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2020泰达汽车论坛 |吴坚:广汽集团在第五阶段油耗法规方面的挑战及应对

时间:2020-09-07 12:32:55|来源:|编辑:网络|点击:

9月4日-6日,由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会以及中国汽车报社共同主办的第十六届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛隆重召开。9月6日,在以“以五阶段油耗标准为导向的节能策略”为主题的第二会场中,广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院常务副院长、动力总成技术研发中心主任吴坚发表了精彩演讲。

以下内容为现场演讲实录:

感谢论坛的邀请,非常感谢冯所长的介绍。我是广汽研究院的吴坚。今天准备跟大家分享我们广汽集团在第五阶段油耗法规的一些挑战以及应对。

主要分为四个部分。第一部分主要是一些背景。相信大家也都知道,我们的碳排放目标每年都在加严,中国第五阶段的油耗标准对我们来讲,或者说对所有的厂家来说都是压力山大。

实际上从全球来讲,包括美国、欧洲还有日本,每年对二氧化碳排放的目标也是逐步加严的。我们国家第五阶段的油耗标准将会是二氧化碳排放在94g/km,这样的一个水平,也就是相当于4L/100km这样一个标准。

在未来的几年里,平均每一年的油耗目标下降会达到4%,因此在节能方面,我们每个厂家应该说是任重道远。

作为节能的核心,发动机技术是我们重点考虑的一个对象,对于发动机来说,混动化一定是未来的一个趋势。使用传统动力,要达成2025年的油耗目标,要做传统的动力来讲,它将会超过发动机热效率的瓶颈。从理论分析来说,汽油机的最高热效率瓶颈在50%,如果要达成4L油耗这样的一个目标,必须要对传统的动力总成进行电气化的一些改造,未来我们在热效率方面,还会继续研究和挑战,但是受制于稀燃点火、后处理等技术,未来达成50%热效率这样的一个成本,将会超过传统动力电气化或者是混动化这样的一个水平。

混动技术是我们每个企业要满足油耗法规,保证产品竞争力的一个必由之路。其中,HEV车型更加以双电机技术作为未来的一个节能方案,PHEV它是以动力更强的单电机 多档变速技术这样的一个方案为主。在混动总成开发方面,未来将会有Add-on和DHE DHT两种型式,而且未来DHE DHT会是混动的一个主要技术升级方案,所谓的DHE和DHT就是混动专用发动机和混动专用变速箱的概念。

对混动专用的发动机DHE来说,未来任何一款发动机都很难兼顾普通的驱动和混动需求。混动的专用DHE将会成为未来发展的一个主要方向。DHE的定性将会更高的效率、定工况,要考虑到成本,因此它的结构必须是最简化,以及低成本,还有就是规格化这样的一些技术路线。

共性的技术,就包括了很多,因为要达成DHE的应用场景,我们除了用阿特金森、高压缩比,还包括像双喷射、双VVT、冷却EGR、集成排气岐管等等,所有的这些技术综合在一块,来形成我们DHE这样的一个技术构线。

为了进一步加强高效率和低排放以及混动DHE技术储备,未来我们会在电气化,也就是通过“可变”“可调”实现对发动机实际工况的一个精确匹配。还有就是规格化,通过行业这样的一个平台,在统一规格下共同投入混动技术的开发,并共享成果。同时,基于网联化的技术,能够建立基于动力总成全生命周期这样的一个大数据系统,实现用户从数据到设计、到控制的这样一个需求分解。右下角是未来在2020、2025和2030年可实现一些技术路线以及预计的效果。

我们在这里边介绍了一个案例,也就是广汽的一个4B20L1发动机的简单介绍,这是我们未来应对混动化专门开发的一款DHE的产品。主要是搭载广汽后续的一些A级以及A 级的混动车型。

这一台发动机,是基于广汽的G平台自主研发,以高效、低油耗作为目的,它采用的是阿特金森循环,同时采用高压直喷系统、电动VVT、电子水泵、全可变机油泵等等,经过天津中汽中心的检测认证,热效率已经超过了42%,目前是世界上最先进的一个发动机。

除了DHE以外,混动专用的变速箱也就是DHT,也逐步地进入了混动研究的核心部件。DHT它可以细分为有功率分流和串并联这两种结构形式,技术发展路线当然是多档化、多模化和完全解耦。更关键的,对用户来说就是不能有动力中断。

功率分流的构型逐步是由单段单模发展为4段3模,串并联的构型由发动机及电机的1个挡位发展为2个挡位,匹配DHE以后,整车的节油率也可以达到30%以上。下面这个表,是代表了功率分流和串并联它们各自的一些优劣势,右下角是一些典型的主机厂在应用中的一些DHT。

作为广汽来讲,广汽有自主知识产权的一个,大家比较熟悉的G-MC机电耦合系统。这个DHT是专门为混动的车型开发的,主要也是搭载广汽的A级、A 级的混动车型。这个G-MC,它是采用高效的油冷电机技术,同时高低压解耦的这样一个液压技术,还有就是能够实现多驱动模式的动态控制。综合的传动效率能够达到96.6%,达到国际的先进水平,同时也获得了2019年的“龙蟠杯”第二届世界十佳变速器的称号。

我们的这一款G-MC DHT,已经成功的应用于广汽传祺的三款A级、B级平台的PHEV车型搭载。整车的NEDC工况加权油耗可以达到1.3L/100km。同时,这一款技术是作为中国第一个从中国品牌导入合资企业的,这样的一个自主产品,对广汽的技术的认可和领先,应该说为我们中国品牌树下了一个良好的形象,这也是我们非常值得骄傲的一点。    另外一种DHT,我们叫做Add-on的,这样的一个混动的变速箱。Add-on的混动变速箱是基于某一款常规的自动变速器,比方说AT/DCT或者是CVT这样的一个传统变速箱进行技术改造,可以在相对比较低的投资下,延续传统变速箱的生命力,并且实现节能的效果。

从构型方面来说的话,Add-on的这种DHT有P0/P1/P2/P3/P4等并联构型,对应节油率、成本和布置空间的需求各自有差异,目前在市场上见得最多的,还是以P0和P2作为主流。

同时,48V的这样一个 Micro Hybrid的技术 ,未来将会结合P2或者是P2.5/P3等构型,会升级到第二代,那么能够实现纯电驱动和行驶,节油率也可以达到20%。P2的强混技术,未来将会由目前的分布式升级为集成式,空间尺寸更加紧凑,节油率将会进一步提升。

除了传统的动力总成需要进行进一步的优化以外,对节油技术来说,整车的轻量化也是一个非常非常重要的话题。这个图表展示了不同的阶段,我们在整车上面应用的一些新的技术。包括对新材料的一些应用,包括二次轻量化的一些组合,包括铝、镁以及复合材料的应用扩大等等,那么这些技术的应用,大家可以看到这个曲线,可以在有限成本的约束条件下,能够实现最大限度的轻量化。这个轻量化,实际上对应的就是我们的节油率的达成。

同时,在整车油耗方面,空气动力学,尤其是风阻技术,对我们的燃油消耗率影响也是非常之大的。在我们的概念设计阶段,我们就必须要导入高效和高精度的CFD的仿真技术,以及对应的一些模块化的风洞试验技术,还有当然是非常关键的,就是低风阻的造型以及对应的轮毂,包括低机舱内阻的这样的一些设计,还有智能格栅等等,这样一些技术的导入,都能够使得我们的空气动力学方面,对节油率提供一个非常好的帮助。

广汽传祺在去年的概念车里边推出了ENO.146这样的一个概念,它的风阻系数可以达到世界纪录的0.146这样的一个水平。

还有一大块就是热管理,热管理的技术开发早期我们可能更多的会从系统和零部件的可靠性,现在已经扩展到“整车多属性平衡维度”。基于热管理的综合仿真平台,整车高低温能耗,纯电的续航里程,低压用电平衡,热管理执行机构NVH以及乘员舱的热舒适性,这些的解耦分析和耦合控制会是未来我们在热管理开发上面的一个难点和重点。

传祺在基于“实车状态下的五电机能量流测试”,相对于“环境风洞温度测试”等等,这些方面对我们整车的热管理系统来说,提供了一个非常好的综合性能。从右下角这个图可以看到,经过优化前和优化以后,发动机的扭矩,包括风扇的占空比都发生了很大的变化,在这一块来讲,我们有很大的潜力可挖。

还有一块当然是滚阻。滚阻的节油方案成本有效性非常好,但是要综合考虑它的磨损、制动性能的变化,还有操稳性能以及对我们中国客户来说,还有一个很重要的,NVH性能方面的平衡。

近几年来,为了符合法规和我们主机厂的一些需要,轮胎厂商在产品方面下了很大的功夫,轮胎的滚阻下降的趋势非常明显,对我们主机厂来说是一个非常好的补充。

除了以上的主动节能降耗具体措施以外,还有一些是属于循环外的技术。那么循环外技术,在早期是作为油耗降低的一个鼓励项。近几年来,欧美国家对循环外的技术,在车队的油耗法规方面积极地推动,使得循环外技术应用的发展进化得非常之快。

在我们的五阶段油耗里边,目前暂时没有提出一个非常具体的要求。我们应该说是强烈地建议,尽快地推出相应的循环外技术对应的法规,四阶段的时候,是有一个百分之几的严格要求,具体到包括像起停、发动机变速器的预热、高效照明、能量回收、太阳能板等等这些循环外的技术。

做一个小结,随着“十四五”的到来,传统燃油车的全面电气化时代即将来临。作为行业来说,资源共享、技术深度合作、规格化产品序列,合纵连横的研发方式,将会提高国内混合动力的研发能力,能够提升我们的产品开发效率。

我的汇报就到这里,谢谢大家的关注。

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)  

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