充电功能。下图展示了舍弗勒的P2-PHEV-DHCVT的原理和设计。
双电动机结构的专用混合动力变速器(DHT),上汽搭载在插电强混的量产车型荣威e550和e950之上的电驱变速器EDU(Electric Drive Unit)。
通过变速器一些设计变化,增加一套双离合器,可以进一步实现P2/P3的混合电力驱动,以提高电驱动里程和混合动力驾驶性能。
该图展示了舍弗勒的P2/3-PHEV-DHCVT的原理和设计。
(4)奇瑞DHT
可以实现的运行模式包括:单电机驱动纯电动模式、双电机驱动纯电动模式、混动并联驱动模式、混动串联驱动模式、发动机单独驱动模式、行车充电模式、再生制动模式,驻车发电模式等。
奇瑞2019上海车展展示的DHT变速箱
在当前国内变速器市场上,多种技术类型并存发展是趋势。与欧美日等发达国家相比,我国汽车工业起步较晚,自主变速器仅占40%左右的市场份额。从发展特点看,日本企业主要采用CVT,美国企业多采用AT,欧洲企业则重点关注DCT。就国内目前情况而言,国内企业基本完成了对关键技术的攻克,DCT更容易被国内企业接受。
