李红志:后补贴时代新能源商用车动力技术路线分析

  • 2018年09月27日 15:41

苏州绿控传动科技有限公司研究院常务副院长  李红志

大家好,我汇报的主题是“新能源商用车动力技术路线分析”,我从下面四个方面来给大家做一个介绍。 第一,新能源商用车现状和发展趋势。过去几年中国的新能源汽车发展的非常好,其中从2014年我国的新能源汽车就进入了爆发性增长,主要是国家政策的大力支持和刺激,其中几个关键的推动力,一个国家产业政策,第二个就是国家以及地方的补贴,还有限购限行的政策。今年年初就已经有了很大的补贴下降,到2020年的时候就要完全退出,现阶段基本上是一个稳步的发展,并且低端的产能已经开始复兴,因为补贴的下降今年对于客车这块影响特别明显,所以18年上半年因为有引流过渡期,到6月中旬截止,上半年新能源客车比上半年有所增长,但是到6、7月份有所下滑。但是从总的趋势来看,车子发展新能源的驱动力逐渐从市场驱动转向市场,从政策驱动转向市场推动。第二在世界范围内,新能源趋势大势所趋。第三个本身车辆智能化也需要电动化作为一个基础。
    总体商用车新能源这一块还是会增长,因为像政策驱动技术逐渐成熟成本下降以及市场接受度的提升,这样几个因素导致即使补贴下降也不会阻碍大趋势的变化,但是会影响短期的增长率。补贴退出之后,新能源客车里面纯电为主的情况不会发生改变,随着电池价格的下降,一切有利于纯电动的电量。另外在滚动的动力系统,我们认为不会有太大的变化。另外新能源的货车会根据不同的车型以及不同的用户需求而产生比较大的差异。客车这一块主要的一些特征就是纯电的公交车的客车会继续发展,占比会逐渐提高,主要有以下几个要素。
    第一个经过几年的发展,纯电动车的客车品质大幅度提升,使用感受也比较好,另外电池动力系统成本下降,还有充电设施的完善以及纯电动客车使用上的对司机和乘客的友好性,像里程交替这块,以及实际使用中用电的成本比用油的成本降低。另外像货车的一些机会,某一些车型上,比如4.5吨以下的室内物流车,还有特殊用途的车辆,因为我们认为1.5—4.5吨室内的物流车会比较多的用充电,4.5—4.8会部分用纯电,大部分用燃油车。货车这块前几年发展最多的就是纯电动物流,主要是几个原因,快递业发展大量的小电瓶车被纯物流替代了,另外就是纯电动物流车的权限问题,还有就是成本下降,纯电动车的运营成本过低,这是它的优势。纯电混动和混动车,它的运营能耗成本是不一样的,像我们用比较典型的分析,纯电是在比较低的吨位情况下是比较有运营成本优势,混动在比较高的情况下有比较高的优势,最终对比结果来看,10吨以下基本上纯电相对有优势一些,18吨以上混动更有优势一些。混动不改变使用方式,可以通用节油和提升运营效率获得用户的认可,另外混动化之后动力提升,原来10个小时的里程可能会缩短到9个小时,这也是一个很大的竞争力。另外动力性这块,现在重卡都在发展,因为它需要更高的运营效果,比如像高速上超车,原来车速可能在65—75,如果你的平均车速能提升到75—85,价格成本也会降低,运营效率提升对整个物流的效果也会提升。另外500马力的发动机加上混动会到800马力,这种干线牵引从70—100公里在高速上挺常见的,400马力、500马力的发动机差异是非常大的。
    第二,纯电动系统发展的需求。纯电动车辆对系统有三个比较关键的指标,第一成本下降,第二重量下降,第三效率提升,电机的大小重量这块基本上很难有大幅度的提升了。减变速箱,扭矩降低之后电机的重量成本都会大幅下降,即使加上了减变速箱动力成本这块会有比较明显的空间,如果用减变速箱电机的重量会大幅下降。另外效率这块,减变速箱本身传递能量的时候有一个损耗,虽然变速箱这块可以调节电力的工作点,但是整体来讲,尤其在客车、货车里面直驱的车辆,乘用车会有减速,大车减变速箱效率这块没有太多的改变,基本上认为减速箱会降一些,变速箱持平或者略高一些,减变速箱跟直驱相比成本质量会有比较明显的优势。电驱桥最终的成本会更低,因为相对来说它减少了零部件,所以实现批量的应用之后综合的成本电驱桥会优于前面的方案。另外就是电驱桥在效率方面也会有比较明显的优势,我们经过分析在城市公交情况下如果逐减效率能提升1%,实际上整车的能耗大概可以降低2.3%、2.4%,这样效率的提升还是非常明显的,能耗的降低大概降低7—10个百分点,所以在提升效率方面电驱桥的提升空间也是比较明显。
    所以综合以上分析,直驱方案在满足未来需求方面提升空间比较有限,但是效率方面不会有提升,但是电驱桥效率方面会有所提升,所以直驱到减变速箱方案到电驱桥方案,电驱桥属于高速的电机加上减变速箱,把它们集成到桥上。另外电驱桥大家会担心会有簧下增压的问题,这个避免不了,我们可以通过一些方式,比如通过高速级的减速机构,让电机控制在比较小的范围内,常规桥的重量大概只有1吨重,电机桥大概会有1吨—1.1吨,所以增加的重量比较小。另外未来几年纯电动的商用车还是以城市内运营为主,城市内道路条件较好,簧下质量不会成为制约电驱桥的关键因素。纯电动的客车早期也是直驱电机为主,现在带变速箱方案也是逐步提升它的占有率。在比较小的车型上已经实现了从直驱到电驱桥的转变,6—8吨有这个转速直驱是完全涵盖不住的,18吨以上的没见过有直驱电机的方案。动力总总成的发展趋势上,一个是高速化,一个集成化,高速化的趋势在乘用车上非常明显,因为转速的提升并不增加太多的成本,扭矩的下降对成本的下降是非常明显的。商用车领域高速化也是一个必然的趋势,另外高速化明显降低了成本和质量。集成化这块不同的动力系统其实都是电机控制器、减变速箱,搭起来之后就增加了一些连接,后面随着各个模块的成熟以及集成的提升,现在逐渐变成三合一、五合一,像电驱桥上面的集成化的组成,肯定是电机的减速变速箱和桥结合到一起,高压和dcac、dcdc、pdu集成在一起。
    混动的动力系统技术路线,很多客车上考虑的是经济性,重卡除了经济性还有动力性方向也都非常重要,当然不是说客车动力性不重要,但是相对来说可靠性和动力性在客车上已经做的能满足这种要求。无补贴之后,从插电混动到混动的变化,其实主要从使用角度的方便性考虑。混动的构型里面,如果只有一个电机肯定有p1、p2、p3、p4、ps这样几种方式,混动客车技术路线经过这么多年的竞争淘汰之后生下来主要有四个,一个isg直驱混联,有变速箱可以分成三种,p2、p2+p3、p1+p3,现在现存的主要有这四种方案,这四种构型都是经过了很长时间的市场竞争,它们在各自的车型下各有各的优势。
    重卡这块经济性方面,从成本角度混动重卡肯定会以普通的为主,基本不会用插电方式,从节能的角度有四个途径,第一从电机起步,第二发动机的怠速停机,第三发动机工作点优化,第四是制动能量回收。重卡这块我们分析有不同的构型,串联的构型也是一个比较典型的方式,但是目前的这种车型比较少见,但是我们认为在重卡领域里面,可能一些比较特殊的重卡,尤其像发动机长时间低负荷工作的重卡,总体的动量要求比较低,但是偶尔需要大的驱动力,所以用串联性的方式也是比较合理的。p0、p1总体上接近电机仪,要么放前面,要么放后面,电机也比较小,增加成本也不高,跟原来相比略有改善的这样一个方式,也会有一定的市场。p2从国外来说在重卡上也是非常典型、非常主流的一个方式,因为它是属于完全实现了混动的各方面的功能,包括纯电的起步、加速处理等等一系列的过程,同时对整车的改动不是特别大,还有它的可靠性这块,因为还是有发动机还有自动变速箱,即使电机不能工作,对整车来讲,整车还是可以走的,这是p2在混动重卡上一个非常明显的优势。另外从国外的混动重卡应用型来看,沃尔沃、奔驰基本上都是p2为主。p3、p4电机如果想带动整车必须要用非常大的电机,整车比较重,所以p3、p4不是太有竞争力的方式。
    混动的动力系统我们认为也是一个逐步推进的过程,比如以p2为主的,它会是一个逐步推进的过程,短期内p0、p1方案也会有用,另外部分特定的场景下会采用其他的构想,这是对于不同重卡的一个判断。另外我们分析了一下p2构型典型的情况,比如像一个渣土车来回相当于一个满载,一个空载,用p2的构型,没有太多的调整情况下,它就已经可以做做26%的节能。另外加速时间,传统车大概需要30秒,phd约20秒,爬坡能力也会有比较明显的提升,这个是p2构型的一些特点。
    纯电动的产品在生产一代、开发一代、预研一代,生产一代直驱电机dm系列,开发一代是减速箱产品,变速箱产品sted系列,预研一代电驱桥产品,stea系列。这里面就是直驱的和ted系列,减变速箱系列也是不同的型号,因为ted620、940,基本上都是针对4.5吨到4.5吨的车型。sted进一步提高电机的转型,基本上到12000吨,采用大速比两档变速箱,充分发挥变速箱减速增扭的作用。这是sted不同的系列,包括1600、3000,都是输出扭矩。电驱桥肯定还是会配减速箱、变速箱,结构紧凑才能效率更高。这是3吨—5.5吨的中央电驱桥,还有9吨和13吨的中央电驱桥。混动产品,现在生产的客车版phd系列产品基于5—6挡amt并联,开发一代重卡版8—12党phd系列。我的汇报就到这里,谢谢大家!

(根据现场速记整理,未经本人审阅)

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