【汽车与环境】华泰汽车集团副总裁韩尔樑 :混合动力系统技术发展及市场前景

日期:2020-07-29 13:15:23 作者:guest 浏览: 查看评论 加入收藏

2018年12月7日-8日,以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛完整覆盖汽车行业技术领域的研讨,旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建合作平台,通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系,助力实现向汽车强国的转变。以下是:中国电动汽车百人会高级技术顾问、华泰汽车集团副总裁,江苏大学教授韩尔樑在本次论坛上的发言:

中国电动汽车百人会高级技术顾问、华泰汽车集团副总裁,江苏大学教授 韩尔樑

再次感谢辛军博士的精彩介绍。

下面我来介绍一下混合动力技术。昨天还有今天上午的会议,好多演讲人都介绍了混合动力相关的发动机技术、各种各样的工况。我们的会议主题是创新驱动、技术引领,换个角度结合自己的工作经验,用实际案例来简单介绍一下。

第一部分就是混合动力的技术路线。大家都提到了混合动力有P1、P2、P3、P4,还有一个P0。开始的时候我们把P0也作为混合动力,但是基本上所有下一代的发动机都包括P0,就是把起动机加强一下。所以一般来说P0起停是发动机本身的功能。

P1和P0在结构上是一样的,都是要跟着发动机一起转动,就是放的物理位置不一样。你停下来的时候,P1的方案就没有办法驱动。P2模块是在离合器的后面。大家看到发动机和变速箱之间有个离合器,这个离合器切断发动机以后,电机就可以通过变速箱驱动 ,当然也可以反过来通过变速箱进行能量回收。P3要和变速箱设计在一起,有机地结合在一起。P4就是在变速箱的输出端。

第一个P2方案例子。大家可以看到P2在传统的动力总成上,发动机、变速箱基本没有变。发动机如果变的话可以变小一点,考虑上坡等等有些路况取决于车辆。在发动机和变速箱之间,我们加上了一个驱动电机,也加上了一个离合器。前面看到的示意图,就是一个P2的方案。今天早上大家介绍了发动机的热效率,要从接近40%提升到46%,甚至提高到50%以上,是发动机的最高热效率,一般来说传统的车无论是在NEDC还是WLTP工况下,实际热效率差的很远,实际热效率要看工况,还是很低的。混合动力最大的优势在P2上,就是优化工况。刚才辛博士介绍的有混合动力和没有混合动力,他的增压器为混合动力的增压器专门瞄准了效率比较高的工作点。那么在低转速时候就不需要工作了,发动机可以进行优化,也就是说让发动机最高性能表现出来,在最高负荷的时候可能发动机不一定好,还有发动机工况变化的时候,瞬态排放也特别差。现在通过混合动力,对于工况可以进一步优化,起两点作用,第一个发动机优化理想的话可以等于最高热效率,第二对于瞬态的工况,现在工作比较平稳,这样发动机的电控,能真正把发动机的优点性能发挥出来。

我们在2010年的时候,在手动箱的基础上把变速箱变成一个自动的。针对手动箱的结构,算法策略上我们也进行了创新。

昨天赵福全主席讲了创新文化,从科学理论的研发,到产品功能开发之间有一个技术研发,从科学理论做成一个实验室里面工作的,技术开发就是要基于这个模型,再开发成一个样机。基于正向开发把各个技术问题解决了,最后再进行工程开发。

第二个例子也是一个国家项目,2016年销售了四千台的P2 PHEV。这个也是在传统的动力总成上,1.6升阿特金森发动机在中间加上PGS,这是一个行星齿轮器,在外齿圈加上了一个转子,在外壳加上了一个定子。这里面还包括三个离合器,一个单向离合器,还有两个电控的离合器。这么一个系统,我们叫他EPGS机构。但还是加上在原来的变速箱基础上。这个系统是个插电式的,理想工况下可以行使纯电动50公里, 按国家标准来说可以达到百公里1.9升。

这也是国内第一个把自动变速箱技术和电驱动技术结合在一起的一个产业化产品。 自动变速箱大家也知道是一个难关。我们在此基础上把这电驱动结合在一起,创新难度也还是很大的。下面一些图片我不做详细介绍,这也是得到了国家的一个奖项。除了机械结构之外,我们对于液压槽版也进行了更改,为两个离合器提供控制。

混合动力还有串联的方案。这是我们承担的一个20吨推土机国家项目。两个履带都是独立电驱动,通过一个发电机进行发电驱动。这里面没有介绍复杂的结构,但也有很多创新,控制起来也不简单。因为电机响应的很快,油门加速发动机响应的比较慢。如果我们加上一个大的电池,控制起来更容易一点。在这个上面我们实现了零半径转向,两个履带可以正向反向同时进行,所以可以在原地打转。在能量管理系统我们也进行了一些创新。

再介绍混联。混联是能起到并联、串联连接在一起,这个混联里面也有两种,我们还有个名词叫动力分流。输入分流中的发动机能量必须分流。发动机不能单独的驱动,丰田普锐斯的发电机、驱动电机都可以发电。如果能量从电机流过,那么电机的功率要足够大,不是简单的串联或者纯电动,这和他的结构有关系。

还有一个输出动力分流是能量在输出端分出来。今天我就简单介绍一下概念,把这两个放在一起,就是复合式的,有什么优点呢?作为普锐斯来说,一定要启动发动机。就是因为这个结构,所以他在高速的时候发电机转速会很高,这时候他能承担的扭矩很小,相反如果是复合的,就可以换成不同的分流模式。

这个混合动力复合动力分流系统,叫两模混合动力系统,包括四个离合器、三个行星齿轮系,通过离合器可以切换复合模式。最大优点是什么呢?这两个电机60千瓦,但是他可以拖动六千镑的拖车。在美国大家会用来拖船等等。展示一下两模系统的结构,一个杠杆代表了一个行星齿轮系,这里面四个离合器,通过他的切换可以改变不同的动力分配模式。

刚才我们讲技术创新,从理论到实验室样机,这个过程有五步技术成熟度。科学研发是从一到五,那么技术开发就是从五到八,九的话就是工程生产开发。

跟大家介绍一下RLM,即道路、实验室、数学这么一个方法来开发。在道路上做的东西,要推动到实验室中开发,把八以后的东西提前到实验室内部做技术开发。同时在台架上的东西,进行数学的办法、仿真的办法去开发验证。所以在这个方面也做了大量工作,节省了不少开发时间。比如一个标定,有好多电控,必须在不同温度下做不同的标定。在某一个温度上标定好了,你到冷的地方不行了、到热的地方不行了,同时每次标定把这个箱子冷却到零下40度,做个实验,马上温度变了。开始的时候花好多工作完成标定,设计一改,又要进行标定,后来RLM节省了大量时间。

还有动力分流的例子,这是通用雪佛兰Volt增程式电动车,和普锐斯最大的差别在什么地方呢?只要车有电,纯电动的模式都是满足的。但是普锐斯模式设计有缺陷,我总结了三点。主要是动力分流这个结构到高速的时候,发电机转速过高,所以受到速度限制;功率大的时候承载不了,同时电池包也没有那么大的功率。从排放角度来说因为普锐斯需要发动机,所以后处理的系统一定要保持足够的温度。如果没有足够的温度,可能排放就不工作,排放就会超标。

未来混合动力发展前景非常好,特别是2020年补贴退出以后,混合动力大有作为。今天早上大家都听过了,双积分就是确定了要做多少纯电动或者插电式,那么剩下一个最好是发动机解决,发动机对于效率和性价比来说,效率花钱还是比较少。其次就是48V,发动机以外的主流方案。如果48V满足不了,就需要轻度混合或者强混来满足。所以混合动力加上发动机的改善,提高的效率不仅仅是20%的事,还会有更多。

如果使用插电式,发电机完全可以在理想的状态下运行;如果是增程式系统,那么就可以达到理想的发动机效率。所以这个地方提升的空间还会很大,混合动力的优势我就不一一介绍了。

我认为起停是发动机必不可少的功能,48V的方案还是必不可少的。强混AHT、DHT发展空间非常大。一个公司的产品最重要就是规模,如果没有很好的规划,这个竞争力就体现不出来。所以如果是混联好还是P2好,要根据各个公司的情况,最重要的还要根据各个公司的产品来设计系统。普锐斯为什么卖得好?因为他是一个完整的整车系统,而不是在车上简单地加上节油多少的系统。

在创新机会目标方面,我也跟大家说了,就是48V有一定的空间,强混系统有非常大的性价比改善空间。强混系统目前量有限,我们的成本还是比较高。

核心理念的研发、技术样机的研发到工程生产开发,是我们创新的过程,有很大的机遇,对于我们技术人员来说都是很好的机会。国家的要求越高,对于工程师来说也、越是机会,对于供应商来说也都是机会。

思考和建议我就不多说了,而插电式还是增程式,取决于国家的政策限制。如果国家不加以区别,插电式比较便宜,大家喜欢买便宜的,整车厂也愿意造便宜的。但增程式对环境最好。

总的来说混合动力还是大有作为。谢谢!

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