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DMi没做到可插混可增程,长安启源数智AI电驱2.0实现了

发布时间:2024-04-10 14:44:11来源: 15210273549

进入2024年,中国车市此起彼伏的价格战烽烟不息,但相比卷价格带来的不确定性,有些车企更愿意来“卷技术”,为用户创造更多价值。在国内插电混动领域,P1+P3双电机架构是目前最受认可、最主流的动力形式,长安启源最新发布的新蓝鲸动力数智AI电驱2.0,定位“双生电混”,真香进化,越用越优,就是P1+P3领域的最新力作。那么它到底“真香”在哪儿?4月8日,长安启源新蓝鲸动力数智AI电驱2.0技术体验日的直播活动中,笔者和长安启源数智AI电驱项目总监刘继伟工程师,进行了深入的交流。本文就来做一个深入解析,这套数智AI电驱2.0相比同级竞品,有哪些技术特点和创新之处?对P1+P3电驱总成的发展,启发和引领了怎样的趋势?

“双生电混”可插混可增程,是怎么实现的?

当别人在卷价格,长安启源开始卷技术。这次数智AI电驱2.0,一个显著升级就是引入了“双生电混”,实现了可插混、可增程。插混和增程哪种技术更先进?一直争论不休。但这次数智AI电驱2.0让年轻人不再纠结,不做选择题,一台车全都要。

主流P1+P3一般低速用增程(例如DMi设定为70公里/小时以下),到中高速发动机介入直驱,也就是插混模式,但用户无法自主选择。这种车企自定义规则,并不能完全满足用户需求。例如电池馈电下,当遇到急加速或爬坡等高功率需求时,即使车速并不快,发动机也会介入直驱,破坏了“电感”,带来了噪音和震动。而从用户使用习惯来看,对插混车追求的是全程轮端电驱,是“发动机越少介入直驱越好”、开起来“越像一台电车越好”。

所以,这次搭载在长安启源A05和Q05上的数智AI电驱2.0,一车兼具两种混动形态,将插混还是增程的选择权,交给了用户,也让整车的“电感”更强。那么它是怎么实现的呢?

我们先来看硬件。数智AI电驱2.0这套高集成且设计精妙的硬件,为其“双生电混”奠定了基础。为了说清楚,我们先来看行业里其他P1+P3电驱采用的做法,以DMi为例,它采用的是平行轴布局,P1电机、P3电机、发动机三根轴,再加一个中间轴,4轴8齿平行排列(不算差速器轴)。如下图所示。

DMi它为何无法实现全速域的强制增程呢?我们能看到,发动机经过耦合器轴和P1电机通过固定齿比连接(大概1.8:1),但发动机和电机的转速区间相差很大(发动机上限五六千转,电机动辄一两万转),发动机转速较低限制了P1电机的转速,加上P1电机采用了普通的4对极设计,所以P1电机转速上不去,限制了功率输出和发电能力。如果要让P1电机上到1万转,意味着发动机要上到五六千转,对发动机来说又不经济。所以中高速区间,DMi通过耦合器将发动机直连中间轴和差速器进行直驱,同时再驱动P1电机。对DMi来说这是最高效的选择,但也决定了发动机无法全心全意伺候P1电机,实现覆盖全速域的强制增程。究其根本,P1电机和发动机的转速差使其无法充分发挥性能潜力,被限制了发电能力。

那么长安启源的数智AI电驱2.0,如何实现全速域增程呢?从硬件结构看,它采用了发动机、P1发电机、P3动力电机同轴向的串联布局,相比DMi,这套电驱总成的轴向尺寸相当,但宽度和高度都大幅降低。

第二,传动系也更精简,发动机曲轴直连P1电机转子,组成一根轴,P3电机一根轴,再加一根中间轴,(不算差速器)总计3轴6齿,整个电驱总成重量也比竞品减轻了三四十公斤,只需110公斤。

第三,发动机曲轴和P1电机转子直连,同时非常巧妙地将液压离合器装进了P1电机转子内,离合器耦合,发动机直连轮端(同时也连接P1电机转子),可同步驱轮端和P1电机,实现插混模式。离合器断开,曲轴则只连接转子,转入增程状态。

第四,为了让发动机转速和P1电机转速同步,P1电机采用8层12对极的设计,在6500转就能输出1300Hz的频率(相当于4对极电机19500转才能输出的频率,频率越高等于转速和功率越高),从而让P1电机充分发挥性能潜力,同时工作区间和发动机基本一致,无需高转速也可高功率输出,此外同轴设计也减少了齿轮损失。这是其被官方称为“专用发电机”的原因所在。例如我在馈电下,曾用强制增程模式在高速上开出150公里/小时以上的时速,证明了这套P1电机的发电可靠性。

当然,也得益于它的P1电机采用8层扁线绕组、峰值100kW,P3电机采用10层扁线绕组,峰值158KW的大功率设定。看起来更扁、直径更大的电机定子,缩短了轴向长度,不仅槽满率高、功率密度大,同时不难理解,相同转速下因为力臂更长,可输出更大扭矩和功率。

工艺难度更高、功率密度更大的P1和P3电机,缩短了轴向长度,才能让电驱总成实现串联布局,才能实现发动机曲轴和P1电机转子的同轴集成(而不像DMi那样需要一个大尺寸耦合器来连接)。再加上12对极的定子设计,才能让发动机转速和P1电机同步,实现增程模式对全速域的覆盖。如此一环套一环的精妙设计,体现了工程师的天才巧思。

当然,要根据行驶中的动态变化,精确控制调整发动机、电机的转速和扭矩,控制器的强大算力至关重要。这套数智AI电驱2.0采用了TC380的四核高算力MCU芯片,每核算力300兆赫兹,相比竞品两颗单核芯片的配置,算力提高了至少50%。此外,控制器心脏中的心脏——IGBT功率模块,也是长安自行设计开发。

就像燃油时代,要把发动机变速箱这些核心技术掌握在自己手里一样,进入电气时代,从电机到电控都是长安自行设计开发,匹配度、可靠性以及成本才能做到最优。这也是传统车企和一些造车新势力的根本区别。

AI赋能,才能保证越用越优

数智AI电驱2.0版本能实现插混、增程两种模式随意切换,除了硬件基础,也是能量管理策略进化的结果。

目前插混车的能量管理策略,初级阶段是基于规则,更高级阶段是基于算法优化。所谓“基于规则”,指的是工程师根据经验以及零部件特性,设计一个直观、清晰的动力分配规则(例如70公里/小时以上时速发动机介入直驱,电池SOC降到25%或20%开始强制转入混动模式),参考就是电池SOC和整车功率需求等几个变量,其好处是规则固定,开发难度小,但坏处是无法在所有工况下都做到效率和安全最优,且规则一旦确定很难更改,动力模式也比较单一。例如DMi的动力模式和能量管理规则,今天和两三年前几乎没有大的变化。

长安启源的数智AI电驱2.0,名字里加入了“AI”,代表着它摒弃了基于规则的算法,而是采用了更高阶的、基于算法优化的能量管理策略。首先,它参考的变量增多了,从简单的几个变量值,扩展到了包括导航信息、油门开度、刹车、速度、温度、车身俯仰角、传动系统、电机和发动机的转速、扭矩等500多类数据,依托算法建立起一个数据大模型,在动态行驶中实时计算,实时给出最优解。同时依托用户数据的积累,可以不断自我完善进化,给用户千人千面的驾驶体验。其次,它在软件控制上,将整车PCU、ECU、DPEU、IBCU、BMS、TMS、BDC七类控制器联动,实现了整车级的协同控制。

体现在用户体验上,这次升级的“双生电混”可插混可增程两种动力模式,就是算法升级的结果。A05与Q05的老车主也可以通过OTA升级获得。在大模型算法加持下,数智AI电驱2.0为用户精细化了10大场景:例如,高速行车,混动模式能耗低动力好。城市通勤,增程模式,电感足舒适性高。此外,还提供了山地模式和长途模式,山地模式下油和电可以削峰填谷,精准互补,馈电下降低发动机转速约500转,能耗低于竞品10%。长途模式则自动高速用油,低速用电(上下高速和服务区时),能耗最优的同时维持电量充足。户外露营时,提供原地驻车充电以及外放电。在下班途中如果发现快要没电了,但是一滴油都不想用,还可开启“强制纯电”,用纯电多跑10-15公里。而在北方冬季低温条件下,电车经常出现放一夜电池就馈电的情况,A-ECMS能根据天气预报,在通知车主并获得允许的情况下,自动启动车辆给电池加温,保证第二天的正常使用。再例如,A-ECMS能量算法,能结合导航信息,智能规划路线,保证通畅路段用油,低速拥堵路段用电,实现了动力安全和经济性的兼顾。

此外,智能控制的范畴不仅局限于能耗,甚至还能带来更好的驾驶体验。其全球首创的iEM高阶智慧动力控制系统,通过对“加速度”的闭环控制和扭矩补偿的方式,减少了油门和刹车的操作频率(让油门变化率减少70%,制动频次下降60%)。举个例子,当你从平路开到山路上,一般人的反应是加大油门开度,以保持足够的爬坡动力。而iEM算法会识别工况、路况和车身状态,自动提供扭矩补偿,不用加大油门,让车辆依然保持恒定的加速度行驶。举个本人亲身感受的例子,在iEM的作用下,我曾在高速上的一个长下坡路段(大概5%坡度),车辆保持98公里/小时的时速行驶了大约十几分钟,期间我没踩油门和刹车,发动机和电机都几乎处于停机状态且没有能量回收,类似于手动挡的空挡滑行。这段长时间且平稳地滑行,让整车的能耗显著降低。相比一般电车松开油门就启动能量回收的规则设定,iEM做出了更节能、更平顺的选择。

所以,针对高速行车、市区通勤、长途出行、山地行驶、户外露营、低温环境、停车充电、缺油少电、全家出游、常用常新等全场景用车需求,数智AI电驱2.0能不断进化,越用越优。可插混可增程以及上述场景,只是这套大模型进化的初级阶段,未来我想还会有3.0、4.0乃至更高版本,会解锁更多的体验。

将电驱开发和整车的智能控制集于一身,是软件定义汽车的生动写照,也是行业内未来电驱总成的进化方向。当然,只有车企自主开发电驱,才能实现这样的效果,靠“买买买”是不成的。

驾值观

关于P1+P3,其实大家很关心的一个问题,还是动力安全。在跟刘继伟工程师的交流中得知,之所以某些P1+P3出现动力安全问题,其实并不是硬件储备不足,不是大家常以为的发动机或电机马力不够,更多还是算法控制的问题。例如,电池SOC值计算不准,导致瞬间电量过低,车主反应不及。再例如,基于规则的算法下,对电池SOC、工况的变化可能无法精准识别并做出提前量,假如当车辆默认此时发动机应该全力运转补充电池时,车主却一脚大油门,让发动机转为强力驱动轮端,电池补能不及时,导致电量越用越低。也就是说系统依据规则给出的能量管理,跟实际驾驶需求之间,一些场景下会有冲突。这就是基于规则算法的局限性。要彻底解决,还是要依靠成熟、可靠、持续进化的算法大模型,将用户各种极端场景都充分考虑到,早发现、早解决,将风险消弭于未发生之前。

刘工告诉我,跟大家的想象不同,车辆日常驾驶的功率需求并不高。A05保持120公里/小时的速度巡航,功率需求只有27kW,如果开空调和音响,再加一两个千瓦。Q05则只需31kW(之所以燃油车发动机需要高功率,是因为作为唯一动力源,发动机需应付急加速、爬坡等大功率需求,因此超过2/3的动力只是作为储备)。所以,刘工告诉我,有大功率双电机和高效发电的加持,在高环上连续跑170-180公里/小时的极限工况,对长安启源的产品来说只是基操,是出厂前可靠性测试的常规功课,他们的高环极限测试平均每天要跑22个小时(抛去吃饭、换人、上厕所的时间),每次会一口气持续跑三四个小时。对长安这样的传统车企来说,动力安全是不可触碰、不能妥协的红线。

我觉得,正是工程师这种较真的精神,在电机、电控、传动、算法上坚持全链路自研,才赋予了长安启源的这套数智AI电驱2.0,强大的可靠性、高性能和自进化能力,越用越优也让它未来拥有广阔的想象空间。相比卷价格,只有卷技术才能让消费者真正获益,才能真正推动行业走向进步,推动中国品牌走向世界。

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