啪啪打脸？！详解长城最新Hi4-Z插混系统
汽车
2024-11-05 20:31
江苏
早在今年5月份，长城的魏建军就表态过：“越野最主要的就是要慢，而电动机在慢速下是没有扭矩的”。这一点网络上各种视频也可以略见一二，不少以电四驱为主的解耦四驱车型，在爬坡过程中基本都是挠着胎，拉着烟，“窜”上去的。并不像原来那种汽油越野车一样，一步一个脚印地“爬”行上去。正因如此，对于硬派越野车来说，纯电驱的解耦四驱绝对不是最优解，所以拥有34年越野车制造经验的长城选择的是Hi4-T，也就是基于传统分时四驱结构才是硬派的越野终极答案。可就在这一切都坐实的时候，长城反手就掏出了一套以电驱为主的解耦四驱系统--Hi4-Z。这就让人很难评了，难道说回旋镖不会缺席，只会迟到？不过在介绍长城这套全新的解耦四驱之前，长城着重声明了它的定位是明显要比Hi4-T这种机械式四驱来得低的。具体的话，根据长城目前的产品线和未来的产品规划共分成了4个等级，分别是城市SUV、泛越野、强越野和超强越野。城市SUV，就是那些拥有四驱能力的SUV车型，它们的四驱系统大部分只是提高了行驶稳定性，而非脱困能力，比如横置四驱车型以及长城自家的Hi4串并联系统。而涵盖了Hi4-Z在内的泛越野其实是个比较笼统的概念，简单来说就是具备一定的越野和脱困能力，但在大难度的交叉轴或者是抓地力不均的爬坡路段，还是会显得捉襟见肘。比如搭载Hi4混动系统，后桥带有差速锁的猛龙以及使用纯汽油发动机，横置四驱系统，承载式车身，但同样带有后桥差速锁的大狗二代。
相对刚刚提到的猛龙和二代大狗来说，Hi4-Z明显是要硬核一些的，首先它是基于非承载式车身的结构，允许车辆有一定的形变；其次，前后桥均使用了功率更高的电机以带来更强劲的动力表现。因此会比二代大狗和猛龙适应性更广一些，比如对于轮间限滑没什么需求，但特别考验动力的沙漠涮锅。其中，十一期间那台特别火的“红屁股”坦克500就使用了Hi4-Z插混。再之后就是拥有“三把锁”，使用机械四驱的强越野车型了。比如汽油版的坦克300、400、500，使用Hi4-T的400、500和700。至于定位“超强越野”的车型，则是传闻中明年将会发布的搭载4.0T V8发动机、拥有350mm的离地间隙的新车。关于Hi4-Z的定位想必大家已经非常熟悉了，毕竟在发布会开完不久，各家媒体就已经陆续发稿了。而我们《萝卜报告》之所以没有选择第一时间发稿，主要是想得到更多的相关技术资料，搞清楚它的工作原理，尤其是魏总在发布会上一直在说的一个词--无级变速。虽然在各家的门户网站中，串并联的插混系统往往也会被称为“E-CVT”无级变速。但相比起真正丰田的那种E-CVT来说，串并联系统并不具备调速、调扭的功能，只拥有削峰填谷的能力。也正因如此，在低速区间，内燃机并不能直接参与驱动，只能通过与增程一样的串联模式进行工作。但Hi4-Z并非如此。受限于大梁宽度的关系，坦克500 Hi4-Z依旧使用了纵置发动机布局，在发动机后方则是集成了电机（P2位置）的行星齿轮功率分流器，之后则是一台3速的平行轴变速箱。其中3个挡位分别对应具备20倍扭矩放大的越野1挡，日常驾驶时发动机可以并联出力的2挡，以及高速行驶时的3挡。在经过变速箱之后，动力会沿着传动轴重新回到前轮。也就是说，Hi4-Z前桥的动力传递路径跟奥迪A4、A6的前驱版本差不多。由于Hi4-Z是解耦四驱，中间不再需要布置传动轴，所以接近60kWh的电池被放在了大梁中间，后方则是拥有2个挡位的后轮电机，并且电机的1挡同样具备20倍的扭矩放大能力。因此其它一些类似产品仅后轮提供“低速四驱”不同，坦克500 Hi4-Z的前后桥都拥有20倍的扭矩放大的低速四驱。不过与Hi4-T动辄50多倍的扭矩放大来说，还是显得小巫见大巫了。其实解耦式四驱的结构并不难理解，毕竟相比机械四驱少了中央的分动箱、差速锁等复杂构件。但长城的Hi4-Z却并非如此，由于加入了行星齿轮功率分流器，它的运转“思路”与传统串并联混动有着很大不同，理解起来也会更加抽象一些，我尽量化繁为简地给大家讲清楚。在讲解之前我们先来简要地复习一下功率分流鼻祖丰田THS II的工作原理，以方便接下来更好理解Hi4-Z的原理。1号电机通过单向离合器与发动机连接，2号电机则与车轮连接，三个动力源均通过行星齿轮的外齿圈、太阳轮和行星架相互连接。其中与车轮连接的2号电机主要用于调节发动机扭矩，车轮扭矩需求小，更多动力传到电机来发电，让发动机输出的扭矩可以到热效率的最高区间，反之亦然。而1号电机则根据当前的车轮转速调节发动机转速，以让转速区间最接近最高效率的点。在扭矩和转速均到位后，发动机热效率就不会因为车速和阻力（扭矩）变化而变化。现在我们再来看一下Hi4-Z的结构图。对比刚刚THS II的结构来说，Hi4-Z在前端最大的不同就是缺少了可以调速的“一号电机”。而所谓的P2的电机则可以通过发电量的大小，甚至是放电来调整发动机的扭矩输出，以达到调扭的作用。首先我们来看最简单的城市高电量工况，与一般的插电混动车一样，在高电量的城市工况下，发动机完全不需要介入工作，只需要P2电机经过行星齿轮的功率分流器再到3挡变速箱就可以直接将动力输出到前轮了。至于后面的电机，因为照顾的电耗的关系，则会完全断开。而在高电量的强制四驱越野模式下，后轮电机才会被接通。此时Hi4-Z形成非常典型的解耦式四驱的工作状态，也就是电池给前后桥电机供电。我相信到这一步都还是比较容易理解的，因此咱们要加大难度，看看在Hi4-Z在电池亏电的城市工况行驶时，整个系统的运转流程是怎样的。由于电池亏电，所以发动机要启动，输出的功率经过离合器后进入到行星齿轮功率分流器中，此时电控会根据当前车辆行驶的所需功率实时调节P2电机的发电量，以保证发动机的扭矩输出是在最高区间。至于发动机的转速部分，则由3挡的变速箱进行调控。虽然不及THS II一号电机那么细腻，但也可以在一定程度上改变发动机的转速，使其真正运转在最高效区间。如果功率要求少，则会有更多的能量被充进电池，供后续使用，反之亦然。而如果在此时遇到急加速情况，情况则与传统串并联结构发生实质性的差别。一般的串并联车型，在急加速状态下，哪怕是富电状态下，都会因为电池放电倍率不够或者发动机无法爆发最大动力的关系，切换成串联模式，也就是与增程车一样的形式，此时推动车辆的只有驱动电机。Hi4-Z得益于拥有功率分流+3挡变速箱，发动机可以在驱动车辆加速的同时进行发电，此时再配合电池中的剩余电量，进而完成强有力的高速再加速。
事实上在低速的亏电越野工况，长城的这套Hi4-Z也是同样的工作方式，只不过前面的3挡变速箱和后面P4电机的2挡变速箱都会切换到1挡，带来20倍的扭矩放大，并降低轮胎的转速。也就是说，与其它解耦式电四驱的车型相比，Hi4-Z在低速攀爬时发动机也是可以驱动车轮的，相当于增加了一道保障。我相信如果你耐心且仔细的看完了上述这段文字，应该就可以发现Hi4-Z这套系统的美妙之处。这里咱们再简单总结一下：与传统的串并联解耦四驱系统来说，多了行星齿轮功率分流和3挡变速箱的Hi4-Z不仅可以在各个速度下实现发动机驱动+发电的能力，同时由于整体的传递链路短，功率分流+P2电机可以调扭的关系，让其发动机也可以大部分时间下工作下最佳的热效率区间下，最终带来更低使用能耗。
