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从锐界L看看福特HF55混动前世今生

1 12 发布于山东 2023-03-15 12:38:21 只看楼主修改帖子

说起汽车动力分流技术，大多数人会第一个想到丰田。世界上功率分流技术不只是丰田，很多东西从来不是表面上所看到的那样简单。
福特首款混动Escape Hybrid 2004年量产，虽晚于丰田的1997年，但福特混动领域涉足时间和功力都和丰田相当甚至更长。近日锐界L混动发布，福特混动才稍稍引起国内人们留意。无需重提福特曾经辉煌的历史，也不必否认国内福特孱弱的品牌溢价，今天只从历史渊源和技术开发层面解析下福特的动力分流技术：

2004escape hybrid

1997普锐斯

全新锐界L

一、关于动力/功率分流技术
动力功率分流说法最早来源于TRW公司（以前很牛掰的公司）的概念，福特后来改进后去申请过专利，丰田当然也改进了有了第一代THS。1992年福特率先和爱信联合研发，1995年两家合作开发的混动专利（US5419406）开始生效，丰田的混动专利（US5904631）1999年才生效，两者技术理念几乎相同，按照正常程序丰田必须向爱信和福特支付高额的专利费，但是福特的专利偏偏提到了“电机和减速齿轮同轴布置来驱动左右车轮”把自己范围限制了，于是丰田将两个电机和发动机同轴，并与减速齿轮输出轴错开，绕开前者专利限制。不过里面还是有部分绕不开的专利，2004年丰田和福特进行了专利交叉授权，据说福特有21项核心的结构原理专利，而丰田的专利绝大部分是系统控制以及能量流管理方面，结构原理专利只占很小一部分，这也是整个福特和丰田共用同一套系统原理的由来。

行星齿轮机构

二、福特混动开发轴线
2003年福特研发第一代MHT（P2构型）的混合动力变速器；
2004年福特第一款混合动力车Escape Hybrid面世，采用爱信制造HD-10 功率分流系统；
2009年福特Escape/Fusion搭载福特优化系统结构和速比的爱信HD-20功率分流变速器，并正式立项启动自主研发第三代功率分流系统，历时34个月。
2012年福特发布完全自主研发的HF35 hybrid transaxle （HEV和PHEV两个版本），并应用Fusion、MKZ等车型。
2017年福特优化改进的HF45 hybrid transaxle 上市，系统功率和效率提升，匹配更大车型，覆盖福特全系。
2019年福特展示第四代MHT（P2构型）的混合动力变速器，后续搭载车型为Explorer，F150，Lincoln Aviator等大型和重型车上。

总结：福特在A级及以下车型，采用纯电动，共享大众MEB平台，Mustang 也纯电化了；中级平台基本都采用自家的HF35/45/55功率分流平台；大型和中型车采用MHT平台。

三、技术原理
动力分流原则性的设计指导思想一直是提升系统效率，降低系统成本，丰田和福特的开发最终状态殊途同归，最终设计及结构都相差不大。

1. 混动结构
福特混动系统主要由行星齿轮组、两台高速扁线油冷双电机（发电机/驱动电机）以及电控组成，通过太阳轮、行星齿轮架、齿圈，分别连接发动机和电机，实现不同工况下的动力分流、融合与调整转速的果。相对丰田THS，福特混动系统没有设计离合器和断开机构，结构更简单，重量更轻、体积更小，可靠性相对更高，但对电控和调校要求也更严格。像丰田THS混动车型发动机介入或者是急加速时，抖动、噪音大、踏板共振等问题理论上不会在福特混动车型上发生。另外结构上另外一处不同就是前面提到的THS变速器为规避专利采取了不同轴设计。

福特hf55

福特hs

丰田ths

异曲同工

2.工作模式
福特这套混合动力系统可以根据车辆的不同工况，实现发动机电动机直接驱动的并联模式，也可以实现发动机带动发电机，发电机带动电动机的串联模式，还可以实现发动机既参与车辆驱动，也参与发电的混联模式。
1）纯电驱动：在电池电量充足且功率需求较小时(如轻加速或稳定车速时)，采用纯电驱动工作模式。
2）混合驱动：在功率需求较大时，采用混合驱动工作模式。
3）电力助力混合驱动：在混合驱动工作模式下，当有额外的功率需求时，高压电池给电机提供额外的电力补偿。
4）驻车充电：在停车模式下，如电池电量较低时，发动机会被启动以带动发电机给电池充电，系统进入驻车充电模式。
5）再生制动：在踩下制动踏板或松开加速踏板时。发动机停止喷油，电动机MG2工作于发电机模式，将动能转化成电能向电池充电，以备后用。

3.技术优势
1）福特HF55采用变速箱和电控集成化设计，内部配置升压模块，采用油冷却和水冷却的双重冷却，体积小的优势明显。

电控示意图

2）采用高速扁线油冷电机，可输出最大140kW/320N·m 的动力，得益于其驱动速比，福特混动纯电最高车速为85mph（137公里/小时），远高于丰田的40mph（64公里/小时）。
3. 采用低镍NCM111三元锂电芯，物理层面降低系统本身安全风险，相比传统镍氢电池在过充、高温和高冲击耐久度方面安全性更高，使用寿命更长，同时能量密度、放电倍率也更加有优势。