即將上市的 銳界 ( 參數(shù) | 詢價(jià) ) L混動(dòng)版車型將搭載長安福特的全新混動(dòng)技術(shù)——這套技術(shù)是以第五代EcoBoost?發(fā)動(dòng)機(jī)、行星齒輪為核心的電控?zé)o級(jí)變速箱所組成，其運(yùn)行原理和豐田THS相似，都是成熟可靠為特點(diǎn)的動(dòng)力分流技術(shù)。但是它和豐田THS有什么區(qū)別？如何實(shí)現(xiàn)省油兼顧強(qiáng)動(dòng)力的效果？近日在上海的福特研發(fā)中心聽了福特工程師的介紹并做了交流之后，這篇文章來做以淺析。

其實(shí)福特早在上世紀(jì)90年代就開始了混動(dòng)技術(shù)的開發(fā)，而THS實(shí)際上是由豐田和福特共同開發(fā)并申請(qǐng)了專利。最早在2004年福特在北美市場就投放了混動(dòng)版Escape，在中國市場2015年投放了一款蒙迪歐的混動(dòng)車型，搭載其上的變速箱代號(hào)叫HF35，而經(jīng)歷了HF35、HF45的進(jìn)化，如今搭載到銳界L上的變速箱，代號(hào)已經(jīng)變成了HF55。

從下圖來能看出這套變速箱尺寸非常緊湊，因?yàn)榧啥雀吆妄X輪數(shù)量更少，軸向長度比普通AT變速箱要更短，適配范圍很廣。據(jù)說海外將推出采用同樣變速箱的混動(dòng)版Escape（銳際），而長安福特有可能將在蒙迪歐上搭載這套混動(dòng)，并采用1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)。

從下圖能看出，變速箱打開之后，左側(cè)是幾組齒輪的組合，包含差速器和行星齒輪組。右側(cè)兩組圓形的裝置分別是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，都是福特自研的產(chǎn)物。在變速箱正上方的方形物體是ISC逆變器總成，內(nèi)部集成了電機(jī)控制器和整車控制器VCU。

兩組電機(jī)都采用主流的高速扁線油冷設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一臺(tái)永磁同步電機(jī)，最高功率達(dá)到140KW（190匹）、320Nm，最高轉(zhuǎn)速17000轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可達(dá)18500轉(zhuǎn)，可擴(kuò)大連續(xù)速比寬度。速比寬度越大，也意味著發(fā)電時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和油耗越低。此外據(jù)工程師介紹，兩組電機(jī)的定轉(zhuǎn)子采用了0.25毫米的硅鋼片沖壓而成，是目前業(yè)內(nèi)最薄的水平，能有效降低電機(jī)的鐵損耗，電機(jī)效率能達(dá)到96.2%。而電機(jī)控制器是通過一組當(dāng)前主流的IGBT功率模組來控制兩臺(tái)電機(jī)，雙面水冷，結(jié)構(gòu)緊湊高效。

整個(gè)系統(tǒng)可以稱為“四合一”：集成了電機(jī)、電機(jī)控制器、齒輪箱、整車控制器VCU?；蛘呓小傲弦弧保杭闪税l(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、整車控制器VCU、行星齒輪組、差速器。

和目前業(yè)內(nèi)普遍采用自吸和小排量渦輪不同，銳界L混動(dòng)版上這套發(fā)動(dòng)機(jī)是福特最新的第五代2.0T Ecoboost，最大輸出405N·m，峰值凈功率202kW（275匹），已接近探險(xiǎn)者搭載的那臺(tái)2.3T。堪稱目前國內(nèi)混動(dòng)界最強(qiáng)的一套大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)它也將作為福特新一代主力機(jī)型裝備在燃油車型上。搭載在銳界L燃油版上WLTC油耗能做到8L多，而混動(dòng)版油耗則降到了WLTC 6.31L。

在對(duì)大馬力的追求上，福特從沒放棄過。就連混動(dòng)車上都要搞一套高功率發(fā)動(dòng)機(jī)，不肯向性能妥協(xié)。官方稱銳界L混動(dòng)版的零百能做到7.1秒。相比漢蘭達(dá)混動(dòng)，足足快了一兩秒。

那么大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)和這套動(dòng)力分流裝置是怎么運(yùn)行的？和豐田THS有什么區(qū)別？

動(dòng)力如何分流，系統(tǒng)如何運(yùn)行？

從這張拓?fù)鋱D，來分析一下這套混動(dòng)的整體架構(gòu)。

圖中上半部分能看到，發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)是同軸布局，發(fā)動(dòng)機(jī)連接行星齒輪的行星架，帶動(dòng)行星架旋轉(zhuǎn)，此時(shí)一部分機(jī)械力傳遞到行星齒輪最外側(cè)的齒圈，進(jìn)而連接右側(cè)的斜齒輪組進(jìn)行直驅(qū)。另一部分機(jī)械力則通過行星架傳遞到太陽輪，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力一分為二，這就是叫動(dòng)力分流的原因。

圖中下半部分，電池直連驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接斜齒輪組，和齒圈傳來的機(jī)械力在中間軸匯合，共同驅(qū)動(dòng)車輛。電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)之前用高壓電線連接。

這套系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)：首先，發(fā)電機(jī)連接太陽輪，通過行星齒輪可以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍廣而且無級(jí)可調(diào)，這也是叫電控?zé)o級(jí)變速箱的原因。而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是結(jié)合油門踏板信號(hào)、路況條件、電池情況等條件計(jì)算出來的，通過IGBT功率模塊進(jìn)行控制，更加精準(zhǔn)快速。甚至我們能看到右側(cè)的斜齒輪組里還有三組齒輪幫助進(jìn)行調(diào)速，有點(diǎn)類似多擋DHT。所以這套系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速能力較強(qiáng)。其次，整個(gè)系統(tǒng)里沒有離合器和開關(guān)裝置，機(jī)械力和電力的產(chǎn)生和分配都是依靠軟件控制。不需要做液壓或電力的單獨(dú)開關(guān)，結(jié)構(gòu)更緊湊更可靠的同時(shí)，避免了離合器斷開和結(jié)合時(shí)帶來的頓挫、抖動(dòng)。

我們也能看出福特混動(dòng)跟豐田THS在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。THS的發(fā)動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)電機(jī)分別連接行星齒輪架、太陽輪和齒圈。三個(gè)位置對(duì)應(yīng)三個(gè)動(dòng)力源。這樣設(shè)計(jì)的好處是發(fā)電機(jī)和電機(jī)可以相互變換角色，發(fā)電效率更高。但受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，三個(gè)動(dòng)力源會(huì)相互牽制影響輸出，誰也不能百分百地充分發(fā)揮，誰都不盡興。

而從上面的福特混動(dòng)拓?fù)鋱D能看出，福特的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是直連斜齒輪組和驅(qū)動(dòng)軸，無需再帶動(dòng)行星齒輪的齒圈旋轉(zhuǎn)，連接行星齒輪的只有發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。好處就是發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電機(jī)能各司其職，實(shí)現(xiàn)更高效的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)。此外動(dòng)力傳輸路徑更短更直接。

結(jié)構(gòu)不同，讓福特這套混動(dòng)的運(yùn)行和豐田也不太一樣。兩者都可以實(shí)現(xiàn)起步和低速下的純電驅(qū)動(dòng)和怠速充電、制動(dòng)回收能量。但福特混合驅(qū)動(dòng)分成了兩種情況，一種是較低負(fù)載下的工況，此時(shí)電池不放電，是“發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)+增程行駛”的組合，動(dòng)力電機(jī)所需的電流全部由發(fā)電機(jī)提供，按照官方說法叫“混合驅(qū)動(dòng)模式”。另一種是高負(fù)載工況如加速超車，此時(shí)電池會(huì)全力放電，電機(jī)會(huì)全力驅(qū)動(dòng)，加上發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，合起來實(shí)現(xiàn)大功率輸出。按官方說法此時(shí)叫“電力助力模式”。

所以它不必像豐田那樣依靠電池的快充快放來支持電機(jī)輸出。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)有275匹的動(dòng)力輸出，就算只拿出30%來驅(qū)動(dòng)發(fā)電，也有83匹（約合61kW）來支持驅(qū)動(dòng)電機(jī)。對(duì)比理想ONE此前的1.2T增程器發(fā)電額定功率為52kW，僅靠增程方式來驅(qū)動(dòng)銳界L應(yīng)付一般路況似乎也夠了。雖然銳界L混動(dòng)上將搭載1.1度電池和豐田THS容量差不多，但普通工況下電池?zé)o需頻繁充放電。當(dāng)然這是參考豐田做出的假設(shè)（豐田THS發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)能輸出70%功率，30%用來發(fā)電），能否實(shí)現(xiàn)大范圍的增程行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)此時(shí)的轉(zhuǎn)速高低，還有待實(shí)車驗(yàn)證。

這也許是福特采用三元鋰電池而沒有采用密度更低但是更穩(wěn)定的鎳氫電池的原因。既然不需要那么高的充放電頻率，更多需要考慮的是高密度、高倍率充放電、高安全、長循環(huán)的性能優(yōu)勢，那么NCM111的三元鋰電池便是更好方案。所以我們能看到福特混動(dòng)的電池體積要小很多，扁平設(shè)計(jì)，被放在底盤上，不像豐田因?yàn)轶w積較大必須要放在座位下方。

駕值觀

官方表示銳界L是一臺(tái)5米級(jí)的大7座SUV，WLTC工況油耗6.31L，一箱油能實(shí)現(xiàn)1040公里超長續(xù)航。WLTC 6.43L折算成NEDC應(yīng)至少能再減一升，跟漢蘭達(dá)油耗在相似水平。為什么動(dòng)力比漢蘭達(dá)強(qiáng)，但是油耗能做到相當(dāng)，甚至NVH表現(xiàn)會(huì)更好呢（福特方面表示這套動(dòng)力的NVH非常出色，絕無THS的加速噪音）？

核心原因我認(rèn)為有二，其一就是大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的加持，充足的動(dòng)力儲(chǔ)備和充放電能力，能讓發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)三者都運(yùn)行得更加游刃有余，應(yīng)付各種工況時(shí)更容易找到自己的高效區(qū)間，其實(shí)就和“大馬拉小車”往往比“小馬拉大車”更節(jié)油一個(gè)道理。其二實(shí)際上它仍然是一套串并聯(lián)布局，只不過相比帶離合器的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，它用行星齒輪解決了油電無感轉(zhuǎn)化的問題。再加上發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的馬力都?jí)虼?，能讓增程式行駛盡可能覆蓋一般的城市工況。在動(dòng)力有需要的時(shí)候才轉(zhuǎn)入并聯(lián)驅(qū)動(dòng)?？梢哉f兼顧了行星齒輪的無感切換、穩(wěn)定可靠，以及串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)動(dòng)力、低油耗等多種特點(diǎn)于一身。當(dāng)然以上都是從賬面來分析的，實(shí)際還有待觀察。特別是要讓電機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)都運(yùn)行在各自最高效的區(qū)間，軟件控制的水平才是真正的難點(diǎn)。即使硬件結(jié)構(gòu)相似，軟件控制的水平不同也會(huì)有天差地別的效果。

不過我至少能得出一個(gè)結(jié)論：在不搭載大電池、無法持續(xù)輸出高功率電流的前提下，如何能做到低油耗和高動(dòng)力的兼顧呢？福特這套混動(dòng)，是我目前看過的最靠譜、最容易實(shí)現(xiàn)的方案了。