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混合動力專家段志輝:高性能價格比混合動力系統

4月26日, 2018第十屆全球汽車產業峰會在北京舉辦, 本次論壇以“創新技術引領產業未來”為主題, 會議期間, 混合動力專家, 國家“千人計畫”特聘專家, 段志輝發表了精彩演講, 演講內容如下:

混合動力專家, 國家“千人計畫”特聘專家, 段志輝

我介紹這個情況是一款先進的混合動力系統, 它主要從兩個角度, 一個是我們看一下現在比較好的混合動力系統, 另外一個也介紹特別設計的混合動力系統。

中國對混合動力的需求是非常急需, 這是《中國製造2025》下面十個重點領域, 就是《節能與新能源汽車技術路線圖》, 大家知道這個東西, 這些圖表是我在技術路線圖上面做的一些收集, 最後我們重要是看這幾個數, 到2020、2025、2030的時候, 中國對混合動力車的需求是360萬輛, 1000多萬輛, 1800萬輛, 現按現在新的規定, 這個值不夠, 可能要400萬輛, 450萬輛。 意味著混合動力變速箱有這麼大需求, 現在一套混合動力變速箱是兩萬塊錢算,

到2025我們需要一千多萬輛混合動力變速箱, 我們現在談的是一個2000億人民幣的市場。

可是我們和巨大需求相比, 去年混合動力大概不到十萬車輛, 而非插電式混合動力2020的時候需要240萬輛, 但是去年國產的非插電混合動力是零, 供需差別太大。

我們看一下混合動力的技術路線, 這些國際上比較主要的, 比較多的採用是兩種, 一種是動力分流, 一種是P2的混合動力。

我們看一下節油能力, 這是從美國的政府一個節油的網站上下載的, 排第一是現代的LONIQ混合動力, 每加侖跑58英里, 長度常規動力車型應該是30英里左右, 他跑到58英里, 第二位還是普銳斯, 大家知道普銳斯是節能標兵, 1997年第一代上市,

20年一直是第一, 去年被超越。

我們拿這兩個來說, 他們倆車型車長車重非常接近, 完全是apple to apple的比較, 實際上現代這款車是一個並聯系統, 是一個P2系統, 從理論上面早就證明並聯系統是最省油的混合動力系統, 過去20年一直沒有一款能夠上市的並聯系統, 來證明這一點, 直到2017年是LONIQ出來之後我真的不比你差, 以前人都說動力分流實際上比P2更省油, , 以前20年一直是這個結論, 現在推翻這個結論, 正式聲明並聯系統是最省油的。 這個系統本來並沒有那麼嚴重, 在2010年的時候大眾的SL出來了, 他的油耗只有2.1升, 是非常小眾奪人, 雙人坐, 重量只有800多公斤, 高度只有這麼高, 非常輕巧, 10萬歐元, 不是大眾車, 所以有人不願意拿它說明問題, 現在LONIQ跟他比,

風阻係數都是0.24, 最上面那部分車長、車寬、車高都是可以比的, 而且從車型上來說, 這是有一個特點, 說這個是韓國人不服輸, 就給你拷貝, 就跟你PK下去, 所以這一點應該是佩服。

他的這邊是一個6DCT, 是32千瓦的電機, 它的整體來說從技術構成上來說, 成本肯定應該也是會比較低的。 我們再看一下, 我們在說起混合動力, 它往前一步發展會是什麼, 我們從這看出來, 豐田有很好的動力分流系統, 但是現在開始在動力分流後面加一個兩檔變速箱, 這是雷克薩斯GS450的車型, 裝到這個車型上。 還整了一個動力分流+4AT也用在雷克薩斯旗艦車, 就是LS這個上面, 那邊是一個混合動力分流加一個四檔變速箱, 那底下四個擋位是怎麼樣實現的。

一個是我們聽說, 豐田在做P2+6AT用在皮卡上面, 從專利上面, 我查到了80多個, 美國80多個專利申請, 就是豐田的, 這種P2的, 我們簡單問一下, 豐田做動力分流是老祖宗, 他還做了動力分流+4AT, 幹嘛還要花那麼大勁做P2+AT, 我們要問這個。 我不回答, 我們把這個問題問到這。

P2混合動力往哪改, 實際上我們不知不覺在說動力分流往哪個方向改, 後面加上變速箱就非常好了, 只要增加一個擋位就可以改善, P2混合動力我們往哪方面改, 這裡列了一些, 增加擋位使得發動機工作的效率更好, 發動機的效率更好, 提高傳動效率, 最好百分之百傳過去, 傳動效率當然減少液壓損耗, 減少能耗元器件, 還有一個電機的扭矩降低, 電機可以做好, 又省一筆錢。 還有一個變速箱沒有電機是一種玩法,有這個電機了是不是有新的玩法,這就是一些改進的思路。增加擋位沒有區別的,AT8、9、10速度往上漲,這些東西用到混合動力上面沒有原則性的困難。混動變速箱條件允許的話就增。

提高傳動效率,傳動效率高的東西多用,以前玩的擅長的如果傳動效率不好的話是不是考慮改改折,從這查到一堆ZF,ZF是AT老行家,誰比ZF做的好沒幾個人敢說,這有8AT、9AT都看到了,我查到40多項專利是和DCT相關,什麼意思,玩AT的老祖宗玩起DCT了,什麼意思,DCT潛力更高,這還是一個開放問題。

減少能力損失,減掉一個離合器就少一個拖拽阻力,離合器鎖死的時候一直泵高壓油維持鎖死狀態,如果把離合器數量減少,這麼大一個離合器和小的離合器產生的能量是不一樣的,變速箱要想辦法減少離合器,縮小離合器。這是ZF的一個專利,懂變速箱的都知道這是一個AT,為什麼把它拎出來,是一個非常不一樣的AT,這些地方在正常AT都是離合器,但是在這變成同步器了,只保留兩個離合器,我們看這邊K1、K2,每一次換檔的時候都是你工作我工作切換著來,這個是什麼概念,不是和DCT概念一樣的,完全就是DCT概念,那麼多離合器就換掉了,用了一個同步器,也就是說他這些東西都會大大的減少,如果做出來,現在做沒做出來不知道,如果做出來的話會比一般的AT好得多。因為我們知道,同步器一摘掉之後阻力非常小。

還有一種剛才說了,你加了電機之後是不是換個玩法,我們這個地方看一看,我這有電機了,是不是還要有大的離合器,或者說有液力變矩器,現在不一定,咱們看看可以有什麼?

這是一種想法,所謂的液力變矩器,這套系統虛線裡面這套系統,能夠解脫電機和發動機之間的耦合,也就是說電機可以直接驅動輪子不影響發動機。它也可以把發動機結合在一塊,這兩個一塊產生力量,把它輸出來動力去驅動,是有動力耦合作用,另外有一個差速傳動,差速傳動是很要命的事情,液力變速器幹這個,DCT也要幹這個,DCT幹不好的時候就把離合器燒掉了,大眾的DCT召回應該是這個地方。這套系統有很好的特性,這是國外一大堆專利上面叫做電力變距器,對照的是液力變距器。

這是一堆專利,專利也查到了七八十個專利,都有發動機,都有一個行星排,都有一個離合器或者同步器,後面有一個變速箱,這個是羅老師介紹我們在奇瑞的時候研發混合動力,這是其熱自主研發的CDT,我們研發了虛線裡面系統,連接方式是這樣。這套系統就是一套電力變距器,這是全世界範圍內首輛量產的電力變距器系統,因為到目前為止還是唯一的。

這個是獲獎的,這個系統實際上能夠集成在電機裡面,軸長是相當於替換到液力變距器,總的長度增加24毫米,這一堆東西把液力變距器換掉,只增加24毫米。獲得“中國心”十佳發動機獎項的評獎。

剛才是介紹了一般的混合動力發展的一種趨勢,現在介紹一款我們新設計的混合動力系統,這是一個混動模組加一個雙輸入的,不要前面的離合器,簡單來說就是這麼一個東西。

經過合理的設計,第一是像P2一樣的特點,第二我們利用行星排的特殊特性和雙輸入變速箱的特性,我們用六對齒輪。6 DCT交給我做混合動力的時候,我們可以實現11到13個擋位元,這套系統對於發動機的扭矩有一個增扭1.5倍的樣子,對於電機有大概將近3倍的增扭,增加扭矩到3倍。這全都是齒輪傳動,離合器只有這兩個,一個制動器一個離合器,都是比較小的,其他全是齒輪傳動,這個效率會比較高。

ETC剛才提到一些優勢它都有,我們省掉大的離合器,滑膜還有液力變距器省掉了,上離合器是省錢的,長短能耗也可能會節省,這時候這個系統換檔的時候發動機和電機一個在驅動,另外一個調同步,實現換檔,而不是靠離合器滑膜換檔,在這個過程中,在換檔的時候是無動力中斷的。

這套系統剛才那套系統不用另外的啟動系統,行駛中啟動發動機都是可以的,行駛中啟動發動機更沒問題,價格都是合適的,我們固定做到390毫米左右。

大概說一下,我這六對齒輪可以實現六個擋位,行星齒輪一些特殊關係,我們可以實現這個,這六個擋位都能實現,還能實現這麼多斜的擋位,什麼意思?縱向座標這是零,縱向座標就是可用的速比,這些點可以實現的速比,這些交錯的線都是可實現的速比,我們這個上面實際上應該是有17個可以用的,可以有13個左右是比較小的速比。

這樣來說,原來的六數DCT相當於把速比範圍擴加到1+n,我們又增加這麼多擋位,相當於每個固定擋位裡面至少塞了一個新的擋位,這是一個固定擋位,這一個固定擋位和這個裡面有這個。這兩個固定擋位裡面塞進去兩個,可能不一定每個都要,可以去掉一個,這個可能就不用了。

我們認為這是一個低成本的東西,這是零部件採購成本,電機系統一套咱們按照大規模生產,到2020或者2025之間的時間,節能與新能源汽車技術路線圖估計著電機要降到五千一套,包括控制器,這個價格豐田早已經達到了。然後大概其變速箱,液壓閥體、加上控制器合起來大概一萬塊錢採購成本,這個系統可能控制在一萬五,如果說電機很貴降不下來,也沒關係,我們依然對別人保持成本優勢。咱們說一個極端的電機成本一萬塊錢,我加一萬,所有的雙電機至少再加一萬,電機越貴對我的相對優勢仍然能保證。

第二三四,機械東西大規模生產之後再降一兩千是完成可能的。我們這個是以一個250牛米的變速箱來說的。

風險這一部分我是做過的,量產的,我們有信心做好,這一塊我們知道的,長城是剛剛做了一個獲獎的,長安做了廣汽做了,吉利做了,而且那些零部件不用你自己做,我們在2014年的時候,和2015年的時候到齒輪廠看,人家就做這些玩意,他是給某某某企業做DCT全套東西,就是齒輪,包括同步器的那些齒輪。

這個系統看上去很嚇人,但是實際上這套系統是比較穩定的,實際上這種專利電力變距器,ZF有50多個,在美國的專利,或者專利申請,其他的就不再多說了,如果有時間可以再談,我的演講講完了,謝謝各位。

敬請關注蓋世汽車“第十屆全球汽車產業峰會”直播專題:

提示:“本文根據發言整理,未經嘉賓審核!”如需轉載,請聯繫尤女士:15121021076

作者:蓋世汽車綜合

還有一個變速箱沒有電機是一種玩法,有這個電機了是不是有新的玩法,這就是一些改進的思路。增加擋位沒有區別的,AT8、9、10速度往上漲,這些東西用到混合動力上面沒有原則性的困難。混動變速箱條件允許的話就增。

提高傳動效率,傳動效率高的東西多用,以前玩的擅長的如果傳動效率不好的話是不是考慮改改折,從這查到一堆ZF,ZF是AT老行家,誰比ZF做的好沒幾個人敢說,這有8AT、9AT都看到了,我查到40多項專利是和DCT相關,什麼意思,玩AT的老祖宗玩起DCT了,什麼意思,DCT潛力更高,這還是一個開放問題。

減少能力損失,減掉一個離合器就少一個拖拽阻力,離合器鎖死的時候一直泵高壓油維持鎖死狀態,如果把離合器數量減少,這麼大一個離合器和小的離合器產生的能量是不一樣的,變速箱要想辦法減少離合器,縮小離合器。這是ZF的一個專利,懂變速箱的都知道這是一個AT,為什麼把它拎出來,是一個非常不一樣的AT,這些地方在正常AT都是離合器,但是在這變成同步器了,只保留兩個離合器,我們看這邊K1、K2,每一次換檔的時候都是你工作我工作切換著來,這個是什麼概念,不是和DCT概念一樣的,完全就是DCT概念,那麼多離合器就換掉了,用了一個同步器,也就是說他這些東西都會大大的減少,如果做出來,現在做沒做出來不知道,如果做出來的話會比一般的AT好得多。因為我們知道,同步器一摘掉之後阻力非常小。

還有一種剛才說了,你加了電機之後是不是換個玩法,我們這個地方看一看,我這有電機了,是不是還要有大的離合器,或者說有液力變矩器,現在不一定,咱們看看可以有什麼?

這是一種想法,所謂的液力變矩器,這套系統虛線裡面這套系統,能夠解脫電機和發動機之間的耦合,也就是說電機可以直接驅動輪子不影響發動機。它也可以把發動機結合在一塊,這兩個一塊產生力量,把它輸出來動力去驅動,是有動力耦合作用,另外有一個差速傳動,差速傳動是很要命的事情,液力變速器幹這個,DCT也要幹這個,DCT幹不好的時候就把離合器燒掉了,大眾的DCT召回應該是這個地方。這套系統有很好的特性,這是國外一大堆專利上面叫做電力變距器,對照的是液力變距器。

這是一堆專利,專利也查到了七八十個專利,都有發動機,都有一個行星排,都有一個離合器或者同步器,後面有一個變速箱,這個是羅老師介紹我們在奇瑞的時候研發混合動力,這是其熱自主研發的CDT,我們研發了虛線裡面系統,連接方式是這樣。這套系統就是一套電力變距器,這是全世界範圍內首輛量產的電力變距器系統,因為到目前為止還是唯一的。

這個是獲獎的,這個系統實際上能夠集成在電機裡面,軸長是相當於替換到液力變距器,總的長度增加24毫米,這一堆東西把液力變距器換掉,只增加24毫米。獲得“中國心”十佳發動機獎項的評獎。

剛才是介紹了一般的混合動力發展的一種趨勢,現在介紹一款我們新設計的混合動力系統,這是一個混動模組加一個雙輸入的,不要前面的離合器,簡單來說就是這麼一個東西。

經過合理的設計,第一是像P2一樣的特點,第二我們利用行星排的特殊特性和雙輸入變速箱的特性,我們用六對齒輪。6 DCT交給我做混合動力的時候,我們可以實現11到13個擋位元,這套系統對於發動機的扭矩有一個增扭1.5倍的樣子,對於電機有大概將近3倍的增扭,增加扭矩到3倍。這全都是齒輪傳動,離合器只有這兩個,一個制動器一個離合器,都是比較小的,其他全是齒輪傳動,這個效率會比較高。

ETC剛才提到一些優勢它都有,我們省掉大的離合器,滑膜還有液力變距器省掉了,上離合器是省錢的,長短能耗也可能會節省,這時候這個系統換檔的時候發動機和電機一個在驅動,另外一個調同步,實現換檔,而不是靠離合器滑膜換檔,在這個過程中,在換檔的時候是無動力中斷的。

這套系統剛才那套系統不用另外的啟動系統,行駛中啟動發動機都是可以的,行駛中啟動發動機更沒問題,價格都是合適的,我們固定做到390毫米左右。

大概說一下,我這六對齒輪可以實現六個擋位,行星齒輪一些特殊關係,我們可以實現這個,這六個擋位都能實現,還能實現這麼多斜的擋位,什麼意思?縱向座標這是零,縱向座標就是可用的速比,這些點可以實現的速比,這些交錯的線都是可實現的速比,我們這個上面實際上應該是有17個可以用的,可以有13個左右是比較小的速比。

這樣來說,原來的六數DCT相當於把速比範圍擴加到1+n,我們又增加這麼多擋位,相當於每個固定擋位裡面至少塞了一個新的擋位,這是一個固定擋位,這一個固定擋位和這個裡面有這個。這兩個固定擋位裡面塞進去兩個,可能不一定每個都要,可以去掉一個,這個可能就不用了。

我們認為這是一個低成本的東西,這是零部件採購成本,電機系統一套咱們按照大規模生產,到2020或者2025之間的時間,節能與新能源汽車技術路線圖估計著電機要降到五千一套,包括控制器,這個價格豐田早已經達到了。然後大概其變速箱,液壓閥體、加上控制器合起來大概一萬塊錢採購成本,這個系統可能控制在一萬五,如果說電機很貴降不下來,也沒關係,我們依然對別人保持成本優勢。咱們說一個極端的電機成本一萬塊錢,我加一萬,所有的雙電機至少再加一萬,電機越貴對我的相對優勢仍然能保證。

第二三四,機械東西大規模生產之後再降一兩千是完成可能的。我們這個是以一個250牛米的變速箱來說的。

風險這一部分我是做過的,量產的,我們有信心做好,這一塊我們知道的,長城是剛剛做了一個獲獎的,長安做了廣汽做了,吉利做了,而且那些零部件不用你自己做,我們在2014年的時候,和2015年的時候到齒輪廠看,人家就做這些玩意,他是給某某某企業做DCT全套東西,就是齒輪,包括同步器的那些齒輪。

這個系統看上去很嚇人,但是實際上這套系統是比較穩定的,實際上這種專利電力變距器,ZF有50多個,在美國的專利,或者專利申請,其他的就不再多說了,如果有時間可以再談,我的演講講完了,謝謝各位。

敬請關注蓋世汽車“第十屆全球汽車產業峰會”直播專題:

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