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深度:研判进口大众全新途锐eHybrid电驱动技术状态

2020年11月9日,以进口整车的方式在中国市场销售的大众全新途锐eHybrid正式上市,官方建议零售价为67.98万元。新能源情报分析网随后对基于燃油版同款纵置四驱平台,在2.0 TSI发动机与8AT之间增加1组驱动电机,保留带有托森式中央差速器的4MOTION®恒时四驱系统的eHybrid进行了体验,并就其电驱动技术、多种路况通过性和三元里动力电池热管理控制策略,进行了高海拔工况的深度测试。

1、全新途锐eHybrid整车基础技术状态:

全新eHybrid长宽高4878x1984x1711mm、轴距2894mm,整车自重2.362吨;1台驱动电机设定在EA888型2.0 TSI发动机和8AT之间(纵置布局),并匹配了1套与燃油版适配的、带有托森式中央差速器的4MOTION®恒时四驱系统,打造出更加高效强劲的动力总成与驱动系统。

全新eHybrid与燃油版均配备了数字化驾驶舱Innovision Cockpit。相对上一代,全新eHybrid的三幅面方向盘的材质进行了优化,并植入了电容式传感器与触摸式组合开关,提高行车过程中对模式切换、音量提升和驾驶员用显示屏信息选择的准确性。12英寸可自定义式全液晶仪表、15英寸Discover Premium信息娱乐系统与HUD抬头显示共同构成数字化矩阵,虚拟按键、语音控制与手势触控取代传统的机械按键,驾驶辅助、信息娱乐、舒适调节等相关参数信息一览无余,此外,中控屏还可以显示不同行车模式和EV与PHEV驱动状态的实时能量分配状态。

综合输出功率270千瓦、最大输出扭矩700牛·米的全新eHybrid,拥有强大的插电混合动力驱动系统,该系统由1台纵置2.0 TSI发动机,1台驱动电机和1台8AT纵置共同构成(2.0 TSI发动机最大输出功率185千瓦、最大输出扭矩350牛米;永磁同步驱动电机最大输出功率100千瓦、最大输出扭矩350牛米;实际装车总功率为270千瓦),三者倾力协作,带来出色的动力成绩——车辆0-100公里/小时加速时间仅为5.7秒、EV模式下NEDC续航里程为58公里、最大综合续航达1000公里。

蓝色箭头:2.0 TSI发动机扭曲轴输出端串联1组驱动电机,驱动电机后端设定1台8AT,构成1套标准的纵置并联PHEV驱动技术架构

红色箭头:全新eHybrid车身焊接的防火墙和前部焊接采用全铝材质

白色箭头:全部动力舱的散热器加强组件采用钢材质

黄色箭头:伺服三元锂动力电池高温散热和低温预热循环管路的补液壶

绿色箭头:伺服发动机和驱动电机高温散热循环管路的补液壶

通过热成像仪获取“怠速”状态,车辆的动力电池液态热管理系统循环管路内冷却液约为15-18摄氏度。

通过热成像仪获取“怠速”状态,车辆的发动机与驱动电机共享循环管路内冷却液约为26.3摄氏度。

需要注意的是,获取两组循环管路冷却液温度时,这台全新eHybrid已经启动并“怠速”运行约5分钟,由于动力电池处于满电状态,2.0 TSI发动机并未启动。

在中央显示屏中可以调取能量分配选项,并在E-MODE(全电驱动)和混合动力(油电混合驱动)两种行车状态进行切换。在E-MODE状态,全新eHybrid就是依靠来自三元锂动力电池输出的电量,当电量耗尽(达到整车控制系统认定的低电量阈值)自动切换至混动动力模式强制进行怠速发电或行车发电。在混合动力状态,车辆能够根据预设的经济、标准、运动、个性化、越野和雪地等不同的驾驶模式以及由此带来的不同前后驱动桥扭矩分配比例、油门踏板深踩程度等因素进行综合能量(来自发动机的扭矩与来自电动机的电量)的实时在分配。

在E-MODE状态,全新eHybrid全电驱动NEDC续航为54公里,当然这是一个较为理想化的数据。实际全电续航还要根据室外温度、单程续航力距离、驾驶习惯以及道路拥堵状态比对。

在混合动力状态,全新eHybrid具备3种细分油电分配规则。

提升电量:行驶由发动机为动力电池进行“怠速充电”或“行车充电”。

保持电量:可以认为设定动力电池SOC值,高于这个设定值,根据选择的行车模式(经济或越野类),在发动机与电动机协同运行,消耗来自动力电池电量至设定值;低于这个设定值“怠速充电”或“行车充电”。

预留电量:当动力电池消耗过多电量后,可以认为设定一个更高的SOV值,在任意行车模式中强制“怠速充电”或“行车充电”。

后文将会根据不同路况对全新eHybrid在混合动力状态下来自发动机的扭矩与来自驱动电机的充放电控制策略进行重点解读。

全新eHybrid搭载的1套由三星SDI提供的软包电芯构成的动力电池总成(装载电量18度电),最大充电功率可以达到20千瓦的OBC与动力电池总成一同设定在车身焊接后地板之上(占用了原本用于备胎存放的空间,而只提供补胎工具)。

绿色箭头:全铝材质的动力电池总成

黄色箭头:最大充电功率8千瓦的OBC(疑似与发动机和驱动电机串联在一个高温散热循环管路内)

红色箭头:从前部动力舱引过来的动力电池液态热管理系统的循环管路(1进1出)

从这套装载电量18度电的三元锂电池系统布置在原来备胎存放的空间,而没有布置在驾驶舱低端或后驱动桥靠近油箱之间比对,全新eHybrid使用的车身焊接与燃油版的差别不会很大,甚至是完全共享,以获得更低的制造成本和更短的生产周期。

来自进口官方发布的信息看,第三代(包括燃油版和eHybrid版)的车身采用由不同类型的钢材质与铝材质混合而成。采用铸造工艺的铝材质用于驾驶舱与动力舱之间防火墙下端(两侧)和后后悬架的下摆臂。自重较轻、强度更高的热成型钢则应用于A柱、B柱以及车顶两端,以提高来自侧面撞击时的驾驶舱的被动安全性。自重最小且不用承受冲击力的铝材质多用于前机盖、五门车门外蒙皮等覆盖件。

对于轴距达到2800mm级别的全新eHybrid而言,增加了1套电驱动系统和动力电池以及附加循环管路之后,整车自重还能控制在2.3吨左右,可见整车层面应用不同材质换来的轻量化效果十分出色。

上图为全新eHybrid的由双A摆臂构成的前悬架细节状态特写

红色箭头:由2组铝材质拉杆构成的上A型摆臂

蓝色箭头:铝材质的下A型摆臂

白色箭头:铝材质前转向节

绿色箭头:前减震器总成下端的铝材质拉杆

黑色箭头:铝材质前稳定杆小连杆

黄色箭头:铝材质前副车架

上图为全新eHybrid8AT技术状态细节特写

白色箭头:8AT集成的前驱动桥外壳体

黄色箭头:8AT铝材质外壳体

蓝色箭头:将8AT固定在车身焊接的铝材质托架

上图为全新eHybrid适配的集成驱动电机ZF三代8AT刨面图细节特写

黄色箭头:从2.0T发动机输出的动力经过驱动电机和8AT以及中央差速器至后驱动桥的扭矩传递路径

绿色箭头:由中央差速器向前驱动桥进过前传动轴传递扭矩路径(前传动轴位于副驾驶员一侧)

蓝色箭头:前传动轴将扭矩传递至前驱动桥后,再分配至左右驱动轮的路径

红色箭头:最大输出功率100千瓦、最大输出扭矩350牛米的驱动电机

上图为没有集成驱动电机的ZF第3代8AT技术状态细节特写

黄色箭头:从2.0 TSI发动机输出的动力8AT以及中央差速器至后驱动桥的扭矩传递路径

蓝色箭头:由中央差速器向前驱动桥进过前传动轴传递扭矩路径(前传动轴位于副驾驶员一侧)

白色箭头:前传动轴将扭矩传递至前驱动桥后,再分配至左右驱动轮的路径

红色箭头:没有集成驱动电机的位置

需要特别注意的是,全新eHybrid搭载的这套由ZF提供的8AT,集成1组最大输出功率100千瓦的驱动电机和液力变矩器。换句话说,燃油版只要用带有驱动电机的8AT,替代普通ZF三代8AT既可以完成模块化换装。而这套ZF第三代集成驱动电机的8AT,可以根据适配车型的具体需求,诸如全新eHybrid,集成带有托森式中央差速器、前传动轴以及前驱动桥总成。

上图为全新eHybrid多连杆架构的后独立悬架技术状态细节特写

蓝色箭头:后驱动桥差速器

绿色箭头:后差速器至后驱动轮的传动半轴

白色箭头:铝材质上A型摆臂的后端拉杆

黄色箭头:铝材质后控制臂

红色箭头:采用铸铝工艺的下托臂

全新eHybrid前后独立悬架,全部由铝材质拉杆或摆臂以及强度更好的铸铝托臂构成,操控性与轻量化与燃油版完全一致,代表了汽车近百年来积累的材料工艺和整车制造的丰富经验。

2、途锐eHybrid多种路况下的电驱动技术状态:

在对eHybrid进行多种路况测试前,对搭载V型6缸3.0 TSI发动机的燃油版进行了试驾,感受了一下最大输出功率340千瓦、最大输出扭矩450牛米的“推背感”与通过复杂路况充沛的动力储备。然后对eHybrid在铺装路面进行了试驾(PHEV模式+SPORT模式),经过电动化加持,以性能取胜的PHEV技术解决方案,可以轻松超越以扭矩线性输出的大排量带有涡轮增压技术加持的内燃机。

在室外温度不超过17摄氏度,道路拥堵状况良好的丽江城区,最高限速50公里/小时,将eHybrid调节至EV+经济模式,以降低因为信号灯和斑马线自动停车礼让行人等交通习惯带来的高能耗。

在中央显示屏可以读取EV模式下eHybrid加速时电量分配状态(来自动力电池向驱动电机输出电量)。

在进入盘山道(上坡),将车辆调节至油电混合(预留电量)+运动模式。这样的扭矩+电量分配组合,为的是让2.0 TSI发动机与驱动电机将全部扭矩与电量分配至驱动,而不会因为电量过多消耗后进行行车充电引发的动力相对不足。

上图显示的eHybrid动力电池电量处于红色箭头所指的状态。通过白色箭头,将动力电池电量升至黄色箭头所指的高位,此时eHybrid处于预留电量模式,由于动力电池电量没有低于最低阈值,车辆会通过“行车充电”将动力电池电量提升至预设状态,而不会通过“怠速充电”进行强制充电。

在中央显示屏可以读取油电混合+预留电量模式下eHybrid加速时发动机的动力与驱动电机的电量分配状态。(黄色能量流为发动机输出扭矩同时,蓝色能量流为部分动力转化为电量存储至动力电池)。

从山顶向山下行驶过程中,受坡度影响的eHybrid在“带档滑行”状态既可达到一定车速,甚至在部分弯道需要制动系统接入强制降低通过车速。

在中央显示屏可以读取油电混合+预留电量模式下车辆在长下坡时,“带档滑行”造成的驱动电机反转进行逆向充电(绿色能量流为模拟轮胎旋转反向传递扭矩至驱动电机,蓝色能量流为驱动电机向动力电池充电)。

在由松软的沙土和碎石构成的复杂路况,将eHybrid调解至油电混合(保持电量)+越野模式。在强调更大扭矩的前提下,2.0 TSI发动机与驱动电机可以同时输出适当的动力,通过托森式中央差速器,将前后驱动桥所需的扭矩进行动态调整。

eHybrid的接近角为25度,纵向通过角为18.5度,离去角为25度,可以侧倾坡度为35度的状态安全通过,最大涉水深度为500mm,前后驱动桥、中置的燃油箱以及车身焊接底部都额外覆盖一层复合材料构成的护板以进一步保证复杂路况的安全通过性。

eHybrid调节至越野模式后,整车控制系统为空调、灯光、方向、辅助驾驶等分系统装入预设的参数(降低能耗,将更多动力用于驱动)。eHybrid进入越野模式,前后驱动桥扭矩分配比例首先固化为50:50;当桥间出现速度差扭矩进行实时再分配,甚至托森式中央差速器闭锁将前后驱动桥扭矩分配比例锁定在极限的30:70。

由于经过的复杂路况距离并不长,途径的几个类似于交叉轴的坑洼,eHybrid都可以轻松应对。在轮换驾驶搭载V型6缸3.0 TSI发动机和搭载直列四缸2.0 TSI发动机的燃油版,对比eHybrid,最大不同就是需要充沛的动力储备的时间差异。

由于驱动电机特性,eHybrid最大输出扭矩700牛·米的优势,在连续通过由砂石路+交叉轴+上坡+弯道构成的复杂路况,没有出现因为驱动桥间速度差而频繁进行扭矩在分配的状态。

备注:因为驱动桥间速度差或驱动轮轮速差,桥间扭矩在分配时会感受到类似于“闯车”发农机转速的提升与速度的变化不成比例。

在短时间通过复杂路况所需要最大扭矩输出时,eHybrid的2.0 TSI发动机和驱动电机联合做工输出扭矩(此时能量流显示为来自2.0 TSI发动机和来自动力电池的能量流全部汇总至前后驱动桥)。

3、途锐eHybrid动力电池热管理控制策略:

在室外温度保持在17-19摄氏度、海拔2400-2700米、频繁在不同模式间切换后,这台测试用eHybrid版总行驶80余公里。

通过热成像仪监测,位于动力舱内的动力电池液态热管理循环管路内的冷却液温度提升至约70摄氏度。

通过热成像仪监测,位于动力舱内的发动机与驱动电机共享高温散热管路内的冷却液温度提升至约90摄氏度。

在驾驶员用液晶仪表中调取的发动机冷却液温度为90摄氏度。

由于时间紧张,笔者未能举升车辆并拆卸相关护板,从而对用于动力电池高温散热的水冷板控制模组表面温度进行多种状态的观测。比对以往其他搭载EREV技术与PHEV的车辆状态,eHybrid适配的驱动电机并不会频繁接入,即便接入也只会在运动和越野模式下更主动地以峰值100千瓦功率状态进行做工。

采用三星SDI软包电芯、装载电量18度电的动力电池总成,适配最大功率8千瓦的OBC,理论上使用适配专用的壁挂式交流充电桩可以获得更短的充电时间。但在使用家用220V电,充电功率或在1.5千瓦-3千瓦徘徊。

笔者有话说:

客观的说,在短短1天行驶总里程只有80余公里的过程中,是很难深度了解这台进口大众eHybrid的电驱动技术,以及“电加持”后的基于托森式带自锁功能的4MOTION®恒时四驱系统的扭矩分配策略的,更谈不上在高寒后高温环境的动力电池热管理控制策略。

但是,在这台eHybrid上,汽车最大程度的发挥不同材质综合应用的材料工艺的长板,在保证整车用于足够强度同时持续降低自重。在电动化方面,依靠ZF的集成驱动电机与分动器的纵置8AT,通过模块化的技术上核定,保持了搭载3.0 TSI和2.0 TSI发动机的第三代一贯的全时四驱效能。

换句话说,进口全新eHybrid主打性能更可靠的传统车桥技术的同时,通过驱动电机强化输出更大扭矩险的电动化技术策略,走出了一条具备德国这种老牌传统汽车大厂特色的油电混合驱动技术路线。

新能源情报分析网评测组出品

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