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admin 星辉注册 2021-04-06 02:45:52 4 0
星辉注册【QQ223345】原标题:混动在节能汽车中扮演的角色及技术演进方向

《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出:到2035年节能汽车与新能源汽车销量各占50%,汽车产业实现电动化转型;传统能源动力乘用车全部为混合动力,新能源汽车成为主流,销量占比达50%以上。新版汽车技术路线图,将混合动力的地位明确提升。这为中国汽车产业链带来了新的挑战,也带来了新的机遇。

近日,电动汽车联盟副秘书长赵立金受邀在新能源汽车国家大数据联盟微课堂讲课,围绕 混动化在节能路线中的定位、混动在节能汽车的技术演进方向等内容进行了详细的观点分享。

以下为专家主要观点:

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观点1:全面进入成熟期的混合动力汽车

综合成本、性能等各方面优势,混动化将成为节能汽车未来发展的主流方向,根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》目标,至2035年节能汽车100%为混合动力汽车。混动化需要重点掌握混合动力整车集成、专用发动机、专用动力耦合机构、高性能电机、高水平功率型电池、电控系统开发优化等六项核心技术。

1896年混合动力汽车第一次诞生,距今已有125年,而距离现代混合动力汽车大批量商品化也已过去了20多年,对于在上世纪九十年代初就进入了触发期的混合动力技术而言,已经获得了足够的成长周期,即将进入全面成熟期。

市场成熟了,回顾新能源汽车市场发展进程,受国内外多种节能环保政策因素的影响,消费者和车企对混合动力汽车的需求显著增加。过去7年中,全球混合动力汽车产量增长近3倍,全球各主要车企均已在未来五年内大幅度下调了传统动力系统的研发数量,同时提高了混合动力系统的研发比例。

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技术成熟了,混合动力技术经过不断的“试错”和迭代升级,不断突破核心技术实现了油耗和排放的持续降低。作为当前技术复杂程度最高的汽车产品,在混合动力系统架构、混合动力专用发动机、混合动力专用变速箱、混合动力系统控制、电池电机等多方面已趋于技术成熟和方案收敛。

观点2:多样的混合动力系统架构如何收敛

对于混动系统架构,未来国内混合动力汽车的系统架构形式将进一步向着串并联形式为主、串联形式为辅的方向演进,并在近期同时发展和推广以48V轻混为代表的低成本节能过渡技术。

混合动力汽车商业化发展20多年以来,由于不同国家和企业在战略规划、政策以及市场等层面上的差异,全球各车企在混合动力系统架构上的技术路线可谓纷繁多样,但近年来主流方案已逐步收敛。

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在这几大主流方向中,以日系企业为代表的“三剑客”各自技术路线充分展示了主流混合动力系统架构技术方案的发展和演进过程。

混联“霸主”,丰田自1997年第一代Prius面世以来,已发展至第四代THS系统,并扩展至PHEV车型。在混联功率分流领域,除了早期通用等企业推出部分车型、国内吉利与科力远开发的CHS系统之外,已鲜有企业继续研发该技术方案。

“开源”新秀,本田早期基于并联方案的IMA系统在问世的14年间完成了七代技术的迭代更新,但单电机系统各方面仍难以匹敌丰田THS系统优势,已于2012年放弃了IMA并联系统,重点推出i-MMD系统,凭借串并联方案实现高低速不同工况下的模式切换,并匹配了高效的专用发动机,综合能耗水平已不输TH星辉注册【QQ223345】S系统。由于串并联架构较低的技术和专利壁垒,已成为越来越多企业的第一选择,是混合动力架构方案收敛的核心趋势。

城市“潜力股”,日产在混合动力领域直到2016才推出了基于串联形式的e-power系统,目前有三款车型搭载在日本本土销售,2018年日产凭借Note e-power车型重获新车销量冠军。目前,国际主流串联式混合动力车型产品已寥寥无几,直至国内串联式混合动力的兴起。

反观国内市场,比亚迪作为混合动力领域先行者,经历了几乎每代产品都使用不同混合动力架构的技术迭代,并在第三代DM技术获得较好反响后,于2021年初发布了第四代DM-i超级混动系统,其混合动力架构形式实质上是回归了基于P1+P3 DHT形式的串并联架构,另外,长城、长安、东风、上汽、广汽也都主要以双电机串并联作为混合动力产品的主要技术路线和发展方向。在串联式方向,随着理想 ONE发布打破僵局成为国内唯一的增程式车型产品,目前东风旗下的东风小康E3、岚图FREE和金康赛力斯SF5,吉利,五菱等企业也开始推出多款增程式车型。

总体来说,混联领域,由于丰田长期积累的技术和专利优势形成了较高的技术壁垒,后来者很难与之抗衡;以本田为代表的双电机串并联形式的混合动力架构,全工况下都具有较好的节能水平,受到后来者的广泛关注;以日产为代表的串联式系统,机电耦合系统设计和控制相对简单,虽然其高速工况油耗较差,但具有很好的城市工况节能水平,受到国内企业一定的关注。

观点3:50%热效率专用发动机技术如何突破

对于混合动力专用发动机(DHE),目前国内量产车型热效率已达43%,但仍有进一步提升空间,并进一步向50%热效率进发。

结合混合动力对发动机的特殊需求,混合动力专用发动机(DHE)可始终运行在较为高效的区间,其发动机热效率提升空间较之传统发动机要高出许多。目前国外混合动力DHE方案主要以混合动力汽车发展较早的丰田和本田为代表,近两年国内长安、奇瑞、广汽以及比亚迪为代表的企业也相继推出使用阿特金森循环并搭载冷却 EGR、低摩擦和智能热管理等效率提升技术的DHE产品,最高热效率均已达到43%。

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根据《中国高效节能动力系统技术发展战略构想》给出的技术路线和目标,通过对已知的发动机先进节能技术的组合开发,2035年前将分4个阶段逐步实现发动机热效率50%的目标。目前,2阶段大部分技术已经广泛应用于量产产品中,未来几年内,根据专利公示和企业公开的相关信息显示,吉利、长城等企业也将推出搭载稀薄燃烧技术的高效发动机,实现45%以上的最高热效率。

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观点4:核心中的核心,DHT演进朝向何方

对于混合动力专用变速箱(DHT),未来DHT产品技术在通过模块化、系列化、家族化的设计大幅降低成本后,多档位多模式技术方向将进一步得到深化和发展。

与前文提到的主流混合动力架构—混联和串并联形式相对应的,是与之配套的混合动力专用变速箱(DHT),这是混合动力汽车实现机电耦合的核心中的核心。相较由P0或P4与其它位置电机组成的串并联系统,DHT方案在系统集成度、成本、重量以及综合能效方面的优势,使DHT产品未来更具竞争力,从当前各企业的混合动力系统产品规划方向上也能发现这一明显趋势。

在功率分流领域,丰田通过提高MG1最高转速扩大系统调速范围、不断优化迭代控制系统等手段,持续提高其E-CVT系统的综合能效,而通用和科力远针对丰田单行星排输入式功率分流方案的自身缺陷和专利壁垒,开发过多种复合式功率分流方案,实现了更宽的高效运行区间,以及通过多个模式的切换,实现了不同模式性能优势与工况的良好匹配。

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在串并联领域,其技术及产品正处在高速发展期,目前绝大部分产品是基于P1+P3形式的单档DHT方案,同时国内广汽G-MC系统和上汽EDU系统作为此领域的先行者,均在其二代产品中进行了方案的调整,系统各工作模式下的档位数量增加明显。国外先进产品以GKN和雷诺的方案演变为例,GKN一代方案为基于P1+P3架构下的固定速比基础模式,雷诺一代方案采用单电机并联的平行轴设计,共可实现2个纯电、4个并联、能量回收和驻车充电模式。

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国内外企业在DHT产品上的技术演进趋势主要是通过多种模式和多个档位的切换,将车辆运行模式作具有显著特征的区分,同时利用模式之间的优势互补,以实现系统总体的最优效率。相信未来DHT产品通过模块化、系列化、家族化设计方式大幅降低成本后,多档位多模式的技术方向将得到进一步深化和发展。

观点5:混动能量管理系统如何更智能

对于混动能量管理系统,自适应能量管理技术将进一步体现多种控制算法结合使用以及多种信息的融合使用,具有智能网联功能的自适应能量管理系统已进入产品化初期阶段。

基于规则的确定门限和模糊逻辑的混动控制策略仍占据很大的应用比例,其实用性强,但对于复杂工况的适应能力较差,同时当前混动能量管理系统多针对特定的工况和使用场景进行优化标定,且控制算法无法较好的适应用户个星辉注册【QQ223345】性化的复杂工况,因而导致实际使用工况下有能效偏差。

随着汽车电子电气架构跨越式发展和汽车智能网络化技术的应用,整车控制系统计算和信息通讯能力飞速提高,更多基于高级规则策略、全局和实时优化以及人工智能算法的能量管理控制策略得以更好的实现,并已具备了实现智能网联化能量管理策略的基础条件,具有智能网联功能的自适应能量管理系统已进入产品化初期阶段,2019年底上汽荣威率先投入产品化应用的IEM(智能能量管理)系统已可实现15%以上的能效提高。

未来自适应能量管理技术一方面将体现在多种控制算法的结合使用,根据每种算法特性进行优化组合、取长补短,推动实现能量管理策略最优性、实时性、鲁棒性等多优化目标。

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另一方面体现在多种信息的融合使用,依托智能网联技术,可实现基于行驶场景大数据+AI云计算平台+C-V2X的智能网联的能量管理系统,其可根据导航和车辆自带传感器等提供的实时环境信息并结合驾驶员操作风格,减小控制系统的不确定性,自适应选择最适合动力系统运行模式、能量回收强度等,最大限度的优化整车运行的系统效率。

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观点6:新产品新技术彰显国内发展趋势

比亚迪回归“初心”,EHS电混系统重新定义油电混合动力汽车

新的EHS电混系统采用基础的P1+P3串并联形式,由双电机、双电控、直驱离合器、电机油冷系统、单档减速器组成,并实现了系统的高度集成化,相比第一代双电机系统体积减少30%,重量减少30%。电机采用了扁导线技术,最高效率达到97.5%,效率大于90%以上的高效区占比为90.3%,并采用油冷技术,电机功率密度提高至44.3kW/L,而搭载的比亚迪第四代自主IGBT技术,使电控系统综合效率高达98.5%。配合其骁云-插混专用1.5L高效发动机,实现了亏电状态(B状态)下低于3.8L/100km的超低油耗水平。比亚迪将此套混合动力系统命名为“电混系统”,结合该系统配置的更大功率电机和更大容量电池,不难发现其意图以此重新定义其混合动力汽车,推动混合动力汽车的深度电动化趋势。

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长城发布全新柠檬混动技术平台,具备非常强大的扩展性

长城汽车正式发布了柠檬混动DHT技术,这是一套具有高集成度的油电混动系统,其涵盖了两种动力架构和三套动力总成。

两种动力架构是指混合动力技术上,面对不同的消费需求有,可以应用于HEV油电混动车型,也可以用于PHEV插电混动车型。三套动力总成是在HEV/PHEV两种架构下,有“1.5L+DHT100”和“1.5T+DHT130”的动力总成,同时PHEV架构下,有“1.5T+DHT130+P4”四驱动力总成。HEV系统总功率到180kW,PHEV两驱系统总功率240kW,PHEV四驱的系统总功率更是达到了320kW。

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上汽荣威推出搭载IEM智能能量管理车型,能耗节省15%以上

搭载IEM(Intelligent Energy Management)系统的车型,通过建立HCU混合动力中央控制器与车载智能终端之间的联系,可实现根据车辆行程中的驾驶员操作意图、道路交通信息以及车辆自身状态,对发动机和电机的工作区间、油电消耗分配、电量保持、能量回收强度等状态进行自适应动态调整,以基于不同的实际道路行驶工况,发挥最高的系统工作效率,可实现15%以上的能耗降幅。

实际道路行驶场景中,IEM将根据道路拥堵信息,在道路拥堵和畅通路段分别使用行车充电模式和纯电驱动模式;依据车速预估曲线,智能优化发动机启停控制,更精准的控制发动机运行状态;根据导航信息和前后车距的雷达信息,预估行驶车速变化,控制混动模式切换,避免由于车辆自身状态和驾驶员操作造成的发动机频繁启停或长时间怠速;还可以结合道路信息,对减速工况强度进行智能识别,自动调整合适的制动能量回收强度,实现最大程度的动能回收利用。

结尾

进入2021年,全球混合动力汽车市场尤其是中国和欧洲市场,相信将进入下一个快速增长时期。对于乘用车市场,未来国内混合动力汽车架构形式应构建以串并联形式为主、串联形式为辅的混合动力汽车产品特征,对于如48V轻混等节能过渡技术,还应进一步降低系统成本以实现更广泛的推动应用。对于商用车市场,由于商用车种类繁多,需要重新定义不同商用车车型的使用场景,根据使用场景选择性的推进如48V轻混系统、串联、并联和混联系统在不同车型上的使用。

来源:CAEV电动汽车联盟

编辑: 享受生活

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