【汽车与环境】AVL 乘用车汽油发动机动力系统高级产品经理Hubert FRIEDL:乘用车未来动力驱动系统技术发展方向

盖世汽车综合 2017-12-09

核心提示:2017年汽车与环境创新论坛-盖世直播!

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AVL乘用车汽油发动机动力系统高级产品经理 Hubert FRIEDL

谢谢大家坚持到现在,前面有很多的内容,由我们的讲者来阐述,在我的演讲当中,我觉得可以作为我们上午议程的总结,大家早上所听到的都是非常真实的非常对的,和我们AVL看到的全球趋势是非常一致的,我这个演讲是一个总结,给大家重新的梳理一下目前整车和动力总成未来的趋势。

二氧化碳的降低是所有整车厂商重要的日程,由于边界条件的加重(如WLTP)而导致CO2限制更严格,对于车型来说选择适合它的电气化,也不能忘记新型的内燃机和变速箱,他们还是有很多可以改进的空间。

要降低排放,显然是大家都讨论的话题,大家都知道在欧洲很流行的一种说法,“柴油门”的事件出现以后大家都比较关注真实道路测试的RDE,对环境做到零影响,在任何工况下不需要这样的内燃机对环境产生任何的影响和污染物,这是未来的一个最终目标。这也是为什么有人讨论2030、2040年禁用所有的内燃机。

自动驾驶的功能,现在已经不是特别新颖或者特别潮流的概念了,我们已经知道了自动驾驶,或者高级辅助驾驶确实在一定程度上改变燃油经济性,以及降低环境的污染。逐渐的成为现实,成为大家关注的重点。

这一页上可以看到,在各个市场每个区域都有一些主要的推动因素,在美国车队当中,要降低他们燃油消耗的运动,在美国本身的燃油价格比较低的,对他们的效果不是很明显,特朗普效应,我们会继续等待看法律法规有什么影响,我们面临一些政府和非政府部门对我们的一些要求,我们寻找谁在排放检测当中一直作弊,我们要确保他们真正的做一些干净的技术,而不是作弊。

包括天然气、电能以及燃料电池都是值得关注的新领域。中国的情况比较相似的,有这些新能源汽车的许多法律法规政策,中国国6B的法律法规比预想的来的更早一些,关于RDE法规在中国越来越受到重视,怎么样我们拭目以待。

国6B的法律法规还是比较严苛的,考虑到未来有一些可能面临的挑战,油耗目标有可能进一步变严,颗粒物测量范围变小,RDE是动力总成发展技术的重要驱动力,对汽油机的发展有非常强的促进作用,到明年可能所有汽油机都要加上颗粒物这一项。

对于环境,以前比较容易的,只要放在测试的环境上面,调整一下温度就可以进行相应的测试了。在美国他们早就已经加了一些不同工况的实际测试,放在真实的环境当中,包括郊区道路,包括城市道路等等,有了RDE,在右边这个图,它的工况变得更加复杂,包括道路工况,包括驾驶风格等都被考虑在内,还有环境因素、温度、湿度以及海拔等等,都在RDE的测试环境条件当中存在的。这对于测试条件的变严随着RDE带来的。

RDE带来的最大影响,在过去我们可以看到非常可重复性的测试结果,包括RDETS和WTC,现在有了RDE,RDE我们要完成的路线图,体现在不同的驾驶环境和驾驶风格下达到的排放情况,并且都要满足标准,这对我们来说也是很大的挑战。RDE不仅仅是欧洲的正在讨论的一个话题,将会引入到中国,今天早上我们已经听到了,以及其他的汽车国都会引入RDE。这已经是一个非常明显的趋势了。

当我们看到汽车的总保有量,到2025年还有1亿的内燃机车辆,而且50%都是有一定程度的电气化或者是混动,这对于我们各项节能减排和动力系统的开发具有非常强烈的促进作用。

简单看一下主要的技术,包括什么呢?对于内燃机我们将会有很多的具有涡轮增压的发动机,来更好的满足RDE和其他的这些法律法规的要求,每年都会做技术升级改进,包括排量减排。把它跟其他种类的车结合起来降低排量,当然还包括其他它动力系统组成,也会变得越来越重要。

当我们讲到深蓝色的这一块中混,中混系统的动力将会增加,功率从15千瓦增长到20千瓦到30千瓦,主要是48伏。在成本和功率之间达到平衡,天蓝色的这一块,它的电压还是比较低的,60到75伏,日本会研发出来650伏的技术,插电混动我们究竟需要多少?这个取决于各个城市设置的排放限制,以及各方面的激励政策,补贴政策所影响的。插电的未来不可以去年,但是纯电动车的比例会上升,可能达到10%,甚至20%,我们并不确定会有多少,估计这个不仅仅取决于技术、成本,还要取决于各个国家的补贴政策以及纯电动汽车充电的便利程度等等,还有很多亟待解决的问题。

燃料电池的汽车,现在市场上已经出现了一些车型,我们相信它仍然会保持比较小的一部分市场比例,一直到2025年在特定国家区域当中出现,跟着这个趋势一同出现的有一些新的活动出现,比如说新能源汽车,燃料汽车,对于中混、全混,新能源汽车的复杂度逐渐增加,对于汽车行业来说也是越来越大的挑战。对于我们古老而美好的内燃机系统,主要的挑战就是满足法律排放法规的需求,要达标。总体来说这些都加在一起,就是大幅增加的需求。

我们不能忘记所有的这些,除了在OEM层面作出努力,供应商也要参与其中的,毕竟我们大家所拥有的资源和预算都是有限的。长期来看有一些高成本效益的油耗和二氧化碳的排放方案,包括发动机、变速箱、混动。

这张表当中可以看到,传统2000年发动机的图,尽可能高效的在这片区域内发挥汽车的效能,如果把它放在整车当中,就可以看到,在不同的车辆速度下,它这些具体的WLTC能量需求其实跟BSFC有一些偏差的。也就是说这些点跟蓝色的区域越重合越说明我们的节能减排效果做的比较好。

我们现在做一个比较,把这种自然吸气GDI发动机跟相对比较高级的相比,这些仍然在蓝色区域之外,能够让它更加多的进入理想区域,要使用米勒循环的新技术,通过米勒循环把这个区域,在这个坐标轴上放大,满足这些需求。现在信号比较明确了,图中的区域越大,被排除区域之外的能量需求点越少,绿色的这一块,通过电气化要解决的问题,当我们的内燃机不像左侧这么高级的时候,我们可以轻易的理解到,我们的电气化就需要的更多,满足内燃机发展状况和实际的排放法律法规的差距,由电气化来填补,日本的做法是右边的这种,左边的更像欧洲和中国的混动的想法思路,我觉得理解起来还是比较容易的。

这是目前技术趋势的概括和总结,当然我们主要的还是对于整个发动机和内燃机的优化,其实有很多优化的方向,比如说在可变阀这一块的优化,还有增压的优化,可变压缩比率也是非常有前途的技术,虽然不是说把所有的技术都一口气做下来,而是一步一步的,把我们节能的未来真正的划为现实。

这张是目前的技术趋势,这是在功率和热效率两者之间的关系,这是丰田在维也纳汽车研讨会上呈现的一张PPT,这边看到的是丰田,还有大众和奥迪的一些车的功率情况,绿色的这块,我们认为是短期的目标,丰田奥迪的这个发动机,还有最新上市的一系列的发动机的目标,都是落在绿色的圈里面。也希望把左上角的这一块往右角挪动一些,最后的目标是浅蓝色的区域,是我们想要发展的方向。

从我的角度来说也是表明整个优化的燃烧系统,再加上改善的涡轮机械,还是能够帮助进一步的提高效率。而未来的趋势,未来的方向更加倾向于混合的发动机和结合的过程,这不仅仅只是一个期望,不仅仅是一个梦想,最右上角是F1,F1赛车的发动机目前为止提供最优的效率和升功率平衡的状态,这些发动机都是代表了最高的燃烧性能,当然这不仅仅只是内燃机的功劳,它们能够达到50%热的效能,而我们的目标是效率能够超过50%。

乘用车电气化的路线图,关于混合动力的情况,未来我们看到很多混合动力的应用,我们把这个乘用车分为小型、中型和大型,价格分为入门、中等豪车。混合动力更多的进入入门级价格,中小型的乘用车,而高度集成的电驱动轴到中小型的车。

对于高压全混的发动机,我们可以看到它会更加的向小型车渗透,也向入门车移动,我们在小型车和比较入门级的价格上面有专门的混动的变速箱,进入传统的变速箱系统。同时,我们也有高压全混应用于插电式和混合动力的车型上,和续航里程密切相关的。

大家不要忘了我们的燃料电池的变化,电池的电动车的使用,在这边可以看到,目前我们是250公里,未来的需求会超过400公里,如果你需要提升续航里程,对成本上也会增加很多。

燃料话题,对于燃料电池它是一个科技的问题,我们都是工程师,我们能够解决技术上面的问题。更高一层的担忧,还是基础建设,比如说充电等这样的一些问题的考量。

所有的这些技术都是有成本的,并且基于不同的续航里程,都有不同的成本问题,但是我们认为如果行驶里程大于500公里,插电式混合动力,还有燃料电池,它们的成本将会趋同,并且几乎处在同一水平。

女生们、先生们,我希望能够帮大家挽回一些时间,不想一个字一个字念这个总结了,这个PPT发给主办方了,我要再一次感谢大家的关注,同时也感谢主办方的邀请。


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