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【2020电动汽车百人会】科力远张彤:商用车领域的混合动力技术开发_新能源 -首页-兴發娱乐187-兴發娱乐187官网手机版下载

时间:2020-01-13 17:44 来源:三丰新能源 作者:卡特

  1月10-12日,2020中国电动汽车百人会论坛在钓鱼台国宾馆隆重召开。本次论坛围绕“把握形势 聚焦转型 引领创新”主题,邀请政府有关部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表,就行业、企业、政策的转型与创新展开深度研讨。以下是科力远混合动力技术有限公司CTO,张彤在本次论坛上的发言:

  

【2020电动汽车百人会】科力远张彤:商用车领域的混合动力技术开发_新能源 -首页-兴發娱乐187-兴發娱乐187官网手机版下载

    

  科力远混合动力技术有限公司CTO 张彤

  我是张彤,来自科力远混合动力技术有限公司,我负责技术工作。今天和大家分享一下科力远在商用车领域的混合动力的技术开发。

  科力远混合动力技术公司有几个股东,云内动力公司是我们的股东,它跟科力远公司一起成立了无锡明恒混合动力技术有限公司,专门做商用车的混合动力系统。我今天做的报告主要是商用车混合动力系统。这一块大家都讲得很多了,认为这是趋势。从传统车到纯电动、到插电混动、到纯电动,这是不可逆的趋势。从动力系统角度来说,电动化肯定是趋势,至于最终是氢燃料还是插电式的混动,还是其他的混动形式,可能有不同的看法。但是总的来说,这是一个发展趋势。

  混合动力系统一般是这么定义的,至少有两个动力源。一个是混合动力系统,一个是柴油机系统或者汽油机系统,加上由电池驱动的一套电机系统,这是最基本的配置。一般情况下可以实现发动机启停的功能,通过电机去优化发动机的工作区间,同时具备动力能量回收的功能。混合动力的构型非常非常多,包括所谓的增程器是混合动力的一种形式,它是串联的形式。所以从国外的角度来说,一般大概分有串联的、有并联的、有混联的技术,根据它在不同构型里面的要求,实际上也分成了在原有的变速箱上面做的改造,这是一类。还有一种是在专用,就是我为了实现混合动力,我专门来设计一种变速箱,能够实现混合动力的功能,一般都是这么分类的。

  第二个想探讨一下混合动力在商用车领域的使用。商用车领域的一些特点:

  1.长航程、高频度。因为它是生产资料,不能停在那个地方,不像轿车可以开着上班,但是所有的商用车只有跑起来才能挣到钱,才能把前面的投资收回来。一般每天基本上都有两三百公里以上的行驶里程,主要在高速和城郊使用,这一点和轿车有点区别,轿车在城郊和城市用得比较多一点。

  2.使用柴油机。柴油机具有很高的燃烧效率,国外大型商用车柴油机的效率已经到了50%。但是国内大型燃油机大概在45%左右,小型柴油机在41%左右。但是汽油机普遍在35%以下的热效率,实际上和柴油机相比还是有蛮大的距离。

  3.柴油机有一个缺点,在低速区扭矩不高,低速爬坡时受限,一爬坡就冒黑烟,都是柴油机的弊病导致的。

  鉴于以上的特点:混合动力是很好的解决方案。因为纯电动装在重型卡车,15吨以上或者30吨以上的卡车上面是不现实的。得装多少电池、装多大的系统,而且充电多长时间,能不能快充都是大的问题。所以说从国外的做法,一般像这种商用车大部分是用混动来解决。第二个,频繁充电会影响纯电动的商用。第三个,柴油机+混合动力使系统效率高于纯电动的效率。刚才说了,柴油机本身的效率就很高了。第四个,混合动力很好地解决了低速大扭矩的问题,混动有一个特点,发动机不足的地方混动可以改善低速排放。第五个是混合动力的性价比比较高,这是跟纯电动车比较。因为我们用的电池非常小,它的成本会控制得很低。

  商用车这几年越来越迫切,第一个我们碰到的问题是路权的问题。现在很多的城市里面开始限制所谓的黄牌车,你想拿到蓝牌要么是你的排放或者油耗过关,要么你是新能源汽车。柴油机,轻型卡车,4.5吨以下的卡车面临一个最重要的问题就是路权没有了。现在很多公司也提出来用汽油机,加上混合动力把油耗控制在一定的水准之下,在这个情况下可以获得路权(所谓的进城权),这是对所有商用车厂都是很大的问题,而且有很多公司现在都在切换,由柴油机切换到汽油机。

  第二个是排放。国VI排放实施以后,本来排放跟混动关系不大,混动本身会导致排放的一些损伤,但是柴油机的混动进入到国VI系统以后成本增加非常大,现在小型柴油机,加上所有的排放系统,所有的系统加上去以后要到3500kg,现在有很多途径说能不能用小型的汽油机加上一套混动系统,这样排放成本会大幅度下降。这个也是国家政策对整个技术的影响。

  第三个是油耗限值。从去年开始又是新的,叫第三阶段的油耗限值,比第二阶段平均下降了10%-15%,这是很大的幅度。这是轻卡,在5.5吨到7吨的车型里面,大概6吨左右的轻卡车型,原来阶段的油耗限值16L,但是这一降到13.8L,对所有商用车厂都是非常大的挑战。用原油的柴油机技术,我们知道标定的难度和技术进步的难度是非常大的,包括客车平均的油耗都在大幅度下降。

  这是我们认为混合动力在商用车上使用,因为商用车本身是一个生产资料,它的行驶里程长、油耗高,一旦节油之后对它的成本预算影响是非常大的。所以我们做了两个表格。表格的横坐标是原车的油耗,实际上是跟吨位相关的。举一个例子,最大的车大概40-50吨,大概在40-50L百公里油耗,如果每年定义这辆车6万公里/年和10万公里/年使用的路径,我们可以看到,如果节油率在15%或者20%和30%,三种情况下对应的成本,每一年可以省下来的钱是多少?可以很清晰地看出来。目前也是采用这种方法,我去开发一套系统,我至少在一年内要回收这套成本,一般的商用车系统是60-80万公里,一般是5-8年左右的实际使用寿命,如果能在第一年或者第一年半就能回收整个投入部分的成本,实际上对后续的生产资料来说不需要太大的补贴就能生存下来。特别是车子越重,在40-50吨这样的车型里面,油耗本身,50L左右的油耗,一年省下来的油钱30%的节油率,基本上可以达到10万块钱左右。只要成本控制在10万以内,对于整个这一类的重卡有很好的市场前景。

  这套系统是我们和明恒、云内动力股份有限公司一起开发的,这是整个的柴油机系统加上一套变速箱。这个变速箱系统走的是一条功率分离的路线,是混动的路线。用了两个电机,可以实现三种模式纯电动、六种模式的混合动力,为什么这么多?为了适应整个商用车模式中间非常复杂的工况,有高速的、有城郊的、有大负载的等等情况。

  最核心的部分是行星齿轮,有两个电机:EM1电机和EM2电机。这两个电机都在七八十千瓦左右的功率,两个离合器,两个制动器。加上一个机械泵、一个电子泵,“双泵”系统,加上一个驻车机构。为什么加上驻车机构?因为3吨以下的车型上面要加装驻车系统,形成这样一套整体的系统。我们在车上做了一轮改造,加上很多系统,用的是云内第二代发动机。这辆车是6吨载重量,我们做了油耗对比,整个是用WTVC的工况。第三阶段的油耗,这辆车的限值应该是13.8L,这一轮做下来是9.6L,大概有31%左右的节油率。这还不是终点,估计今年年底能够推向市场,要实现批量销售,最后产业化估计油耗在9L以下。目前的效果至少在国内,甚至在全世界范围内,这一款车的油耗都是非常非常优秀的。节油的同时,整个动力系统没有任何的问题,包括0到50公里、50公里到80公里加速、80公里到100公里加速比原来基本上扩大了一倍,动力系统非常好,包括这款车可以爬到36%以上的车道。

  结论:1.这是功率分流与P2系统的结合,可以兼顾动力性和经济性。2.这个系统既可以覆盖HEV,也可以做到PHEV。3.混合动力变速箱在设计过程中,因为效率问题带来结构优化的方式,可以特别显著地改善效率。4.新型商用车混合动力系统可以获得非常好的油耗表现。

  谢谢大家。

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