混合動(dòng)力動(dòng)力總成系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)解決方案及路線(xiàn)
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為了做好節(jié)能減排,世界各國(guó)制定了一系列限定油耗的政策法規(guī)。在國(guó)內(nèi),按照要求,2015年車(chē)企平均油耗限值為6.9升,2020年要降至5升。當(dāng)然,在歐洲可能要求更嚴(yán)格,如何達(dá)到這樣的指標(biāo),如何滿(mǎn)足節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)?實(shí)際上我們是有一些措施和方法的。
那么,這些措施和方法如何來(lái)實(shí)現(xiàn)?
傳統(tǒng)汽車(chē)中都會(huì)有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和整車(chē)需求的特性是不一致的,發(fā)動(dòng)機(jī)如何更高的與整車(chē)匹配?實(shí)際上,我們很早時(shí)候就發(fā)明了變速箱,針對(duì)變速箱,我們有各種各樣的解決方案,比如AT、MT等一些方案,現(xiàn)在其它公司也開(kāi)發(fā)出了CVT的方案,目前,這些方案在解決動(dòng)力傳動(dòng)時(shí)已可以滿(mǎn)足基本需求,但我們要滿(mǎn)足新的要求時(shí),例如能量回收,傳統(tǒng)的動(dòng)力總成是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,就需要尋求更好的方式和方案,這也是我們作為動(dòng)力總成開(kāi)發(fā)的廠(chǎng)商在不斷努力改進(jìn)的地方。我們需要開(kāi)發(fā)出新的動(dòng)力總成系統(tǒng)。
新的動(dòng)力總成系統(tǒng)要怎么定位呢?首先,滿(mǎn)足市場(chǎng)需求,需要從設(shè)計(jì)、可操性、駕駛樂(lè)趣、成本四個(gè)維度綜合考慮,來(lái)滿(mǎn)足我們這樣一個(gè)節(jié)能減排的需求,同時(shí)又能滿(mǎn)足市場(chǎng)的一些需求。
基于這幾點(diǎn),我們的發(fā)展路線(xiàn)是這樣的,對(duì)傳統(tǒng)的動(dòng)力總成進(jìn)行一些優(yōu)化,過(guò)渡到混合動(dòng)力,最后過(guò)渡到純電動(dòng),這也是全世界各大廠(chǎng)商以及各個(gè)國(guó)家公認(rèn)的發(fā)展路徑。目的是為了提高整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的性能,降低油耗,減少排放。
為開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足節(jié)能減排需求的動(dòng)力總成,新能源車(chē)是一個(gè)有效的方案,現(xiàn)有現(xiàn)在有多種不同的選擇方案和分類(lèi),如動(dòng)力總成系統(tǒng)可以是并聯(lián)的也可以是串聯(lián)的,根據(jù)組合的不同可以有不同的構(gòu)型,達(dá)到不同的效果。做混聯(lián)的方案,一定要有兩個(gè)電機(jī),通過(guò)功率分流裝置實(shí)現(xiàn)混連的方案。另外,根據(jù)不同廠(chǎng)商的方案設(shè)計(jì),可以選擇固定速比的方案,也可以選擇變化速比的方案。
根據(jù)不同的構(gòu)型或目前現(xiàn)存的車(chē)型都可以通過(guò)這種方式來(lái)進(jìn)行分析和概括,進(jìn)而可以設(shè)計(jì)自己的關(guān)鍵點(diǎn),根據(jù)自己優(yōu)化和計(jì)算,選擇不同的方案。
實(shí)際上,今天要講到動(dòng)力合成箱,傳統(tǒng)的是單電機(jī)加上傳統(tǒng)的變速箱。另外有一種全新設(shè)計(jì),一個(gè)動(dòng)力合成箱,包括了雙磨混合動(dòng)力、雙轉(zhuǎn)子EVT(這目前只是一個(gè)概念),串聯(lián)Plug-in等。
我們公司的混合動(dòng)力系統(tǒng)是一種混聯(lián)的方案,從構(gòu)型上可分為并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)。從混合度上又可以分為弱混、中混、強(qiáng)混。其中有一個(gè)對(duì)應(yīng)的關(guān)系,比如一個(gè)混聯(lián)的方案就不會(huì)去做弱混。采用不同的方案就會(huì)帶來(lái)不同的效果,帶來(lái)不同的成本和性?xún)r(jià)比,需要主機(jī)廠(chǎng)去做綜合的評(píng)價(jià)。
動(dòng)力總成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),都是符合一個(gè)V字型的開(kāi)發(fā)模式和規(guī)律的。所謂V字型模式,一般運(yùn)用在控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上,主要在在測(cè)試和驗(yàn)證中體現(xiàn)。實(shí)際上,在做整個(gè)動(dòng)力總成的關(guān)鍵系統(tǒng)應(yīng)用時(shí),從需求到設(shè)計(jì),再到產(chǎn)品,最后到驗(yàn)證,整個(gè)過(guò)程當(dāng)都是以結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向的,也是符合V字型的開(kāi)發(fā)模式。另外,科力遠(yuǎn)在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),首先會(huì)考慮整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率以及和整車(chē)的匹配和成本問(wèn)題,包括控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、熱分析和熱管理,以及關(guān)鍵零部件的制造工藝和產(chǎn)業(yè)化的工業(yè)藝術(shù),最主要的是產(chǎn)業(yè)化的驗(yàn)證和評(píng)估體系,這當(dāng)中都有很多的關(guān)鍵技術(shù),因時(shí)間關(guān)系,在此不做展開(kāi)。
以下將簡(jiǎn)單介紹下科力遠(yuǎn)在新能源方面的新成果??屏h(yuǎn)混合動(dòng)力技術(shù)有限公司現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的是一款能夠采用到平臺(tái)性的開(kāi)發(fā)模式,能適合于開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力,插電式混合動(dòng)力以及純電動(dòng)的整體解決方案,包括管理系統(tǒng)、電機(jī)及其控制系統(tǒng)、電池及其管理系統(tǒng)。
機(jī)械系統(tǒng)包括前箱體當(dāng)中所有的齒輪機(jī)構(gòu)。實(shí)際上我們這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)合式的行星排,有四根軸,可以用四個(gè)杠桿來(lái)表示,對(duì)應(yīng)的是電機(jī)1杠桿,發(fā)動(dòng)機(jī)杠桿,齒圈杠桿以及電機(jī)2所在的杠桿。這個(gè)系統(tǒng)在純電動(dòng)過(guò)程中兩個(gè)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)驅(qū)動(dòng),也可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng),當(dāng)然還有一些其它的驅(qū)動(dòng)方式。發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程當(dāng)中需要兩個(gè)電機(jī)共同把系統(tǒng)拓展支撐起來(lái),另外在加速的過(guò)程當(dāng)中也是整套系統(tǒng)共同拓展到供應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速上,這里面有一些優(yōu)化計(jì)算的問(wèn)題,要按照整個(gè)控制策略來(lái)做。
整個(gè)系統(tǒng)包括四種典型的工作模式,包括純電動(dòng),這是通過(guò)兩個(gè)電機(jī)來(lái)控制的模式。還有混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng),它有一個(gè)內(nèi)平衡的控制,發(fā)一部分電,再輸出,供另外一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng),是這類(lèi)系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)。我們對(duì)這個(gè)系統(tǒng)具有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán),目前擁有四項(xiàng)國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利,32項(xiàng)專(zhuān)利。整個(gè)杠桿是在一條線(xiàn)上的,所以說(shuō)在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中沒(méi)有換檔,叫做E-CVT,目前在市場(chǎng)上90%以上的系統(tǒng)都是這類(lèi)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能提供更大的控制自由度,使中低速工況具有更佳的效率,更高的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和可靠性,結(jié)構(gòu)方案也更加緊湊。
這套系統(tǒng)怎么控制呢?我們考慮是進(jìn)行基本功能的實(shí)現(xiàn)、故障診斷以及所有的扭矩監(jiān)控等控制策略。實(shí)際上,這個(gè)系統(tǒng)下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是和車(chē)速完全結(jié)耦的,所以整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)CVT。
發(fā)動(dòng)機(jī)的工作是工作在一個(gè)區(qū)域的,受制于兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的限制和維度,我們基于前期的優(yōu)化可以在一個(gè)范圍之內(nèi)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作點(diǎn)。實(shí)際上,發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)加速、整個(gè)行駛過(guò)程當(dāng)中都是按照優(yōu)化點(diǎn)來(lái)工作的。
我們通過(guò)工況仿真和實(shí)驗(yàn)得到了一個(gè)比例分布圖,通過(guò)這張圖可以看到發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)區(qū)域是一條線(xiàn),證明發(fā)動(dòng)機(jī)基本上都是在最優(yōu)化區(qū)域內(nèi),只有混聯(lián)系統(tǒng)能做到這一點(diǎn),這是我們這個(gè)系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)這個(gè)系統(tǒng)除了能很好的做混合動(dòng)力以外,它還有很好的擴(kuò)展性。
介紹一下插電式混合動(dòng)力到底怎么工作,大家看到我們這個(gè)系統(tǒng)在純電動(dòng)工作的時(shí)候是一種狀態(tài),轉(zhuǎn)到混合動(dòng)力的時(shí)候是屬于另外一個(gè)控制模式,在發(fā)動(dòng)機(jī)中斷開(kāi),系統(tǒng)就具有三種純電動(dòng)的工作模式。這樣在做純電動(dòng)的時(shí)候,相對(duì)而言對(duì)電機(jī)要求比較低,所以說(shuō)我們整個(gè)純電動(dòng)覆蓋的區(qū)域非常廣,能量回收效率比較高,比較適合于做插電,所以也比較適合做混合動(dòng)力,這個(gè)系統(tǒng)我們9月份就會(huì)出來(lái)第一款樣機(jī)。
動(dòng)力總成系統(tǒng)的電驅(qū)動(dòng)化是我們整個(gè)動(dòng)力總成的發(fā)展趨勢(shì)。以動(dòng)力合成箱為中心的混合動(dòng)力技術(shù)研究,在國(guó)內(nèi)外占有重要的地位。
基礎(chǔ)的技術(shù)研究,特別是共性關(guān)鍵技術(shù)的研究,對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)及開(kāi)發(fā)合作伙伴是繞不開(kāi)的,沒(méi)有好的基礎(chǔ),在出現(xiàn)新概念的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,即使取得暫時(shí)的領(lǐng)先,也很難一直保持。我們介紹的這套系統(tǒng)可適用于開(kāi)發(fā)HEV、PHEV和EV,是一個(gè)具有強(qiáng)擴(kuò)展化的平臺(tái)化技術(shù)。
(審核編輯: 智匯張瑜)
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