技术解析|长城的Hi4-Z与其他解耦电四驱架构有什么不同?

原创 汽车电子设计 2024-12-09 08:02
芝能科技出品

长城Hi4-Z技术是长城汽车在混动越野领域提出的新技术,也是随着越野分级之后想要打出的差异化,打出了解耦电四驱架构的这张牌。

通过对动力系统、变速器、电池及底盘设计的系统性优化,Hi4-Z不仅克服了传统解耦电四驱技术在越野场景中的短板,还通过功率分流与三挡DHT等核心技术,实现了城市、越野和高速的全场景适配。


由于这套技术和长城后续核心的差异化有关系,我们将从越野技术的定义开始解析,一起探讨一下长城Hi4-Z架构的独特设计及其带来的实际应用价值,并顺着思考接下来坦克的技术差异化。




01

越野技术的本质

与Hi4-Z的核心意义


● 什么是越野技术?


越野技术是在复杂非铺装路面环境下行驶的能力,本质在于车辆应对复杂地形的能力,这需要动力系统、底盘悬架和驱动形式的综合适配。


通过性包括车辆的几何通过性,如接近角、离去角、纵向通过角、最小离地间隙等参数,这些决定了车辆能否跨越不同形状和高度的障碍物;


动力传动能力要求车辆在越野时能有效分配扭矩,将发动机或电机的动力合理传递到车轮,以应对不同路况下的阻力,例如在爬坡、脱困时提供足够的扭矩;


驾驶验证涉及车辆在越野场景中的操控难易度,如低速控车的精准性、热管理系统对发动机和电机在极端工况下的温度控制能力等;


安全可靠及结构配置方面,非承载车身结构、高强度底盘部件以及越野功能配置(如差速锁、四驱系统等)至关重要,它们保证车辆在越野过程中车身不变形、底盘部件不损坏,同时提供足够的牵引力和稳定性。


传统越野车依赖机械四驱系统,通过机械锁止实现强大的扭矩输出,但此类设计多以牺牲舒适性和经济性为代价。


现代泛越野车型虽引入了解耦电四驱架构,以提升城市适用性,但却难以应对极限越野场景,表现出“泛而不精”的特征。


● 什么是四驱解耦?


四驱解耦是一种通过前后独立驱动单元电控实现四轮驱动的技术,常见于纯电四驱轿车和混动四驱城市 SUV。其优势在于能根据不同路况和驾驶需求灵活分配前后轴动力,提升车辆的操控性和稳定性。


由于前后轴缺乏机械连接,在极端越野场景如岩石攀爬时,无法像机械四驱那样严格锁死前后轮转速,容易因前后轮转速不同步导致车轮打滑,从而影响车辆的脱困能力和安全性,这也限制了其在硬派越野领域的应用,使其主要适用于城市及轻度越野场景,在越野分级中被归类为泛越野范畴。


划重点,关键瓶颈是缺乏机械锁止装置,导致前后轴转速不同步,难以满足高扭矩低速攀爬需求。


● 长城推出这套Hi4-Z混动系统的目的



长城 Hi4 - Z 混动架构的核心意义在于融合了多种先进技术,以解决传统四驱解耦系统在越野和城市使用中的问题,并提升车辆的综合性能。


通过功率分流混动架构,实现了发动机与电机的协同工作,在保证动力输出的同时优化了燃油经济性;


三挡 DHT 变速器的应用,满足了城市、越野和高速等不同工况的需求,提供了更广泛的传动比范围,提升了车辆的适应性;


大电池设计不仅增加了纯电续航里程,还为电机提供了更持久的动力支持;


优化的悬架结构如迪翁五连杆越野专用后悬架,提升了车辆的舒适性、越野性和可靠性。



最大突破在于以功率分流混动架构结合三挡DHT变速器,实现了解耦电四驱的全场景适配能力:


● 在城市工况下,通过功率分流优化能效,实现极高燃油经济性和纯电续航能力。


● 在越野场景中,通过前后轴均设置低速挡,并配备迪翁桥非独立悬架,实现接近硬派越野的攀爬与脱困能力。


● 在高速场景下,三挡变速器确保高效传动,兼顾舒适性与动力输出。


这种架构在提升车辆综合性能的同时,重新定义了解耦电四驱的应用边界。


02

Hi4-Z的设计与应用深度解析


长城汽车 Hi4-Z 配备 2.0T 和 3.0T 动力总成,结合三挡纵置混动变速器、前后双电机和 59.05kWh 大容量电池,提供 WLTC 工况下超过 200km 纯电续航和综合续航超 1100km。功率分流架构确保发动机高效运行,支持五种驱动模式,适应不同驾驶场景。



亮点包括:


● 三挡 DHT 变速器:全球最短的纵置混动构型,提供高达 6000N·m 的轮端扭矩。


高性能电池: 支持快速充电,30%-80% SOC 仅需 15 分钟。


● 迪翁五连杆后悬架:增强越野能力和行驶舒适性。


● 解耦低速四驱:提供 37500N 牵引力,前后桥扭矩放大 20 倍。


● 智能控制系统:iTVC 扭矩矢量控制和全地形模式,提升操控性和越野性能。

Hi4-Z的功率分流架构通过P2电机与行星齿轮组相结合,实现了发动机与电机的高度协同:


● 双向能量管理:发动机既可直接驱动车轮,也可通过电机发电驱动,实现能效的动态优化。


● 宽泛适用性:无论是低速越野还是高速巡航,发动机始终在最佳效率区间内运转,既降低了燃油消耗,又提高了驾驶平顺性。


这一架构因机械复杂性带来更高的制造成本,但其无可比拟的效率优势让Hi4-Z在城市和越野性能间实现了前所未有的平衡。



● Hi4-Z搭载的三挡DHT变速器是其差异化竞争的核心:与仅配备后轴低速挡的竞品不同,Hi4-Z前轴也设有低速挡,确保了全车低速四驱的同步性,在岩石攀爬等场景中表现出色。


通过一挡覆盖日常驾驶,实现更平顺的动力输出。三挡设计保证了高速巡航时的低转速运转,兼顾燃油经济性与乘坐舒适性。


配备容量高达 59.05kWh 的电池包,电芯密度达 234Wh/kg,实现了 WLTC 工况下 200km + 的超长纯电续航里程,综合续航可达 1100km +。


电池包采用了 23 项专利技术,具备高能量密度、长寿命、高安全性等特点,同时支持最大 163kW 的快充功率,30% - 80% SOC 工况充电仅需 15min,可快速补充电能。



后桥首创迪翁五连杆越野专用后悬架,左右轮通过粗壮的圆形高强钢管连接,形成类似五连杆整体桥的悬架形式。这种设计既保留了整体桥的动态离地能力和大悬挂行程,又能有效保护电机。


同时,后悬簧下重量减少 35kg,提升了轮胎的贴地 / 抓地能力及行驶舒适性,在越野场景中,如交叉轴、炮弹坑等工况下,车轮行程更大,不易悬空,脱困能力更强。


实现了真正的解耦低速四驱模式,通过功率分流 + 3 挡前驱模块的 1 挡低速挡,脱困时前后桥同时切到 1 挡,可提供超 37500N 的最大牵引力,前后均实现扭矩放大 20 倍并具备减速控车功能。


此外,还配备了智能扭矩矢量控制系统(iTVC),可在 0.01s 内实现前后扭矩智能分配,根据行车状态和场景需求精准控制动力,提升车辆的操控性和越野性能。


同时具备全地形集成控制系统,提供标准、运动、经济、雪地、泥地、沙地、4H、4L 等 8 种驾驶模式,每种驾驶模式精细调节各场景下的驾驶感觉控制,实现性能体验最优;智能全地形系统还能根据路面状况自动匹配驾驶模式,增加了蠕行模式、陡坡缓降、透明底盘等实用功能。



● 长城汽车的 Hi4 - Z 技术在多个方面展现出卓越的创新和优势。


从架构设计上看,其全球首创的纵置双电机混联创新构型,融合了功率分流混动、三挡 DHT 变速器等先进技术,实现了全工况、全速域、全场景下的高效运行。


在性能表现上,无论是城市道路的动力需求还是越野场景的通过性和脱困能力,Hi4 - Z 都能提供出色的解决方案,满电与馈电状态下的动力一致性也领先于同类产品。


越野专用的后悬架、四驱系统和智能控制技术,使其越野能力接近硬派越野水平,同时在城市使用中又具备舒适性和经济性。


安全保护方面,从电池到车身结构的全方位防护措施,为用户提供了可靠的保障。


Hi4 - Z 技术的应用不仅提升了长城汽车旗下车型的竞争力,该技术也面临一些挑战,如功率分流架构的复杂性导致成本较高,技术难度大可能影响产能提升和维修便利性等。


小结



当然高复杂性与高成本也对Hi4-Z的市场推广提出了挑战,这套系统需要在更多车型上实现规模化应用,以更优的性价比推动解耦电四驱技术的普及,我们需要观察一下。




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