混動才是真正路線!國際變速器大會見聞
還記得董小姐上個月在央視財(cái)經(jīng)說的話嗎?在談?wù)撍龑χ圃鞓I(yè)的看法時,她提到了中國汽車的話題。在節(jié)目中,她直言不諱地表達(dá)了對中國汽車工業(yè)的不滿,還提到“中國汽車有點(diǎn)以次充好?!边@一說法一經(jīng)曝光,就在網(wǎng)上引起了熱議,甚至汽車行業(yè)的人都“反擊”了。我個人之前也走訪和采訪過很多本土的汽車公司,因?yàn)槠囆袠I(yè)是一個大集合,我只能說某一個子集表現(xiàn)不錯,尤其是在目前成本壓力這么大的環(huán)境下,如果產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)優(yōu)勢得到保證,那就是一個大問題;另一方面,本周電動車事故頻發(fā)也給我們帶來了很大的困惑?,F(xiàn)階段電驅(qū)的路線真的適合嗎?未來會如何發(fā)展?帶著這些問題,我來到了TMC大會。在這次國內(nèi)頂級的傳動技術(shù)研討會上,我的問題似乎有了一些答案,但從學(xué)者們的認(rèn)真討論來看,“危機(jī)”似乎只是冰山一角...
文章開頭,我們將安利下一個TMC送給你家的網(wǎng)友。這是由中國汽車工程學(xué)會主辦的汽車傳動與驅(qū)動技術(shù)國際研討會,今年已經(jīng)是第11屆了。與其他峰會不同,TMC由學(xué)者和技術(shù)人員“扮演”,現(xiàn)場會有來自國內(nèi)外的各種供應(yīng)商。如果有機(jī)會參與,將是了解國內(nèi)變速器研發(fā)及相關(guān)行業(yè)的好機(jī)會。
簡單介紹了一下TMC,不過還是言歸正傳吧。我總結(jié)了這次會議的幾個主要技術(shù)要點(diǎn)和趨勢特征?;蛟S這些內(nèi)容可以幫助我們揭開當(dāng)前行業(yè)的一些迷霧,讓我們更好地了解中國汽車行業(yè)的現(xiàn)狀。
◆工程專家的靈魂拷問——現(xiàn)階段純電氣化真的可行嗎?
去年,在經(jīng)歷了28年的正增長之后,中國汽車行業(yè)迎來了第一次負(fù)增長。從一些外界國家的宣傳來看,似乎中國汽車市場正在走下坡路。但長期來看,中國汽車市場依然后勁十足,發(fā)展很大空,比如新能源汽車,比如電驅(qū)動等。
我們知道,中國開始制造新能源汽車的時間比較早,市場份額也比較大。但從技術(shù)角度來看,我國自主品牌新能源汽車在整體技術(shù)水平上與國外還有一定差距。
首先,電池組中單體電池很多,電芯供應(yīng)商也有混合,整車廠商和BMS開發(fā)商也有混合,那些新動力團(tuán)隊(duì)能比特斯拉蔚來更好嗎?他們用的電池能比松下更完美嗎?如何保證幾千塊單體電池的一致性?偏差應(yīng)該控制在多少?三年后,五年后,車企如何保證幾千塊單體電池衰減一致?如何找出不一致的單體?這些都是急需告訴消費(fèi)者的問題。
的確,比亞迪、當(dāng)代安普瑞斯科技有限公司等中國企業(yè)擁有非常雄厚的電池技術(shù)儲備和出貨量。說到我上面提到的“子集”問題,可能有一些看似強(qiáng)大的子集,但放入大集合中就沒有那么突出了。所謂木桶效應(yīng)中的最短板是限制發(fā)展的終極因素,在汽車領(lǐng)域也同樣適用。
除了電池,芯片也是個大問題。是的,另一個芯片。這里的芯片主要涉及電驅(qū)動和主控,應(yīng)用范圍包括純電動汽車和混合動力汽車。
除了芯片和電機(jī)的問題,其實(shí)國內(nèi)供應(yīng)商在電機(jī)方面的實(shí)力并沒有下降太多,但是國產(chǎn)電機(jī)的發(fā)展相對簡單。國內(nèi)新能源汽車基本都是永磁同步電機(jī),國外同步電機(jī)從感應(yīng)電機(jī)到永磁同步電機(jī),稀土和無稀土同步電機(jī)都在研究中,國外也在開發(fā)軸向子彈頭電機(jī)。
但是電機(jī)控制器的效果差距很大。芯片和控制軟件,我們的系統(tǒng)架構(gòu),我們的功能安全和我們的控制軟件,和國外的先進(jìn)水平還有很大的差距。
接下來是整個傳動系統(tǒng)的發(fā)展,基本上是朝著低噪音、高效率、高速度的方向發(fā)展。在傳輸方面,國內(nèi)外的對比,首先在系統(tǒng)方面,基本上差距還是在速度和NVH方面。NEDC效率和噪聲效率都不比國外落后多少??戳悴考用妫绕涫歉咚佥S承、油封、電磁閥、濕式雙離合模塊和控制器,基本都是國外產(chǎn)品。
當(dāng)然,在傳動方面,國內(nèi)各車企和供應(yīng)商的投入值得肯定。比如比亞迪、SAIC、萬里揚(yáng)、盛瑞等。都有相關(guān)的電驅(qū)動產(chǎn)品。我只說有極其核心的零件需要購買。
在這一點(diǎn)上,我認(rèn)為每個人其實(shí)都可以對新能源汽車的現(xiàn)狀做出判斷。綜上所述,國內(nèi)實(shí)力強(qiáng)大的OEM和供應(yīng)商已經(jīng)完成了技術(shù)和產(chǎn)品的布局,但大部分核心零部件仍掌握在國外供應(yīng)商手中。在這個全球化的市場環(huán)境下,這樣的現(xiàn)狀是好是壞很難說,但俗話說“手里有糧,心里不慌?!被蛟S只有真正掌握了核心制造技術(shù),才能擁有更重的話語權(quán),更有競爭力。
下一個問題:既然對純電動汽車有這么多限制,那么現(xiàn)階段既能滿足排放又能讓車企順利發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)是什么?答案顯然是明確的——混血,尤其是PHEV。
首先需要注意的是,大部分與會者一致認(rèn)為混動是目前的發(fā)展路線。事實(shí)上,市場的變化和補(bǔ)貼政策的不確定性,使得每一個政策企業(yè)都不敢忽視技術(shù)路線的選擇,沒有一家企業(yè)能夠明確表態(tài)未來只會選擇一條技術(shù)路線。國內(nèi)很多車企都在為HEV和PHEV持有技術(shù)儲備,但只是因?yàn)槿毡疽呀?jīng)形成了一條完整龐大的HEV研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈,所以在國內(nèi)關(guān)于HEV的宣傳并不多,更多的是在PHEV。PHEV和混合動力汽車是基于傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)的解決方案。我們認(rèn)為將P0開發(fā)到P4并將其結(jié)合起來是研發(fā)的重點(diǎn)
◆雙速變速箱和多速變速箱才是真正的趨勢。
高速化、系統(tǒng)集成化和多擋化是實(shí)現(xiàn)電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)小型化、輕量化、高效率和低成本的有效途徑。除了上面提到的高速電機(jī),中國廠商普遍布局多速變速器,包括電子CVT在內(nèi)的概念也開始出現(xiàn)。
根據(jù)博世的調(diào)查和預(yù)測,到2030年,每5輛新車中就會有一輛電動車,這無疑會對變速器的發(fā)展產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響,適合新能源汽車的變速器的研發(fā)必然會成為現(xiàn)實(shí)。目前新能源汽車以單擋為主,多擋是趨勢,這里的多擋還會繼續(xù)增加。
目前,單速變速器在舒適性和噪音方面實(shí)際上沒有太大的問題,但是隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高,單速變速器的動態(tài)性能和速度范圍的表現(xiàn)會不盡如人意。一般來說,單速變速器的最大速度不能滿足電機(jī)轉(zhuǎn)速的要求,而不能滿足電機(jī)功率的要求。當(dāng)單速變速器不能滿足需求時,雙速變速器開始出現(xiàn)。
雙速變速器的爬坡能力和最大速度都能很好的實(shí)現(xiàn),隨之而來的就是換擋邏輯的問題。對于雙速變速器來說,需要選擇中高速換擋的時機(jī),可能是平穩(wěn)行駛或者加速時。這個時候就要考慮如何管理這個班次。同時,一、二擋的切換邏輯也很重要,直接影響乘坐舒適性。我們應(yīng)該知道,電動汽車的一大特點(diǎn)就是乘坐舒適性。
雙速變速器的裝配結(jié)構(gòu)和換擋技術(shù)也非常獨(dú)特。目前市面上的總成一般有三種,分別是AMT配置、AT配置和雙電機(jī)配置。
AMT配置的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,性價比高;第二AT配置換擋品質(zhì)高,無換擋中斷;最后一種是雙電機(jī)配置,目前許多原始設(shè)備制造商正在研究這種配置,例如SAIC。這種雙速變速器沒有換檔中斷,效率高。與上述三種類型相對應(yīng)的換擋技術(shù)是先進(jìn)的電磁齒離合器、東川的非同步環(huán)形換擋和DCC動態(tài)可控離合器。這些路線各有利弊,誰也不知道誰能笑到最后。
目前,雙速變速器實(shí)際上已經(jīng)量產(chǎn),大部分安裝在高性能車輛上,例如插電式混合動力寶馬i8(查成交價|參配|優(yōu)惠政策),它在前軸集成了GKN的雙速減速器。該系統(tǒng)為其帶來了出色的加速性能,純電動模式下可達(dá)250公里/小時。
舍弗勒的雙速變速箱也是現(xiàn)階段的明星產(chǎn)品。這套集電機(jī)、減速齒輪組、差速器、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)于一體的電驅(qū)動系統(tǒng),可以完成純電驅(qū)動和制動能量回收的功能。目前長安CS75(查成交價|參配|優(yōu)惠政策) PHEV和WEY P8(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)都有配備。
目前我們看到的這些量產(chǎn)的雙速變速器都是國外供應(yīng)商的產(chǎn)品,SAIC、比亞迪、萬里揚(yáng)也有相關(guān)技術(shù)的儲備。不過具體的雙速技術(shù)路線我們還在探索中。
除了雙速變速器,電動汽車用CVT也是一個發(fā)展方向。目前,博世已完成相關(guān)研究。根據(jù)博世的研究,他們認(rèn)為使用CVT可以降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速,增加低檔位的扭矩,CVT固有的舒適性也可以避免雙速變速箱的頓挫。此外,采用CVT和電機(jī)相結(jié)合的方式,可以在同等動力性能下選擇功率更低的電機(jī)。CVT在成本方面也有不錯的表現(xiàn),因?yàn)檠永m(xù)了傳統(tǒng)CVT的結(jié)構(gòu),所以結(jié)構(gòu)變化不大,最重要的是速比較大,為電機(jī)小型化提供了空的空間。
萬里揚(yáng)甚至展示了自己的電動汽車CVT原型。它的代號是E-CVT280,是一款完全適應(yīng)電驅(qū)動的變速箱。他們認(rèn)為電驅(qū)動的應(yīng)用可以大大降低電機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速,有效減少電機(jī)材料的應(yīng)用,降低軸承精度,降低電機(jī)成本。電機(jī)轉(zhuǎn)矩和速度的大幅降低可以有效降低對控制器的需求,降低成本。
從博世和萬里揚(yáng)的分析來看,電驅(qū)動CVT似乎也是未來很有前途的發(fā)展方向,但不可否認(rèn)的是存在幾個問題。首先,無級變速器承受扭矩。我覺得有必要配小電機(jī),這和大電機(jī)扭矩過大,CVT承受不了有關(guān)系。第二點(diǎn)是,其實(shí)電機(jī)已經(jīng)有了很好的調(diào)速特性。有必要重復(fù)使用CVT嗎?第三點(diǎn)是效率。這三個問題目前還不得而知。幸運(yùn)的是,萬里揚(yáng)的產(chǎn)品將于今年6月正式發(fā)布。我想我們可以找到答案。
◆48V、集成和散熱、NVH等老式問題依然存在。
如果說以上兩個問題是近年來比較突出的,那么電驅(qū)動系統(tǒng)的集成化、高速化所面臨的冷卻、潤滑、NVH噪聲、功能安全等問題,則是傳動系統(tǒng)電氣化所面臨的新的巨大挑戰(zhàn),尤其是在仿真、安全、穩(wěn)定等方面,都需要全行業(yè)的共同努力才能克服困難。
48V是一個有吸引力的選擇,具有低成本和高繼承性,以合理的成本降低油耗。之前參觀過很多商用車品牌。比如江淮商用車已經(jīng)上市了自己的48V微混商用車。對于乘用車,很多企業(yè)已經(jīng)開發(fā)了48V P2配置和高壓PHEV系統(tǒng)擴(kuò)容方案,但在平臺化、系統(tǒng)加速性能和穩(wěn)定性方面仍需進(jìn)一步創(chuàng)新和突破。此外,BSG汽車在中國也需要加強(qiáng)。目前量產(chǎn)車型使用的BSG電機(jī)大部分都是法雷奧產(chǎn)品,購買法雷奧電機(jī)最重要的因素就是電機(jī)的控制模塊。國內(nèi)廠商有能力生產(chǎn)BSG電機(jī),但軟件控制模塊總是難以修復(fù)。
編輯點(diǎn)評:中國汽車行業(yè)起步晚,沉淀少。如今,隨著技術(shù)迭代越來越快,它面臨著許多挑戰(zhàn),尤其是在傳輸領(lǐng)域。去年,我訪問了萬里揚(yáng),第一次真正了解到國內(nèi)輸電行業(yè)的困難。從最基礎(chǔ)的鑄造行業(yè)到閥體和線束,都承受著國外企業(yè)的強(qiáng)大壓力。然而,仍有許多汽車人在不懈努力。當(dāng)我們剛剛變好的時候,電氣化又來了,這無疑給我們中國汽車行業(yè)帶來了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),因?yàn)槲覀冊谲浖托酒矫娑歼€很薄弱。所以,未來的中國汽車企業(yè)和供應(yīng)商依然充滿障礙,但無論未來中國汽車企業(yè)走聯(lián)盟還是其他道路,我們都不能放棄,腳踏實(shí)地做事,這樣才能真正發(fā)展。
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