【混动百科】4500字看懂「长城Hi4电混系统」

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『简化、高效、四驱的自主品牌混动系统』，或许是对「长城Hi4电混系统」的一种客观工程评价。

简化：让双电机干三电机的活

官方对「长城Hi4」的定义是『全球首创智能四驱电混技术，『Hi4』中的字母和数字分别表示H（Hybrid）代表混动，i代表智能（intelligent），4代表四驱系统（4WD），其构型为前后轴双电机串并联式。』为了方便大家理解，我还是讲前后桥分开解释：

长城Hi4构型示意图

1. 前桥动力总成：「混动专用发动机」（1.5L/1.5T，峰值功率80/120kW）以及一枚「P2.5电机」（峰值功率70kW）组成动力源，而控制的机械结构为「离合器」（C0）和两挡的「变速器」（官方称与前一代相比，齿比进行了更合理的改变）；
2. 后桥动力总成：「P4电机」（峰值功率150kW）作为动力源，配合一挡「减速齿轮组」，负责驱动后轮。

长城柠檬混动DHT与长城Hi4构型示意图对比

如果你对「长城柠檬混动DHT」比较熟悉的，那么在「长城Hi4」的构型上就能第一时间发现三处变化：

1. 「离合器」处轴系的变化：通过观察上图中标红的区域，我们会发现，轴系的调整使得本来无法与「发动机」物理解耦的「P1电机」，现在可以通过「离合器」进行脱离，这也意味着原理P1位置的「电机」成为了集成在「离合器」后的「P2.5电机」，从功能上来说，前桥的这枚「电机」则具备了驱动和发电（TM/GM）的两种功能；

长城柠檬混动DHT（四驱）与长城Hi4构型示意图对比

2. 「P3电机」从前桥调整至后桥成为「P4电机」：由于前桥已经有一枚可单独驱动的「电机」，故此，工程师将原本位于P3位置的「电机」后移至后桥，使得整个架构成为了前桥「ICE+P2.5电机」+后桥「P4电机」,这与之前的「长城柠檬混动DHT」四驱构型（前桥「ICE+P1+P3」+后桥「P4电机」）相比，减少了一个「电机」；

长城Hi4后桥动力模块示意图

3. 后桥调整为一组「减速齿轮组」：与之前的「长城柠檬混动DHT」四驱构型的后桥相比，简化为一组「减速齿轮组」，不再为「P4电机」配备二个挡位，这是一个细节变化。

长城Hi4系统示意图

总体来说，『简化』二字是「长城Hi4」在构型方面做出的最大改变，而通过构型的简化，有趣的事情发生了，用原来「长城柠檬混动DHT」两驱版本的基础组件，即「发动机」配合「双电机」干出了四驱的效果，可谓是『让双电机干原理三电机的活』。说实话，光看构型的简化，个人第一感到是『有趣』和『担忧』。

有趣：源自『让双电机干三电机的活』的工程逻辑，可谓是『有趣的灵魂』；

担忧：源自型架构的完成度是否能支撑起『有趣的灵魂』。

所以，我们接下来就要看看「长城Hi4」具体组件和工作逻辑的变化。

高效：支撑起『有趣的灵魂』

如果具象化我的担忧，至少有这么几大问题是要回答的：

1. 关于前桥动力总成的变化：前桥缺乏了「P3电机」会不会降低了动力？「前桥电机」是否会参与驱动？「电机」的功率是否足以支持驱动？
2. 关于后桥动力总成的变化：减少了原来的二挡变速机构后桥「P4电机」是否还能提供足够的扭力？后桥电机的使用工况到底该如何标定？
3. 关于整车控制的油电平衡：「发动机」是否能在各种工况下保持高效工作区间？双电机驱动时电池的SOC控制是否能达到平衡？

其实若将我所有的担忧写成思维导图，那应该是满满的一屏幕，回答起来也会非常的繁琐，所以，为了方便大家理解，我们还是从「长城Hi4」的工作原理一点点来展开。

长城Hi4工作原理示意图（动图）

官方宣称「长城Hi4」以『全工况出行』为理念，围绕用户日常出行场景，基于不同工况特点和需求通过『3擎9模』的动态切换与智能能量管理系统，在各工况下处于最佳的工作模式，真正全工况效率最优，全场景驾驶无忧。

首先，我们分析一下官宣的『3擎9模』：『3擎』当然指的就是「发动机」和「双电机」。而『9模』其实是在常规「DHT混动系统」的5种模式下，细分出的9种工作模式，详情可见以上动图。

长城Hi4纯电两驱模式示意图

但在一些模式细节中，我们就可以看到「长城Hi4」的有趣之处，比如在对应车辆起步和低速、低扭、低功的工况下，系统会遵循『大功率「电机」纯电驱动』的混动基本逻辑，只是这次的「长城Hi4」依靠后桥的「P4电机」进行驱动，也就是后驱。

长城Hi4纯电四驱模式示意图

而在面对高扭需求时，「长城Hi4」进入纯电四驱模式，「前桥电机」通过一挡「齿轮组」向前轮的轮端输出动力，配合前后桥双电机共同发力，进行驱动。这种模式标定显然使得系统组件的使用效率大大提高，但并非没有风险。比如电耗问题和「前桥电机」的发热问题。好在，构型调整的背后必然有组件的工艺提升来支撑，比如：

1. 前桥驱动模块：两挡混动专用变速器，多合一轻量化架构；「前桥电机」采用Hair-pin扁线绕组技术、可变润滑流量控制、低阻高效轴承、低粘度油液应用，多项工艺的提升，使得前桥电驱总成的最高传动效率可达98%；
2. 后桥驱动模块：「后桥电机」峰值功率提升至150kW（此前「P3电机」为135kW）；「减速器」采用高效低粘度齿轮油等技术，实现大于97.7%的传递效率；同时模块通过严苛的EMC电磁兼容测试，性能优异，安全可靠。

长城Hi4纯电模式示意图（动图）

而根据官方对工作模式的介绍，我对『「前桥电机」参与驱动』的分析大概有如下几点：

1. 「前桥电机」基本不会单独驱动车辆：在纯电模式下，在后桥「电机」驱动车辆达到一定速度后，前桥「电机」在前轮轮速达到一定阈值时，且动力需求增加时才会驱动前轮继续提速；
2. 「前桥电机」以助力驱动为主：在后面的并联模式中，我们也不难看出「前桥电机」更适合处理大功率需求时的情况，特别是面对需要脱困的路况，70kW的功率也是不小一个动力源。

长城Hi4串联模式示意图

而在串联模式下，我们就可以看到「前桥电机」的作用回归到发电上。细节在于「发动机」功率与「前桥电机」功率的匹配：1.5L版的「混动专用发动」峰值功率为80kW配合「前桥电机」峰值功率70kW。这也从侧面印证了官方『前桥电驱总成的最高传动效率可达98%』这一数据。

长城Hi4直驱模式示意图（动图）

二挡的直驱模式显然传统保留模式，通过一组「同步器」进行「齿比」的变化。当然我个人认为，无论是「柠檬混动DHT」还是「长城Hi4」，二挡「变速机构」都是为了提升性能而设计，特别是这次长城对两款「混动专用发动机」进行了较大的提升：

1. 1.5L 混动专用发动机：采用阿特金森循环、16:1高压缩比、350bar高压喷射系统、进气VVT、LP-EGR系统、电子水泵、电子节温器及其它降摩擦等技术；
2. 1.5T 混动专用发动机：采用高压缩比、米勒循环、350bar燃油喷射系统、双VVT、LP-EGR系统、VGT增压器、电子水泵等低摩擦、高效率等技术；
3. 1.5L/1.5T两款混动专用发动机，实现了41.5%的最优工程热效率。

长城Hi4并联模式示意图（动图）

「长城Hi4」并联模式的工作原理也比较容易理解，两驱时「发动机」作为主动力源，「动力电池」为「前桥电机」供电，两者动力合流共同驱动前轮。而四驱情况下，「动力电池」同时为「后桥电机」供电，整套「长城Hi4」动力总成全部发力。

长城Hi4并联两驱模式示意图

比较值得分析的是两种并联模式的应用，这里先谈并联两驱模式，个人认为切换入这种模式的前提是在铺装路面上，而动力需求些许超出了「发动机」直驱所能高效覆盖区时，可以说是当你持续地、缓慢地踩下「加速踏板」，「前桥电机」起到助力驱动的作用。

长城Hi4前桥动力模块示意图

此外，在官方给到的资料中，并联两驱模式暂时只标注了一个挡位（故此自制图片中我也暂时以一挡为例）。而我个人认为，最终的标定应该是可以在二挡中切换。若理解有误，那并联两驱适用的工况会更少一些，比如只在40~60km/h的车速下才能触发。至于并联四驱模式，我放在『四驱』这个章节展开分析。

长城Hi4制动能回收示意图（动图）

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