5项技术攻坚一篇看懂长安UNI-K iDD的混动系统

  根据国家《节能与新能源技术路线年混合动力乘用车占传统车销量的50%以上，使得近几年的汽车行业风云巨变，沉寂多年的混动技术如雨后春笋般的涌现，『到底哪种混动技术好』的话题时常出现在专业或非专业的聊天群中。今天《混动百科》开一个番外篇，通过「长安UNI-K iDD」所搭载的「长安蓝鲸iDD混动系统」（后简称「蓝鲸iDD」）来聊聊「P2混动系统」的一些特色。

  在以上三种分类中，第三种分类『按照外接充电能力划分』比较好理解，一句话：能不能外接电源来充电。而『按动力系统结构及形式划分』则一定要通过另一张表来解释（详见《混动百科》汇总篇3）：

  当然，无论是「串联式」、「并联式」还是「混联式」都会有「电机」，所以，为了方便大家研究混动技术，必须给每个「电机」一个『昵称』，通常我们通过「电机」所在位置的不同给这些「电机」命名，比如『位置1号电机』，也就是『Position 1电机』，简称「P1电机」（如下图）。

  不同的位置的电机便会有不同的特点，我们通过上面的表格会有一个比较快速的了解，如果你还嫌字多，我也总结了三句不怎么严谨但很简短口诀：

  「P3电机」和「P4电机」：直驱「车轮」的打工人，『干饭』（用电）小能手。

  而想要了解「Px电机架构」的朋友能关注本专栏的万字汇总篇2，这里就不展开了。

  而目前市面上热门的几大混动系统，基本都可以用上面的两张表格进行更细化的分类（暂单指前桥，不考虑后桥的P4电机）：

  1. 串联式：日产e-Power 增程器（发动机+P1电机）+P3电机；理想 增程器（P1电机+发动机）+P3电机；岚图 增程器（发动机+P1电机）+P3电机等

  以上大部分的混动系统我都展开过构型和原理上的介绍和分析，不过，今天我们换一个角度，我们从混动系统最根本的特性上去理解。

  其实无论是串联式、并联式还是混联式，他们的构型特点决定了混动系统的『基因』。

  我们以混联式中的串并联式混动系统为例，无论是「本田i-MMD」（P13）还是「比亚迪DM-i」（P13），他们的基本逻辑都是在发动机效率不高的速域中，使用「电机」作为驱动的主角，而在高速巡航的工况下，「发动机」能保持在高效工作区间工作，那当仁不让地让「发动机」作为主角。这类混动系统从结构到控制逻辑都是源自省油的目的，也围绕着省油不断优化。

  但是一个硬币有两个面，另这些自带『省油』基因的混动系统头疼的，也就是他们长期以来一直想要解决的问题便是——性能。所以，我们正真看到包括长城、吉利、奇瑞等厂商，在这两年发布的混动系统都是多挡位的DHT，为的就是解决「本田i-MMD」和「比亚迪DM-i」这类单挡混动变速器在20-60km/h以及80km/h以上的急加速动力跟不上的问题。于是「长城柠檬DHT」在DHT中整合了一个2挡的AMT，使得「发动机」能在40km/h就并联介入，而「吉利雷神智擎HiX」的「DHT Pro」实际上整合了一个3挡的AT，使得「发动机」介入的时机进一步提前（20km/h）。能够准确的看出，多挡位的串并联结构优化，为的都是将「发动机」早点带入驱动系统，提升全速域的性能。

  而欧美国家，尤其是德国，更趋向于「P2混动系统」，比如我们此前介绍过的「奥迪A3 Sportback e-tron」（如下图），其将一颗峰值功率75kW（峰值扭矩330Nm）的「P2电机」套在了6DCT的「输入轴」上，而「发动机」则是通过单独的「离合器」接入动力总成。除此之外，宝马也有『P2电机+8AT』的混动架构，奔驰也在其PHEV车型上同样使用过『P2电机+DCT/AT』的混动架构。

  其实，大家从德国拥有『不限速公路』的国情，就可以猜出了「P2混动系统」最大的特点——让动力总成能长期、稳定地保持车辆进行高速（或许说是『急速』、『极限』）行驶。

  而『性能』这一基因又源自「P2混动系统」的基础构型和原理：「发动机」可随时介入直驱，并可以和燃油车一样，在急加速时，轻松地进行降档的操作，保证全程持续强劲的动力输出。此外，「发动机」与多挡「变速器」组成的动力组合，使得整套混动系统受「电机」、「电池」性能衰减的影响更小，保证高低温多场景下的动力稳定性。

  当然，如「蓝鲸iDD」将「P2电机」深层次地融合的混动系统，在实现了低速场景的纯电驱动，弥补燃油车油耗方面劣势的同时。还吃了一波「电机」响应快的红利，弥补「发动机」低速响应慢的弱势，获得比传统燃油⻋更快、更流畅的动力体验。

  但「P2混动系统」在技术方面存同样也是有难点的，比如在此前章节中提到的：

  1. 体积问题：如果简单地在传统燃油车动力总成上加电机，那么体积就会很大，布局就成了难点；

  2. 控制问题：如果油电的控制逻辑不好，就会造成『有电一条龙，没电毛毛虫』的尴尬混动体验，同时也不能很好地控制油耗等。

  当然，还有更多的细节难点，而未解决种种难点，就对主机厂提出了两个能力上的要求：

  1. 主机厂必须要拥有自主开发变速器的能力，这样才可以进行从硬件设计到生产，直至标定的全部正向研发；

  2. 主机厂必须拥有很强的集成能力，不能简单将电机与变速器进行直接叠加，因为这样会导致总系统尺寸长，平台化应用难，系统效率不也不会太高。

  我们会发现目前混动系统呈多元化发展的趋势，不同混动技术路线各有设计起点，而要解决的问题也各有不同，所以，没有最好的技术路线和产品，比如长安选择了一条最适合自身优势和车型的技术路线，但也是一条更有挑战坎坷的道路。接下来我们就来看看长安的工程师是如何攻坚这些难点的。

  长安应该是国内对「P2混动系统」最坚持的主机厂，而「蓝鲸iDD」是长安推出的第二代集成式的「P2混动系统」，iDD 是『intelligent Dual Drive』（智能油电双驱）的简称，而这一套混动系统的核心内涵便是「混动专用发动机」、「电驱变速器」、「PHEV 电池」以及「智慧控制管理系统」四大模块。

  既然是『二代目』，那就说明今天的技术并非一蹴而就，其实在2013年长安就开始研发第一代分离式的「P2混动系统」，并于2017年正式推出，但意识到若不解决最重要的平台化问题，实现该技术的大规模应用是不太现实的。此后经过多年的潜心研究，才有了「蓝鲸iDD」。那么这些年长安中到底攻坚了哪些技术难题呢？

  正如我前面提到的，「P2混动系统」要解决的难题之一是体积，看似是一个单点的难题，实则却是集成度提升的系统型问题。就像你想要减肥，然后你要考虑是靠吃轻断食，还是依靠运动、调理作息时间，抑或开启视频软件中的美颜减肥效果……

  传统「P2混动系统」通常是在原有的燃油动力总成上进行简单的动力源叠加，「P2电机」就好像是一个加速外挂。然而，混动系统永远不是『1+1=2』的加法，如果系统优化地不好，最终的使用效果必将适得其反。

  而「蓝鲸iDD」的「电驱变速器」通过「三离合器集成技术」，将用于控制「发动机」介入的「离合器」（K0）与传统的「双离合器」（K1、K2）进行集成，「三离合器」被集成在「电机」的「转子」内部，「转子」的内壁支架为整个「离合器」提供支撑，集成式的「离合器」（K0）不仅实现了模块化，同时采用高效低拖曳摩擦片槽型，降低能耗损失，「双离合器」（K1、K2）更是在有限的空间内类比同种类型的产品具有更高的扭矩容量。

  最终使得「电驱变速器」的轴向尺寸控制在了415mm左右，保证了「蓝鲸iDD」能轻松实现从A级~C级车的平台化搭载。集成度高，附件减少了，系统整体重量降低的同时更有助于系统效率的提高，很大程度降低整车的能量损失。

  我们知道在「丰田THS」（第一代）的年代，受限于「电机」技术，其「电机」峰值功率小的可怜，以P111为例（第一代小改的E-CVT），其2个「电机」的功率仅为16kW（发电为主）和33kW（驱动为主），而时代发展到今天，我们大家可以在「蓝鲸iDD」的「电驱变速器」中看到了大幅的进化：

  「P2 电机」采用「S-Winding绕组技术」，相对于目前常见的「Hair-Pin工艺」，「S-Winding绕组技术」无需焊接，装配环节简单，工艺更稳健。在性能要求相同的边界下，绕组端部轴向长度缩短15%，结构更紧凑，产品集成度高，其中功率密度达到 10kW/kg。该项技术曾获得过国际PACE大奖，技术先进性是可想而知的。

  「蓝鲸 iDD」选用的是「油水复合冷却技术」，相比传统的单一冷却方式，按需冷却，保证整体的冷却效率更高。其中「油水复合冷却技术」应用过程中，由水来冷却「定子」的部分，由油来冷却「转子」部分，另外一部分转动的油飞溅起来也能更加进一步冷却「定子」，以达到最好的冷却效果。对于「电机」的性能而言，冷却效果好，「电机」的功率则越大，效率也越高。动力性方面，「电机」峰值扭矩实现330Nm，在高电压平台下，峰值功率达到 85kW（长安UNI-K iDD），匹配多档的「电驱变速器」，纯电模式下可以迸发出充足的动力。

  为保证「电机」的高效工作，功率变换与传输模块至关重要，而 「IGBT模块」则是「功率模块」中的核心器件。「IGBT模块」因开关损耗、导通损耗等会产生大量的热，随着「电机」向大功率、小型化发展，散热成为一项最重要的技术。

  传统的「功率模块」采用单面冷却结构，将底板固定在冷却器表面，「功率芯片」损耗产生的热量通过绝缘基板、底板单方向传导至散热器。和单面结构散热结构相比，双面冷却结构在「功率芯片」的两侧均焊接有绝缘导热基板，「功率端子」全部与绝缘导热基板相连，绝缘导热基板的外侧安装有散热器。故此，散热的效率更加高，提高了电机系统的性能，延长了整套系统的寿命。

  先来了解一下「蓝鲸iDD」的几种基础工作模式：纯电模式、混动模式、发动机直驱模式、动能回收模式和充电模式。

  纯电模式：「发动机」不参与工作，「电池」带动「P2电机」，纯电驱动，适用于城市路况；

  混动模式：遇到急加速时，「发动机」输出拉满，「P2电机」作为「动力增强器」提供更多的功率，最终将汇总的动力最终输出至「车轮」。

  发动机直驱模式：控制「发动机」介入的「离合器」（K0）耦合，此时可以将整车看做一辆传统的燃油汽车。

  1）驱动充电：由于「P2电机」直接套在「输入轴」上，故此，当「发动机」在驱动时，带动「P2电机」，从而为「电池」补能；

  2）怠速充电：车辆停止时，「发动机」继续运转，带动「P2电机」，从而为「电池」充电。

  以上基础的工作模式可以说是新一代混动系统的基操，而一套好的「控制管理系统」则决定了最终的驾驶体验。若具象到「P2混动系统」上，我认为这一步就是在解决『有电一条龙，没电毛毛虫』的痛点。

  「蓝鲸 iDD」所采用的「iDD智慧控制管理系统」主要包含三大核心技术：「智能动态能量管理算法」、「全路况智慧能量管理系统」和「全动力域全生命周期OTA」。

  首先，我们大家都知道算法的作用决定了「发动机」与「电机」的扭矩分配策略，即用户在驾驶过程中，「发动机」和「电机」分别该出多少力。就像解数学题，虽然很多方法都能算出答案，但哪个算得快、算得准却是有天壤之别的。

  所以，「iDD智慧控制管理系统」所采用的「智能动态能量管理算法」为自适应等效燃油消耗最小算法（A- ECMS），目前长安是首个在国内实现量产应用。该算法基于系统能耗最优的角度，「智能动态能量管理算法」还会配合「全路况智慧能量管理系统」，做到了根据实时的整车运行工况、零部件参数和外部环境变量，动态调整发动机和电机的扭矩大小，实现最优能耗控制。

  在实际驾驶中，「iDD智慧控制管理系统」会根据实时的交通流信息优化电量管理策略，在开启导航的情况下，通过识别前方道路的拥堵情况，在畅通路段适当启动「发动机」充电提高电量，保证拥堵路段下的纯电行驶，避免在低车速下「发动机」频繁起停，达到能耗降低和驾驶舒适性提升的双重效果。

  控制系统是大脑，脑子好使还不够，终究是要靠执行力，「电驱变速器」的效率成为关键。

  我们知道液压系统在「电驱变速器」中充当换挡、冷却、润滑等功能，根据功能的需求，将液压系统分为高、低压两个区域，其中高压区主要控制换挡动作。蓝鲸三离合电驱变速器采用的「高压液压系统」，最大压力达到60bar，因此相比于一般的液压系统，压力控制范围更大，来保证了更高精度的液压控制，逐步提升电驱变速器的换挡响应和换挡平顺性，保证用户拥有极致的换挡体验。

  而「电子油泵」作为「高压液压系统」的动力源，相比于传统的机械泵，通过电机对油泵进行独立控制。传统机械泵是通过皮带传动把发动机的力传递给油泵以此来实现工作，它的工作无法与发动机解耦，泵多少油，何时泵都受限于发动机。「电子油泵」则采用单独电机进行工作，可完全根据需求适时调节油泵的工作，想停就停，想泵多少就泵多少，毫不浪费。因此，「电子油泵」相比传统油泵，同在 WLTC 工况下工作，电子油泵能耗可降低 80%以上，对应的油耗可降低约 1L/100km。

  从产品端看，「长安UNI-K iDD」搭载容量为30.7kWh的「电池」，NEDC纯电续航能力130km。此外，「蓝鲸iDD」为大容量电池配备了交直流双快充，并支持家用220V的充电功能，在三种充电方式的支持下，基本可覆盖用户95%以上的充电场景。其中交流充电功率更是达到6.6kW，相比当前常见的3.3kW的交流充电方式，充电时间起码缩短1/2。

  不仅如此，「蓝鲸iDD」也支持对外放电的功能，3.3kW的对外放电功率，足以支撑大部分小家用电器的放心使用，犹如贴身携带了一个移动充电宝。

  在电池安全管理上，「蓝鲸iDD」在电池安全监控方面，开发了全天候不间断电池安全监控系统，这是一项可以24小时不间断监控电池安全的技术，即使在车辆下电后也可实现，无时无刻都在保障电池的安全使用。

  之所以我把混动系统最重要的组件——混动专用发动机放在最后写，因为在发动机开发方面，长安拥有丰富的开发经验，长安蓝鲸发动机也一直是声名远播。所以让人比较放心。

  「蓝鲸iDD」上所采用的混动专用发动机，也属于长安的「NE发动机平台」，充分继承了『净、劲、静』的优秀基因，成熟应用「敏捷燃烧技术」、「智能润滑等技术」，并在此基础上进一步采用「米勒循环」、电动化前端轮系等混动发动机专用技术，实现350bar 高压直喷高滚流气道+巅峰凸轮型线与高压缩比的升级融合。

  「蓝鲸NE发动机」的热效率相比传统发动机提升2~3%的前提下，净功率达到122kW，净扭矩达到255Nm，在「混动专用发动机」中处于领先位置。以搭载「蓝鲸NE 1.5T混动专用发动机」为例，在配合「电驱变速」的前提下，最终做到匮电油耗5L/100km，综合里程1100km（皆为NEDC标准）的效果。

  我们通过「蓝鲸iDD」对「P2混动系统」技术难点的攻坚过程，能够准确的看出「蓝鲸iDD」在保留传统动力优秀DNA的同时又注入了电驱动的血液，很好地保证了两者之间的融合，体现了长安在混动技术上的强大实力。那么攻克了这些技术难点的「蓝鲸iDD」又能给消费的人带来什么体验上的变化呢？长安的答案是『全域混动』。

  我觉得『全域混动』这个答案大致包含了4层含义，用大白话说就是：动力，随叫随到（全速域）；省油，随时随地（全场景）；远方，说走就走（全温域）；使用，更加持久（全时域）。

  前文提到「蓝鲸iDD」属于「P2混动系统」，其特点是只要有动力需求，「发动机」随时都可并联介入与「电机」一起参与驱动，相比单挡混动车型在全速域工况下的动力会更强。

  1. 在低速工况下，系统会安排330Nm大扭矩的「电机」进行驱动，弥补「发动机」低端扭矩弱的弱点，且「电机」相应速度更快，确保整个起步过程的迅捷；

  2. 高速工况下，利用6档「电驱变速器」的优势，与传统燃油车一样实现快速实现动力降档，达到动力的二次爆发，满足高速场景下的急加速需求；

  3. 极速工况下，「发动机」与「电机」并联驱动，并结合「电驱变速器」，动力持续输出，保证最高车速可突破200km/h。

  得益于「蓝鲸iDD」在「iDD智慧控制管理系统」与「PHEV电池」两方面的攻坚，在市区通勤的场景下，系统会将模式标定为纯电模式，依靠大容量的「PHEV电池」减少用油量。而在长途出行时，动力需求变化较大，此时系统会结合导航信息，提前对路况进行判断，从而对电能来管理，在「发动机」高效工作的区间内，适时地为「电池」进行充电，以保证充足的电量来通过未来的拥堵路段已达到节能的效果。所以『市区通勤』和『市郊长途』两大主要场景下都会有不错的油耗表现。

  以「长安UNI-K iDD」为例，NEDC标准下纯电续航130km，完全满足日常的纯电通勤需求。而在郊游旅行场景下，NEDC匮电油耗低至5L/100km，综合续航能力 1100km，解决长途旅行带来的油耗和续航烦恼。另外，「长安UNI-K iDD」全系标配交直流双快充，并支持220V家用充电的功能，完全可满足全场景下的充电需求，充电更便捷。

  我们常会看到北方车主对纯电汽车在极寒天气中用车的抱怨，最近在北美更是报出了某日系纯电汽车在低温下无法充电的问题，而这些不良的使用体验多源于「电池」。

  「蓝鲸iDD」拥有电池预约加热和电池自动保温技术。系统会根据外部环境和温度与电池温度的反馈，自动识别唤醒车辆进行电池的定时加热，避免用车时刻的电池温度处于极低状态，保证了在全温域均具有极强适应性。

  此外，因为保留了传统动力的基因，所以在面对高温、低温等极端场景时，即使电池和电机性能出现衰减，发动机也能直接驱动车辆，保证在极限场景下的稳定输出，适应性更强。这使得「蓝鲸iDD」可适应-35C至55C的环境和温度区间。远方，可不是说走就走？

  「蓝鲸iDD」的所有动力控制器均已具备OTA功能，这也是目前大部分新混动系统的特点，随着「蓝鲸iDD」使用者数量增加，必然会有更多个性化的建议，而这些合理化的反馈往往能提升用车的体验，通过OTA使得整套「蓝鲸iDD」动力体验不断的提高，可谓是『常用常新』，同时还减少用户前往门店升级车机系统的时间成本。

  即是，让有形的技术转化成畅快的驾驶体验，而不断的提高的驾驶体验，终究是源于强大的技术背书。

  所以，混动技术路线的选择，没有是非对错，有的只是更合适当下市场，更适合公司发展的路线。长安选择啃下了行业内公认很复杂的「P2混动系统」，使得「蓝鲸iDD」为新一代混动技术中的重要一员。更关键的是，「蓝鲸iDD」为广大购买的人带来了『全域混动』智能混动体验，将技术融入体验，彻底消除前几代混动系统带给消费者的不良印象，最终让我们消费者『无感』地畅快驾驶。这或许正是一种『有形化无形，无形终有形』的表现。

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