【汽车与环境】上海理工特聘教授苏林:中国汽车企业在热管理方面所面临的技术挑战

盖世汽车综合 2017-12-9 17:49:07

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上海理工大学特聘教授、国家“千人计划”特聘专家 苏林

前面几位专家都是从主机厂、从整车考虑热管理,我这边从另外一个角度,从零部件供应商怎么配合主机厂一起来解决这些热管理的问题,主要是谈谈怎么在技术领域里面配合主机厂把热管理这个事情做好。

技术和挑战:

首先来讲一下设计指标,在中国相对来讲,和国外相比我们的零部件供应商跟主机厂的配合上,相对来讲有一定的差距,主机厂上汽是比较先进的,很多自主品牌定义这个热符合的时候,很多还是不清楚的,定这个要求的时候,我在国外跟丰田一起做开发的时候,我们一共花5年的时间开发一个产品,因为我们是第一次合作,头两年就是定要求,怎么做这个东西?这是非常重要的,考虑指标的时候,一方面要考虑主机厂对热管理的要求,还有一个方面考虑供应商这边,他的产品以及他对热管理来讲,怎么样去满足要求?怎么样做一些具体的东西?这是非常重要的问题。

首先要考虑他的数据、数据库以及工况,如果是空调就要考虑舒适度,如果是发动机冷却,怎么把热管理做的更好?竞争车型肯定要考虑的,整个技术趋势,特别是在节能减排方面一定要考虑清楚,作为一个统一的标准,也许这个指标刚刚开始不是很确定,如果不是很确定的话,最后要达到大家都认为的好的效果,通过设定一个指标把这个指标做起来。

从观念上来讲,举一个比较简单的例子,作为空调,作为热管理,因为现在来讲节能减排,本身来讲要排放降低,肯定要负载要降低,以前设计一个空调,设计舒适性都要考虑整车,把负荷算出来,然后加一个安全系数,作为整个热管理、热负荷的要求。如果我们改变管理,我们用环保的管理考虑的话,我这个车里面只有一个乘员,现在各种各样的技术都在里面,确定他所需要的热量是多少,作为局部供暖,针对某一个人做制冷或者加热的时候,感觉能够舒适,而不是让空调冷的发抖,或者是很热。从指标要求来讲,把指标降低下来以后,这样的情况下考虑节能减排,不管从整体的设计上还是解决问题的方案上都有本质的差别。指标要求的观念上,我们必须要有所改变,现在都强调绿色环保,在做法上不应该按照以前的高负荷。

原始车型是什么样子?太低或者太高,做一些设计的时候都是考虑以前,我遇到的这个问题,要把这个问题解决,因为本身来讲,我们后面会讲到系统匹配的问题,因为我们对系统匹配不是很清楚,这个时候就意味着我在某一个零部件下放大,想把这个事情解决,一个系统如果不匹配的话,把某一个东西做的特别大,根本达不到效果。

在国外的工作,作为工程师,考虑指标的时候其实从工程的角度上考虑,让工程人员有足够的选择权,这个时候可以根据工程方面的考虑,成本上能够降低,又能够达到要求,又能够最快的把时间做起来。

我们跟自主品牌,跟国内的零部件做的时候,我们主机厂会做一定的系统分析,大部分情况下我们都是把这个系统分解成几个零部件,这个时候不同的零部件供应商一起来做,这个时候对每一个零部件的要求都是过高的要求,如果把这个零部件都做起来,很可能过剩成为20%,每一个零部件没有达到这个效果,其他零部件要求都没有体现出来。要设计的时候,特别是自主品牌,特别是国内的零部件供应商和主机厂配合的时候,大家一起协同做这个事情,有一个零部件供应商能够负责整个系统,使他理解清楚每个零部件对系统的影响,而不是做出来某一个零部件过分设计,其他的零部件达不到要求的情景。

讲到下一个问题,回国做一些设计开发的时候,有好多的情形,做一些事情,不是说按照工程师的想法做到极致,我们做开发的时候,我这个事情到底是怎么回事?原因是什么?在这个基础上要怎么样改进?怎么样做这个东西?有足够的时间做试验,有足够的时间做分析,回到整个系统里面会产生什么影响?很多情况下都是比较急功近利的,要求一个月内拿出来什么结果,如果我们做事情都能够比较好的,从分析怎么样达到要求,把这个零部件设计出来,我们管理的设计效果就会好很多。

另外一个,这是一个空调的例子,很多时候都是空调为自动标的,在这种情况下,当初和丰田一起开发这个产品的时候,我们花了一年半年的时间,因为对空调来说线性开发非常重要。

这里给一个例子,我们在国内给主机厂开发的时候,基本上没有这个机会,我们如果计划的话,比如说我做开发的时候,计划里面有三次的机会,很可能最后做了一次就没有机会做了。事实上我们做这个项目的时候,我们这里计划是重复了3次,根据不同的变量去做这个设计,在我们实际过程当中重复5次,真正要把一个系统设计好,要把一个热管理的事情做好,在整个开发的过程中需要有不断的调试,才能达到比较好的设计效果。

讲另外一个例子,微通道,没有敢放的产品上面用,回到国内,我们只有一个概念,所有的空调厂直接上去,微通道换热器就用了,从换热的效果来讲,一开始有这个样机就达到效果了,包括噪音,包括它表面的温度情况,一直没有解决,这就是有这么一个概念,觉得是可以做的方向,但是没有足够的开发时间,我们这种新技术不会一下子就用起来。在国内有很多的厂家都用上了,噪音以及表面温度的分配,还有很多是需要解决的问题。因为本身我们对新技术的要求,国内也会做很多。

讲到开发,通用对于新产品技术的开发这里不仔细讲了,新产品开发的时候,产品的设计和供应能力,我们都是做了足够的研究才开始用,对于一个新技术来讲,如果没有足够的时间把产品搞清楚,直接用在客户的项目上,很可能各种各样的质量问题都会出来。对国内零部件供应上面来讲,做这个热管理零部件,或者技术开发的时候,这一类型的开发流程,应该是要比较好的,不断的遵守开发流程,而不是把这个开发流程作为一个说法,很多情况下我们向客户推销一个新技术的时候,我们只有一个概念的设计,事实上并没有产品的开发。从一个概念设计到样品,这是很简单的过程,从样品到产品,从产品到商品,能够在市场上应用,事实上有很长的过程,必须把它做起来。

设计质量,碰到过很多问题,我们在国外的话做产品开发,也会经常有客人回头来问问题,我们找问题的时候都会找到这个问题,到底发生在哪里?我们知道问题在哪儿?很多都不是设计上的问题,举个例子产品出去以后,比如说空调管子,加工精度达不大要求,空调里面有冷酶,如果达不到要求,很容易漏掉,不是100%都会漏,3%漏掉的话,在这个设计里面看不出来的,到市场上用了以后,有人反馈过来空调不够冷,如果不了解质量问题,回去第一件事是把我的设计再提高,把蒸发做大一些,冷气做大一些,或者压缩机做大一些,无形当中也是一种浪费。解决设计的问题,质量能够保证以后,这个时候是看设计能不能达到要求,然后继续往下走。

这张图是蛮有意思的,我在上一个民企工作的时候,国外的客户来了以后拿到这个图,他们给国内的厂家讲,什么时候你们的换热器出来以后,能够同时在一张表上出来,你能够理解这个意思就可以了,很多情况下国内把它放一起,保证有足够量的时候,把这个密度增加,我换热量越来越大,在试验台上换出来换热量越来越大,在整车上换热量体现不出来,有可能你换一个觉得有更好的换热效果,实际的应用当中没有达到这个效果,反映不出来换热效果。如果没有基本的概念,以这种方式设计热空调,就达不到这种效果。

CAE分析,不管是整个系统还是某一个部件,真正把它的边界条件设计清楚,对于这个反证分析,跟客户一起开发,知道他实际的应用场景,以及我们做反证分析给出来的条件,不是说做一张好的图给看一下就可以了。

等于空调箱设计的时候,对于空调箱有各种各样的反证分析,零部件本身它的效果能够清楚,我前面讲的换热器一样,一定要知道它的效果本身由于你测试的更换和测试的条件,因为我们做零部件测试的时候,我们要做试验的结果比较,是讲设计改变的时候我对产品的效果有多少影响?整个系统设计的时候,要知道在整个系统工况下是否有这种效果出来,都要比较仔细研究。

试验与验证,前面也讲了,我们一定要清楚,特别是国内的零部件供应商跟整车厂在一起,要清楚零部件的设计和系统的式样,做性能分析的时候,因为我做这个方面的时候,想达到这么一个效果,想知道我的设计改变对我的影响,系统的时候要跟系统的实际情况来做,举个简单的例子,当初作北美的时候,我们做换热器试验的时候,我们给的实际工况的需要4倍,我们做换热器的时候,增加变化的5%到10%,很可能整个换热器增大15%到20%,做这个工况的时候,我们把这个工况放大来理解清楚我们在设计变更的时候换热器的影响。德福和通用分家了,所有的都转到通用了,通用来一个比较年轻的工程师,把这个作为要求,写在换热器的要求里面,如果这个要求放大5倍到10倍,作为一个产品的要求给供应商,供应商做出来的东西,零部件设计时候的要求和系统设计时候的要求不一样的,不管做性能的试验还是可靠性的试验,都是有一定的背景的。如果我们不理解这个背景,不能够把这个背景跟客户有一个共同的理解和沟通,很可能做出来的设计都会是有问题的。

在国内的自主品牌的供应商,如果我们能够掌握工程设计的原则,把一些具体标准设计流程,建立自己的设计流程,包括设计指南,上汽这边也做的非常好,特别是在开发上面,如果这个新产品需要另外的开发,或者有足够的时间理解清楚,这个时候做出来的设计结果得到了热管理的设计效果,那是最好的,一定要有自己的设计手段,要有自己的新技术和专利,没有这些东西永远是跟在国外的供应商后面走。

作为一个要求,作为主机厂来讲,因为他们现在刚刚起步,如果我们有些项目,特别是比较小的项目都是找有合资背景的,有国外背景的,我们的技术在进步,我们真正零部件方面,能够赶上和超过,最后一起共同超过,达到国际先进水平还是有一定距离,因为整个车子的技术竞争是整个生产链的竞争,我代表国内零部件供应商,希望跟国内的主机厂一起开发一个新技术的时候,能够协同作战,一起把这个技术问题解决。

谢谢。


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