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技术详解途观LPHEV:给电机配一个DSG变速箱!

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【评测】 途观L插电式混合动力车型(下文简称“途观L PHEV”),是大众在中国市场上推出的第一辆插电式混合动力SUV,也是其在全球的首款量产化插电式混合动力SUV。在这款产品上,大众技术团队用了12年的时间,..

途观L插电式混合动力车型(下文简称“途观L PHEV”),是大众在中国市场上推出的第一辆插电式混合动力SUV,也是其在全球的首款量产化插电式混合动力SUV。

在这款产品上,大众技术团队用了12年的时间,将传统燃油动力和新能源电力结合到了一起,实现了整车相对高效的燃油经济性,并体现出大众在混动技术(包括软件、硬件两方面)、电池组技术上的先进性和灵活性。

同时,在面向海外PHEV车型以及国内大众电动车开发等领域,途观L PHEV车型的出现,也为二者提供了丰富的开发经验和电池技术积累,这对于大众这样一款划时代的首发产品来说,实在很难得。

但是,在产品“包装”方面,一如大众的“套娃”设计体系一样,途观L PHEV车型带给消费者的技术先进感和心理满足感,却并不如其混动技术那样有亮点,而这也体现出这款产品在研发过程中浓重的“工程师思维”:

“如果说这款产品仅仅是作为一个技术验证型产品推出,那么途观L PHEV是出色的;但是如果把途观L PHEV作为一款准备投入市场走量,为上海大众拿到新能源积分的产品来看,其在“包装”以及电控方面留下的待优化空间,意味着它对竞争对手来说依然不是无懈可击的?!?/p>

比1.4T省,比2.0T强

在途观L PHEV的混动系统中,起到核心驱动作用的是一部1.4T燃油发动机,在这部燃油发动机和体积更小的“DQ400e”6速双离合变速器之间,是一个重约30公斤的电动机,当把发动机和电动机靠一个新离合器连接起来之后,就构成了途观L PHEV车型的核心动力系统。

*DQ400e变速箱的特别之处:变速箱内有高压和低压两套液压系统:高压系统用于离合器和档位拨叉的操纵,响应快,效率高;低压系统用于冷却和润滑,以减少能耗。

这套混合动力系统在日常工作的时候,可以提供四种常规工作模式(E-mode模式、混合动力模式、蓄电池保持模式和蓄电池充电模式),并附加一个在条件允许的时候,能激发动力系统进行最大动力输出的“GTE”模式。

其中,E-mode模式意味着零油耗的纯电驱动模式,在这种模式下,途观L PHEV可在永磁同步电动机的直接推动下以纯电力行驶,由于这部电机的最大功率达到了85kW,且最大输出扭矩可达150Nm,再搭配那部6速双离合变速器,便能使车辆达到130km/h的最高时速,并可以纯电模式行驶52公里。

在混合动力模式下,途观L PHEV可以兼具出色的燃油经济性和动力性能,在刚才介绍的电动机以外,途观L插电式混合动力版还搭载一台1.4TSI高性能汽油发动机,其最大功率为110 kW,最大扭矩250Nm。

这台发动机相比传统燃油车搭载的1.4TSI发动机,有以下方面的优化:一是发动机排气门径部加强,排气门座圈使用高导热材料,提升导热效率;二是针对发动机长期不用或电机模式和发动机模式频繁切换的情况,连杆瓦采用三层合金结构,主轴瓦都采用高分子涂层,增加耐磨性,以提高耐久性;三是燃油喷射压力提升至350 Bar,使燃油更好雾化,提升燃烧效率;四是活塞环第1环和第3环使用PVD纳米涂层降低排放;五是取消了传统启动电机,发动机启动是由驱动电机直接启动,启动更快,发动机启停时候更平顺;综上所述,这部搭载在PHEV系统中的1.4TSI发动机相比传统燃油车使用的同类型发动机,在保证性能不降低的前提下,油耗降低了15%。

*关于这套混动系统如何在电动模式下启动发动机的:

当车辆在E-mode模式下工作且需要启动发动机时,首先电机和变速箱之间的动力断开、然后电机启动发动机、紧接着油电动力进行耦合、再接着混合后的动力通过离合器重新接入变速箱。这套动作,在诸多离合器和控制器的帮助下,1秒钟之内就可以完成,而且动力的转换很平顺,在车云菌把油门踏板踩下不同幅度以迫使发动机启动时,整车的动态受到的影响都微乎其微。

在蓄电池保持模式下,车辆电池电量可以被人为维持在设定值,以节省电量,为之后拥堵工况下的纯电行驶提供条件,避免到时候发动机频繁启?;蛘咴谘沸式系偷墓た鱿略诵?,以达到降低油耗和排放的目的。

当车辆处于蓄电池充电模式下,途观L PHEV可以在行驶的同时对高能蓄电池进行充电。除了通过发动机带动电机,对电池进行主动充电外,车辆还可通过一套能量回收系统随时随地为蓄电池补充电量,具体方式有两种:

一是对制动能量进行回收,当车辆开始制动后,电机随即切换到发电模式,并通过博世iBooster电机伺服制动系统,与蓄能器配合,将大部分动能转换成电能并储存到高压电池中。

当这套系统工作的时候,驾驶员脚下的踏板回馈力度与通常情况下踩下刹车时感受到的回弹力度并无差别,但却能在车辆维持最大0.3G制动减速度范围内实现能量的回收(超过0.3G就需要启动常规刹车系统了)。

二是对滑行能量进行回收,当驾驶员松开油门,且不踩刹车的情况下,车辆会根据当前的车速和档位情况,计算出需求的电机发电力矩。这个电机发电力矩是阻力矩,会使车辆产生持续的减速度。

这种工况一般发生在长距离的下坡行驶过程中,在这种情况下,驾驶员完全不需要像在燃油车上那样进行频繁制动,只需要把变速箱从“D”挡切换到“B(强制回收档位)”挡就可以实现长距离滑行时的能量回收。这个功能可以有效降低刹车系统负荷,并回收尽可能多的能量以降低整车油耗。

需要说明的是,这两种能量回收模式,并不仅仅局限在蓄电池充电模式下进行工作,在之前提及的其它三种模式里,依然可以照常工作。

除了以上四种模式之外,途观L PHEV还拥有一个可以一键启动的“GTE”模式,在这种模式下,车辆对加速踏板的反应更迅猛,并拥有更动感的转向特性,并能输出最大155kW的峰值功率,以及400Nm的最大扭矩,令车辆0-100公里/小时加速时间仅需8.1秒。

横跨纯电与PHEV的电池组

途观L PHEV搭载的是一个电量12.1kWh的电池组,该电池组的电芯由宁德时代提供,电池包的设计由双方共同开发,电池包的封装则由上汽大众的电池工厂独立完成。

这款电池包的峰值功率达到了103kW(持续功率为30kW),采用了8模组(单模组12电芯)的设计,单电芯的能量密度为165 Wh/kg(与宝马新5系 PHEV电池包中所用电芯的数据、数量都一样)。在搭配了一体式铸造电池托盘和主动式液冷温度控制系统之后,该电池包的重量控制在125公斤(比宝马新5系PHEV所用的电池组略重8公斤),能量密度达到了96.8Wh/kg。

眼下,这款PHEV车型所使用的电池包的设计年产量是312000套/年,对满足途观L PHEV的需求来说,可谓是绰绰有余;事实上,上汽大众电池工厂未来的核心供给方向,是位于3厂旁的设计年产能达到30万辆的电动车工厂——这个电动车工厂会生产奥迪、大众和斯柯达旗下的电动车。

而给电动车设计的电池包,电量达到了37kWh,输出电压352V(同PHEV上使用的电池包),峰值功率和持续输出功率分别达到了120kW和47kW,模组和电芯数量分别是16和192个,电池包重量350kg,冷却方式采用了自然冷却(不同于PHEV电池包采用的主动式液冷)。

由于电池包的电量不大,所以途观L PHEV只配备了一个慢充的充电口

由于模组和电芯数量相较PHEV车型上使用的电池包都翻了一倍,所以未来大众电动车所需要的电池包产能,只有PHEV上使用的电池包的设计产能的一半——156000套/年,但二者都可以基于MQB平台使用;而且在生产线上,虽然PHEV车型相比常规途观L车型多了600多个零件,但正由于电池包对MQB平台的适用性,使途观L PHEV依然可以和常规燃油车型混线生产。

在实际驾驶过程中,车云菌在各种工况下测试了途观L PHEV的动力性能和工作表现,除去因为接触时间较短无法得到一个相对公允的油耗数据外,“我”认为这款车作为大众在全球、在中国市场上推出的第一款插电式混合动力车型,已经把核心技术推向了很高的水平——相比其他品牌推出的第一款PHEV产品,途观L PHEV借助后发优势,一步到位做好了基础设计,但由于事物发展规律使然,它也留下了不少可待优化的空间,譬如:

途观L PHEV的两套动力系统配合熟练,动力交接平顺:依靠变速箱内置的三组离合器(一组离合器用于发动机和驱动电机之间的动力耦合;另外两组离合器和齿轮箱共同构成了一套双离合变速系统),上汽大众工程师通过换挡间隙进行电机减扭然后与发动机结合的方法,将转速波动限制在一个非常有限的范围内,并且借助自身强大的变速箱技术使得转速波动和动力中断几乎无法被察觉。

给驱动电机也配一个DSG变速箱:由于电机设计位置位于发动机和变速箱之间,这就意味着电机可以充分利用变速箱的六个前进档位,使其自身尽量工作在高效区间,达成电耗与动力的完美平衡。

以上两点,说明了大众以现有技术为基础开发混动系统的雄厚技术实力和技术方案的灵活性:它把电机妥善地融入了传统的“TSI+DSG”燃油动力系统中,实现了该系统追平2.0T高功率发动机性能(功率和扭矩各有千秋),但燃油经济性却比一部1.4T发动机还低的目标。

但途观L PHEV在测试过程中表现出来的不足也很明显,这包括:

电机和燃油发动机的动力耦合度还有待进一步提升,这体现在动力控制和配合逻辑的两个软件层面:比如说,在常规四种工作模式下,电机无法实现和燃油发动机协同工作,一同输出动力的效果,这无疑限制了这套混动系统的大部分潜质;同时,只有当激活了“GTE”模式之后,电机才会全力介入动力输出,驱使车辆前轮“响胎”,但是这种“响胎”的效果却是断断续续的,感觉电机很难找到一个非常精准的点,去控制轮胎与地面的抓地极限。

其次,作为一个技术领先型的产品,途观L PHEV在眼下是无法提供四驱车型的,这对于一个把“4 Motion”系统当做卖点之一的产品来说,不得不说是一个遗憾。

再次,途观L PHEV能量回收效率较低的问题还有待进一步改善,这无疑会影响这个技术分支在未来市场的竞争力。

其实,在整个行业内,不单单是大众车型,如果把范围延展到其它的PHEV车型,无论是宝马的新5系PHEV,还是路虎揽胜运动版P400e,都暂时没有解决能量回收效率低的问题:这一方面取决于系统成本的天花板,另外一方面也是这部分PHEV车型混动系统技术架构决定的。

车辆的下底板很平,电池组被很好地“吊”在了底盘上

最后,作为大众旗下的第一款PHEV产品,途观L PHEV在空间设计和包装方便还有继续提升的空间:由于电池组占据了传统燃油车型的油箱位置,这就迫使途观L PHEV的油箱被移到了后备箱地板下,且勉勉强强保持了后备箱的平整性,但也使备胎在途观L PHEV上变得“无处安身”。

后备箱地板下的油箱

为了让消费者在轮胎漏气的时候还能有个补救措施,一套快捷补胎设备取代了备胎被安置在后备箱中,但是对于那些严重的轮胎损伤,这些补救措施是很不给力的。

另外,途观L PHEV在包装上带给消费者的心理满足感并不明显,事实上,它和传统的途观L车型在设计上的差异并不大。除了一些外观和内饰在材质与细节方面的不同,个人觉得一般人很难立即分辨出途观L PHEV和普通途观L,而这,是不利于途观L PHEV给消费者留下深刻的、有差异化的印象的。

基于此,车云菌认为,自今年7月份亮相成都车展之后,上汽大众用途观L PHEV空降新能源市场,说明其还是很有分量的,而且这款产品也说明了大众在这个领域并非是一个“新手”——架构设计和对现有燃油技术的利用,都让途观L PHEV的竞争对手感到了不少的压力。

但是在另一方面,正是由于大众在常规燃油产品中使用的套娃设计策略,以及必须要领先于探岳PHEV车型先期发布、上市的压力,大大压缩了设计师的发挥空间和时间。所以途观L PHEV的“表现力”相比传统的途观L车型并没有多少提升,这也使其很难满足那些个性化消费者的需求,而这,或将成为竞争对手未来反超大众的一个重要方向。

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