【汽车与环境】奇瑞汽车公司总工程师、国家项目总监韩尔樑:混合动力系统技术发展思考和建议

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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奇瑞汽车公司总工程师、国家项目总监、国家“千人计划”特聘专家 韩尔樑

大家下午好,我结合自己的工作经验,这上面的图象都是我参与做的,通用的混合系统不是第一款,第一款还没有上市,没有成立电力混合部门的时候,我们成立了混合动力产品工程部,很快又加了一个电,上面显示的,我们这个叫混合动力系统,比普瑞斯(音)晚2年。左边这个是P2系统,前面加了一个动力分流的设计,后面是我们加的。

刚才徐教授也说了,P2这些代表了比较主流的或者比较高的技术水平,这两个产品,从06年到16年,我们的技术处于什么状态?处于哪些水平?我们进行一些思考。

今天讲的是混合动力技术发展思考及建议,我回国以后承担好几个国家项目,一个是插式混合动力,还有混合动力发动机项目。当初开发的时候碰到哪些难题?我们进行哪些技术攻关?思考一下我们作为一个产品研发下面应该怎么做?谈不上建议跟大家分享一下。

分享一下我们对市场需求的看法,最后介绍一下我们奇瑞混合动力战略联盟,是我们和北汽,还有中国汽车中心,还有八所高校,我们和奔驰宝马也成立一个联盟。

第一个问题就是EMS,每个人的标准不一样,大同小异,意味着供应商要做三次的验证,代价很高,在产业链上有很多可以节省的地方。这是Arizo Ne 油耗达到5.7升,加速时间10.9s。

在这个图上原来1.6的发动机,选择了一个自然吸气的发动机,CVT原来的动力总成1.6配CVT,我们把变流器拿掉了,加上了一个行星齿轮机构,加上旋转变压器,我们这里面还有两个离合器,一个单向的离合器组成一个系统,我们把CVT的ER进行改动,刚才姚教授了“中国心”十佳发动机奖,我们在2016年的时候拿到了“中国心”奖。

这个设计方案好不好?我们销售4000台,采用了动力分流的方案,国内没有一家能够做出这个齿圈的。这些我不做非常多的介绍,艾瑞泽7PHEV工作模式,左下角这个表介绍了7种工作模式,离合器2,单向离合器,加上倒档前进组成,一个是动力分流的输出扭矩,它和电机发动机扭矩的关系。动力树输流输给CVT,CVT进行优化,给发动机优化,我们同时优化了发动机和电机的工作效率。电机的效率在不同的工况下速度扭矩下也是不一样的,实现比较优化的工作方式。

刚刚是混合动力技术发展回顾,这里面有4个离合器,可以实现两个连续变速的工作模式,还可以实现4 Fixed Gears,这是一个支架,太阳能、外齿圈、电机在这个上面,这么一个非常紧凑的组合,这是DHT专门的混合动力项目。不是传统的箱子再进行优化。

为什么要这样做呢?稍微介绍一下它的优点,普锐斯ETV,这个杠杆和新齿轮的直径成相应的关系。艾瑞泽7,我们采用Output Split,我们只有一个电机,发动机在这边,电机在一个齿圈上面,这个地方用别的图代表一下。

两模EVT,看一下它的具体数据,看一下普锐斯,发动机的功率和两个电机加起来的功率,大概是1比1的关系,发动机多大,两个电机多大,尽管电池包没有那么大的功率,电机没有那么大就操作不起来,功率上有一定的关系,这是实际造成的。

福特也是采用同样的技术,它这是0.5的关系,两个60千瓦加起来和发动机的关系,拖车的重量,能够拖3500镑。电机小成本下降了,还有一个更大的好处,当时通用改成这个方案,普锐斯只有这款车可以,它的形状很特别,不是所有车都可以用,为了动力总成造一个车,用这个动力总成的都可以放进去,它更小,它平台化,动力总成开发出来以后,只要是这个动力总成范围的车都可以用。

我们总结一下,时间过的很快,当时我们进行了哪些技术的攻关?

第一个问题,我们上车以后很快就断了,通用想了很多的办法,把这个车这样设计那样设计都没有解决,我们看了一下普锐斯的,做了一些非线性的设计,最后解决了问题,我们做了动态电机的扭矩,这个地方起步的时候有间隙,间隙合上,各个车的动态,因为制造的不一致,一辆车行,其他的车不行,不光把做法做成功了,还有标定,开盘它一个输入,最后把标定拿出来。从HCU到MCU,通用都要采取特殊的办法才能取得高速的响应。

效率模型参数化和工作点优化算法,在线实时,现在两个电机,现在还有一个发动机,互相扭矩之间都可以进行平衡,优化非常的复杂。非在线的时候,拿到车上每秒钟要算几十次,当时也是很大的挑战,模型转化,EVT,还有EVT在什么速度下可以连续变速,还是在哪个档下把它算出来。

功能安全和故障诊断的验证平台开发,这个车子完全可以做到,因为它电机直接驱动的,必须进行验证以后才可以,涉及到软件变更的很快,经常变一下,我们有上百个都要重新验证,工作量非常大。我们搞了一个自动化的变动平台。

离合器到离合器的换挡,液压控制,这个也有很大的冲击感,这个标定的工作量很大,对离合器的流量,控制油泵,油进去多少,它进去流量的多少,离合器的位置、温度各方面都有很大的关系,而且车到车也不一样,这个标定也是很花时间,我们搞了一个RLM,本来在道路上,我们现在到塔架上进行标定,必须把整个的工况都优化起来。

电机的温度,每一年都是不一样的,电机过热保护太早,做不了很多事,保护得晚肯定烧掉,当时我们装很多的传感器,建立14个温度模型,在每个时刻我们最高的温度点是多少,这也是一个简单的,我经历过的技术难点。

对于产品研发现在回想一下有什么思考的?混合动力技术,丰田很早以前就一直说,混合动力是纯电动插混合动力,包括燃料电池的核心技术关键技术的平台,丰田一直这样的,包括燃料电池,其实做纯电动很简单,很强的插电式,把发动机拿掉,一个电机就是纯电动,很容易,包括燃料电池也要借助于这些技术。

动力分流代表了目前DHT的最复杂技术,集成AT和电驱动技术,2006 ZMH Yukon仍先进与2016艾瑞泽7E,设计、控制策略,自动化验证,路试析标定。

纯电动可以做大,但是很难做强,纯电动的含金量太少,电机的技术是一回事,电池是另外一回事,看看需要参加的团队,如果大家都是做纯电动的,电池有几家生产厂商,需要的人力,相对来说比这个技术小得多,我们要开发一个潜艇,开发一个航空设备,混合动力变速箱都可以做贡献,如果纯电动缺少很多能力。

从战略规划上和流程上,这样做对不对,大家可以评论,通用当时的战略性很强,包括宝马、奔驰都是一起加入的,市场很小,这是一个战略,他们知道产量还小,对于混合动力的投入不亚于变速箱发动机,战略性非常强,自动的资源配备,混合动力部门能够拉动发动机。这样做的时候我觉得企业文化比较先进的,大家配合比较好。

市场和需求展望,如果是80公里的话能够满足90%的人日常的需要,纯电动驾驶的需求。这张图在2030年之前,虽然都要走电气化了,发动机的技术还是占大多数,纯电动的还是燃料电池的比例,各种预测来说还是比较小的。

市场需求来说,纯电动功能太多,开出去有纯电的,有充电桩的,都很喜欢用的模式,纯电动一定要比传统车还要好,这样的话是一个重要的反馈。混合动力技术,大家还是比较喜欢,我们的领导有一个纯电动,有混合动力,放弃这个车子他不愿意,虽然可以换纯电动,到合肥、南京了,换纯电动一点问题没有,混合动力大家还是喜欢,我们做产品的时候能不能变成钱,变成一个价位定位,PHEV可以当EV使用,大家希望我付了钱多了,不能给我一个使用起来更差的东西。

混合动力战略不做重点介绍了,也是借鉴了通用的经验,我们申请国家项目的时候,我们和北汽联合起来拿到一个技术,很多东西可以共享,我们和供应商一起来做肯定有很多的好处,不光是分担开发成本,因为这些大的系统开发需要供应商的支持。

混合度越强,有效热效率越高。这是目前市场的状态,自然吸气丰田已经超过了40%的人,但是我们还没有达到40%的人。

高效热力学循环,阿特金森(自然吸气)今天姚春德已经讲过了。时间差不多了,不做介绍了。

稍微总结一下,我们认为混合动力技术还是非常关键的技术,把这些做好了,做纯电动插电还是燃料电池都是很好的基础,要纯电动也给你,没有雾霾也行。

怎么样变成一个市场定位?大家现在都不是买最便宜的车了,买一定品牌的车,做强新能源技术我们还是面临很大的挑战,怎么做?国企有一些体制上面的东西需要克服,我们要瞄准世界先进水平。

谢谢大家。  


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