上海交大殷承良:发展自主混动技术,“懒人”做法不可取

  • 殷承良
  • 发表于: 2016/09/07 00:33:00 来源:车云网

在中国,我们是走纯电动车和插混这两条路线的,这一点上意味着我们自己的混动技术跟美日相比差很多。

在车云于8月26日举办的“寻真.新能源 2016未来新能源汽车论坛”上,来自上海交通大学汽车工程研究院的副院长殷承良教授作了《高效混合动力驱动技术路线分析及预测》,从技术角度比较了不同流派的特点及应用前景。

上海交通大学汽车工程研究院副院长、汽车电子控制技术国家工程实验室副主任殷承良教授上海交通大学汽车工程研究院副院长、汽车电子控制技术国家工程实验室副主任殷承良教授


各位观众,上午好!

非常感谢车云网给我这么一个机会,在这个地方跟大家分享一下我们对于混合动力驱动技术方面的一些看法。我们在这个方面已经有大概18年的研究历史,总体上也和大量的整车企业,和零部件企业做了非常多的合作,也承担了国家一些大的项目,从“十五”、“十一五”、“十二五”到现在的“十三五”几乎从来没有落空,因此在这方面我们想提出一些自己的看法。

今天受主办方车云网的邀请,重点我们谈一下混合动力的驱动行驶,尽可能的跟大家深入浅出地把混合动力这么多的方式方法、技术路线能够通过比较清晰的线条,给大家做一个综述。

混合动力的驱动技术形态有人谈到了串联、并联、混联三种方式,实际上目前每一种车型在全世界到目前为止,都有一些典型的用于市场的车型的推出。在我国由于众所周知的原因,我们现在的补贴重点是在纯电动车和插电混合动力上。事实上插电混合动力技术路线的提出,后面我会简单的再提到,也有很多的车型,可是它离不开前面的相应的一些技术体系。所有混合动力的系统只要把电池增大,实际上它就立即可以变成插电式的,这个东西本身并不是一个矛盾的或者新的东西。当然从技术的合理性上,插电式、增程式是可以有专门的设计,我们在后面会提到。

混合动力的新分类方法

现在混合动力的分类,有微混合、轻混合、中度混合、重混合,这是早期的一种提法。到今天慢慢这种分法说的少了,更多的开始有一种新的分法,不光是并联式的,实际上有很多的结构,特别是单电机的低成本引入以后,欧洲技术往混动方面的发展更多开始这么提,就是“PX”的命名方式:

*P0就是在发动机前端加一个电机,最典型的技术代表就是BSG。

*P1是把电机放在发动机的后头,这种做法最典型的车型就是日本本田的IMA的结构。

*P2的结构是目前市场上特别是欧洲力主推行的主力的混动方案,它的做法是把电机放在发动机之后,但是用一个离合器隔开,又放在变速箱之前。

*P3是在变速箱后端在输出轴这个地方加一个电机,这个地方叫P3的方式。

*P4实际上电机不是加在前头而是加在后轴上。

以上是非常典型的,现在我们能看到的分法。也有人把电机塞到变速箱里了怎么办?有人起了一个名字叫P2.5。除了这些之外,事实上我们还有功率分流型的,这个时候不能简单的用P来分,我们叫PS(功率分流)系统。

从P0到P4再到PS的典型技术流派:

事实上混合动力发展到今天,过去曾经讲有两大技术流派,一种技术流派是把电机和变速系统整合,这个典型的代表既有通用又有丰田,实际上它们都是在变速端做工作。还有一种技术流派就是本田的,在发动机端做工作。但是走到今天,发动机端做电机结合的只有本田一家,这里面的原因主要有两点:

第一是本田把专利做的滴水不透,第二是这个混动方式对发动机的技术要求特别高(本田恰好在发动机方面的技术相当先进)。不过这种方式的油水是有上限的,事实上本田到今天它的技术路线走到头了,自己也不得不转到以变速端和电机进行耦合的技术流派上去。所以比较好的技术路线基本上都走到这个上面去了,我们就不再细说这个系统是怎么回事,但是我可以告诉大家它是往这个方向走的,并且是采用单电机。现在单电机、双电机变成是市场上主要竞争的方面,一个是成本比较低,另外一个虽然结构复杂成本高但是效果比较好。详细的技术细节我就不特别展开了。

本田除了前面说的这种方式,它还有其他的SH—AWD,这是三电机混合的技术,这个成本相对就更高了,但是它不能简单的用前面P0—P4的方式来分。

大众的插电式的P2结构,这种P2结构目前不仅是在欧洲,在咱们中国也是非常有市场的。为什么它会比较有市场?

欧洲为什么发展它,事实上这跟它过去的历史有很大的关系,过去的节能都靠发展柴油机,基本上柴油机的路线是欧洲的主要路线,那个时候有一个路线之争,但是由于众所周知的原因,包括我们说在美国的排放门方方面面的事件,欧洲现在光柴油机的技术路线也行不通了,也要走到混动和纯电的方向上。

但是欧洲的混合动力显然跟日系和美系中以丰田和通用为代表的技术要差了很多,这个时候怎么找到一个成本更低、动作更快的方式来补齐差距?P2显然是这样的一个产物。但它特别迎合了中国的一些厂家,对我本人来说,这是一种主机厂喜欢的,特别是那些对基础技术不太了解或者是掌握不多的主机厂,用这种(形式)是可以比较快速的(实现混合动力化)、但却在某种意义上加引号的“懒人”的做法。

单电机并联P2架构.jpg

因为它是发动机和变速箱中间用两个离合器把这个电机隔开,客观上就有这么一个好处:发动机方面不需要做太多的变化,因为有一个离合器隔开了,另外变速箱方面也不需要做太大的变化,所以这个特别迎合了整车厂的一些需求——如果谁能给我一个不改变什么东西就能够走入市场的混动技术,我何乐而不为?

所以这种P2形式的技术就是典型迎合了这种思维出来的东西。但它有一个致命弱点,就是整车放不下。什么意思?以中国为例,传统的(车身)加上一个变速箱,本身已经排满了,现在中间加一个离合器和电机,根本放不下,放不下要么去改底盘要么改车身,甚至整个模具全部变化,其实是得不偿失,客观上反而倒限制了它真正的应用。

最后实在没办法了,就是干脆既然放不下我又要塞,非要用这种方案怎么办?那就把电机做的很薄,但是这又限制了电机的功率和扭矩,因此性能一定好不了,所以P2受这个原因的客观限制带来了这些问题。但是它目前又引起了关于补贴、标准方面的争议,在业界这种构型有很大的争议。

典型的P3的代表是比亚迪“秦”,传统发动机加DCT变速箱,混动怎么做?就在输出轴这个地方,连一个电机,构型非常简单,就变成混动并联,这是典型的P3结构。

荣威550 PHEV串并联混动系统荣威550 PHEV串并联混动系统

上汽荣威550用的是一种PHEV的结构,可以是串联也可以是并联,和本田的I—MMD虽然构型不太一样,但是都是属于典型的串并联的结构。

P4我这个PPT上面没有说,简单的嘴上说一下:典型的P4代表是沃尔沃新出的那款混合动力车型,它除了前头电机能启动发动机以外,它还把电机放到后轴上去了,这就是典型的P4的结构,市场上都是有的。

至于功率分流型的PS结构,我就不多介绍了,该技术的鼻祖显然就是丰田普锐斯的THS混合动力系统,这个大家都很熟悉。

接下来,我不得不提到通用的“双模”系统。“双模”在整个通用家族体系里头具有重要的地位,这个东西是由过去的大车改进过来的,这套系统要求本身那个车要具有一个后驱系统,但是这个“双模”系统缩小化以后,用于皮卡或者其他的比较大吨位的轿车也比较合适。这些东西用在很多的车型上,这一部分(技术)是典型的基于IT变速箱加了两个电机,就是变速和电机耦合。这里面也有很多的工作模式我就不细致的展开了。

增程式和插电式

前面讲到了从P0到P4再到PS,下面我们要说一下混合动力里头另外一种类型的或者是叫增程式或者是插电式。增程式的概念最早也是美国加州戴维斯分校的一位教授提出来的,后来市场上我理解通用的车才是第一个往增程式方向去走的,那款车就是雪佛兰的Volt。Volt这个设计理念跟前面所有的混动技术设计理念都不一样,它本身最早的设计理念是要设计一个发电单元(APU),让这个电池依靠纯电动来推动车,当电能不够的时候,可以用一个辅助发电单元来推动,这APU就是干这个活的,这个APU叫做辅助动力单元,既可以用汽油机加一个发动机,也可以是燃气的加一个发动机,或者是燃料电池堆来发电。

雪佛兰的Volt雪佛兰的Volt

当时通用在推这款车的时候,实际上早就可以进入到量产程序,只不过这种车天生有一个致命缺点,就是高速的时候没劲,最后车一试有问题,所以就推迟上市时间,具体的改进法就是改进APU系统,前面加一个离合器,可以把这个东西在(车辆)高速行驶时进行并联就可以走了,实际上这把它从一个增程式变成一个弱混联,这一点东西老实说也破坏了APU原有的思维,但不失为一个很好的解决方案,现在这个技术已经发展到了第二代。

说到功率分流型,不得不提到Voltec技术,Voltec技术在通用内部的开发代号是GFE,它可以用于中级左右的轿车,是一个非常优良的系统,这种功率分流型系统设计有三排行星齿轮。

国内自主混合动力技术的发展

简单介绍了通用的技术,我们回头说说自己的混动水平到底怎么样?

事实上国内绝大多数的厂家现在在混动上真的比较不尽人意,但是有一家厂家做的还是相当不错的,这个厂家的技术就是CHS系统(功率分流型)。它的前身是由吉利(华普)一个团队做研发,后来研发成功后考虑到上市以及市场推广的要求,吉利把它拿出来和科力远合作,由后者领衔做CHS的产业化。这套技术由于采用了全新的拉维娜式的结构,绕开了丰田的专利,所以他们是有完全自主知识产权的,而且这个CHS的性能相当好。

CHS复合分流型混合动力结构CHS复合分流型混合动力结构

功率分流技术的代表车型

下面简单的说一下市场上功率分流技术的主要代表车型,采用PS功率分流型的代表就是丰田的普锐斯,福特的Fusion,然后就是通用的这种结构(Voltec),上汽有两款550、950用的系统,然后本田的有一些,这些车型不细讲了。

总体来说PS功率分流系统目前在世界上是做的比较好的混动系统,丰田也是凭借THS系统做的最早(影响力最大)的,通用用的是“双模”系统和第二代Voltec系统也不错。

PS功率分流型和P2技术类型的优缺点

简单对比一下PS技术和欧洲P2技术的各自优缺点:它们一个是双电机一个是单电机,各有各的优点。从成本上看,似乎P2系统成本低,但是在总体的成本上由于考虑到安装和其他的车身匹配的问题,尤其是车身最底下这一层空间里布置P2难度大是其致命弱点,所以P2的总体成本未必比PS技术低;

另外,考虑到对于法规和节能达成的效果,可能PS这方面要比P2好得多的多,所以针对P2这种技术,我们中国在未来估计会升级一下补贴标准里面的测试标准,这个测试标准里一旦严格规定了纯混合动力状态、用油状态的油耗以及动力性表现的话,P2这个模式就完蛋了。

混动技术的平台化

混动系统的平台化,这个平台意味着一个混动系统可以用于很多的整车,比如通用这一款Voltec技术平台已经用在很多的车型上。然后本田的混动技术也是用到了很多的车型上,大众的技术成果也用在很多车型上,所以一个动力系统可以用于非常多的车型,这就是平台化的概念,上汽也是一样的,比亚迪这个东西也是用在几个车上。

最后简单说一下混动在未来可能的发展方向:

在中国和国际上混动技术的发展有很大的不同,国际上以美日为代表走PS功率分流技术的是一个很好的方向,这是非常明确的,他们能达到更好的节油效果。但是在咱们中国,可能由于受国家的补贴和其他政策的影响,我们是走纯电动车和插混这两条路线的,这一点上意味着我们自己在混动方面明显技术上要弱很多,但是比较欣慰的是,CHS系统的出现是一线曙光,(不过其应用效果)需要看明年量产车型的表现。欧洲是重点在单电机和48伏上面做一些工作,太多了我就不一一具体论述了,谢谢大家!

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