混动才是真正路线!国际变速器大会见闻
还记得董小姐上个月在央视财经说的话吗?在谈论她对制造业的看法时,她提到了中国汽车的话题。在节目中,她直言不讳地表达了对中国汽车工业的不满,还提到“中国汽车有点以次充好。”这一说法一经曝光,就在网上引起了热议,甚至汽车行业的人都“反击”了。我个人之前也走访和采访过很多本土的汽车公司,因为汽车行业是一个大集合,我只能说某一个子集表现不错,尤其是在目前成本压力这么大的环境下,如果产品的质量和技术优势得到保证,那就是一个大问题;另一方面,本周电动车事故频发也给我们带来了很大的困惑。现阶段电驱的路线真的适合吗?未来会如何发展?带着这些问题,我来到了TMC大会。在这次国内顶级的传动技术研讨会上,我的问题似乎有了一些答案,但从学者们的认真讨论来看,“危机”似乎只是冰山一角...
文章开头,我们将安利下一个TMC送给你家的网友。这是由中国汽车工程学会主办的汽车传动与驱动技术国际研讨会,今年已经是第11届了。与其他峰会不同,TMC由学者和技术人员“扮演”,现场会有来自国内外的各种供应商。如果有机会参与,将是了解国内变速器研发及相关行业的好机会。
简单介绍了一下TMC,不过还是言归正传吧。我总结了这次会议的几个主要技术要点和趋势特征。或许这些内容可以帮助我们揭开当前行业的一些迷雾,让我们更好地了解中国汽车行业的现状。
◆工程专家的灵魂拷问——现阶段纯电气化真的可行吗?
去年,在经历了28年的正增长之后,中国汽车行业迎来了第一次负增长。从一些外界国家的宣传来看,似乎中国汽车市场正在走下坡路。但长期来看,中国汽车市场依然后劲十足,发展很大空,比如新能源汽车,比如电驱动等。
我们知道,中国开始制造新能源汽车的时间比较早,市场份额也比较大。但从技术角度来看,我国自主品牌新能源汽车在整体技术水平上与国外还有一定差距。
首先,电池组中单体电池很多,电芯供应商也有混合,整车厂商和BMS开发商也有混合,那些新动力团队能比特斯拉蔚来更好吗?他们用的电池能比松下更完美吗?如何保证几千块单体电池的一致性?偏差应该控制在多少?三年后,五年后,车企如何保证几千块单体电池衰减一致?如何找出不一致的单体?这些都是急需告诉消费者的问题。
的确,比亚迪、当代安普瑞斯科技有限公司等中国企业拥有非常雄厚的电池技术储备和出货量。说到我上面提到的“子集”问题,可能有一些看似强大的子集,但放入大集合中就没有那么突出了。所谓木桶效应中的最短板是限制发展的终极因素,在汽车领域也同样适用。
除了电池,芯片也是个大问题。是的,另一个芯片。这里的芯片主要涉及电驱动和主控,应用范围包括纯电动汽车和混合动力汽车。
除了芯片和电机的问题,其实国内供应商在电机方面的实力并没有下降太多,但是国产电机的发展相对简单。国内新能源汽车基本都是永磁同步电机,国外同步电机从感应电机到永磁同步电机,稀土和无稀土同步电机都在研究中,国外也在开发轴向子弹头电机。
但是电机控制器的效果差距很大。芯片和控制软件,我们的系统架构,我们的功能安全和我们的控制软件,和国外的先进水平还有很大的差距。
接下来是整个传动系统的发展,基本上是朝着低噪音、高效率、高速度的方向发展。在传输方面,国内外的对比,首先在系统方面,基本上差距还是在速度和NVH方面。NEDC效率和噪声效率都不比国外落后多少。看零部件层面,尤其是高速轴承、油封、电磁阀、湿式双离合模块和控制器,基本都是国外产品。
当然,在传动方面,国内各车企和供应商的投入值得肯定。比如比亚迪、SAIC、万里扬、盛瑞等。都有相关的电驱动产品。我只说有极其核心的零件需要购买。
在这一点上,我认为每个人其实都可以对新能源汽车的现状做出判断。综上所述,国内实力强大的OEM和供应商已经完成了技术和产品的布局,但大部分核心零部件仍掌握在国外供应商手中。在这个全球化的市场环境下,这样的现状是好是坏很难说,但俗话说“手里有粮,心里不慌。”或许只有真正掌握了核心制造技术,才能拥有更重的话语权,更有竞争力。
下一个问题:既然对纯电动汽车有这么多限制,那么现阶段既能满足排放又能让车企顺利发展的关键点是什么?答案显然是明确的——混血,尤其是PHEV。
首先需要注意的是,大部分与会者一致认为混动是目前的发展路线。事实上,市场的变化和补贴政策的不确定性,使得每一个政策企业都不敢忽视技术路线的选择,没有一家企业能够明确表态未来只会选择一条技术路线。国内很多车企都在为HEV和PHEV持有技术储备,但只是因为日本已经形成了一条完整庞大的HEV研发产业链,所以在国内关于HEV的宣传并不多,更多的是在PHEV。PHEV和混合动力汽车是基于传统驱动系统的解决方案。我们认为将P0开发到P4并将其结合起来是研发的重点
◆双速变速箱和多速变速箱才是真正的趋势。
高速化、系统集成化和多挡化是实现电动汽车驱动系统小型化、轻量化、高效率和低成本的有效途径。除了上面提到的高速电机,中国厂商普遍布局多速变速器,包括电子CVT在内的概念也开始出现。
根据博世的调查和预测,到2030年,每5辆新车中就会有一辆电动车,这无疑会对变速器的发展产生关键性的影响,适合新能源汽车的变速器的研发必然会成为现实。目前新能源汽车以单挡为主,多挡是趋势,这里的多挡还会继续增加。
目前,单速变速器在舒适性和噪音方面实际上没有太大的问题,但是随着电机转速的提高,单速变速器的动态性能和速度范围的表现会不尽如人意。一般来说,单速变速器的最大速度不能满足电机转速的要求,而不能满足电机功率的要求。当单速变速器不能满足需求时,双速变速器开始出现。
双速变速器的爬坡能力和最大速度都能很好的实现,随之而来的就是换挡逻辑的问题。对于双速变速器来说,需要选择中高速换挡的时机,可能是平稳行驶或者加速时。这个时候就要考虑如何管理这个班次。同时,一、二挡的切换逻辑也很重要,直接影响乘坐舒适性。我们应该知道,电动汽车的一大特点就是乘坐舒适性。
双速变速器的装配结构和换挡技术也非常独特。目前市面上的总成一般有三种,分别是AMT配置、AT配置和双电机配置。
AMT配置的特点是结构紧凑,性价比高;第二AT配置换挡品质高,无换挡中断;最后一种是双电机配置,目前许多原始设备制造商正在研究这种配置,例如SAIC。这种双速变速器没有换档中断,效率高。与上述三种类型相对应的换挡技术是先进的电磁齿离合器、东川的非同步环形换挡和DCC动态可控离合器。这些路线各有利弊,谁也不知道谁能笑到最后。
目前,双速变速器实际上已经量产,大部分安装在高性能车辆上,例如插电式混合动力宝马i8(查成交价|参配|优惠政策),它在前轴集成了GKN的双速减速器。该系统为其带来了出色的加速性能,纯电动模式下可达250公里/小时。
舍弗勒的双速变速箱也是现阶段的明星产品。这套集电机、减速齿轮组、差速器、换挡执行机构于一体的电驱动系统,可以完成纯电驱动和制动能量回收的功能。目前长安CS75(查成交价|参配|优惠政策) PHEV和WEY P8(查成交价|参配|优惠政策)都有配备。
目前我们看到的这些量产的双速变速器都是国外供应商的产品,SAIC、比亚迪、万里扬也有相关技术的储备。不过具体的双速技术路线我们还在探索中。
除了双速变速器,电动汽车用CVT也是一个发展方向。目前,博世已完成相关研究。根据博世的研究,他们认为使用CVT可以降低电机的转速,增加低档位的扭矩,CVT固有的舒适性也可以避免双速变速箱的顿挫。此外,采用CVT和电机相结合的方式,可以在同等动力性能下选择功率更低的电机。CVT在成本方面也有不错的表现,因为延续了传统CVT的结构,所以结构变化不大,最重要的是速比较大,为电机小型化提供了空的空间。
万里扬甚至展示了自己的电动汽车CVT原型。它的代号是E-CVT280,是一款完全适应电驱动的变速箱。他们认为电驱动的应用可以大大降低电机的扭矩和转速,有效减少电机材料的应用,降低轴承精度,降低电机成本。电机转矩和速度的大幅降低可以有效降低对控制器的需求,降低成本。
从博世和万里扬的分析来看,电驱动CVT似乎也是未来很有前途的发展方向,但不可否认的是存在几个问题。首先,无级变速器承受扭矩。我觉得有必要配小电机,这和大电机扭矩过大,CVT承受不了有关系。第二点是,其实电机已经有了很好的调速特性。有必要重复使用CVT吗?第三点是效率。这三个问题目前还不得而知。幸运的是,万里扬的产品将于今年6月正式发布。我想我们可以找到答案。
◆48V、集成和散热、NVH等老式问题依然存在。
如果说以上两个问题是近年来比较突出的,那么电驱动系统的集成化、高速化所面临的冷却、润滑、NVH噪声、功能安全等问题,则是传动系统电气化所面临的新的巨大挑战,尤其是在仿真、安全、稳定等方面,都需要全行业的共同努力才能克服困难。
48V是一个有吸引力的选择,具有低成本和高继承性,以合理的成本降低油耗。之前参观过很多商用车品牌。比如江淮商用车已经上市了自己的48V微混商用车。对于乘用车,很多企业已经开发了48V P2配置和高压PHEV系统扩容方案,但在平台化、系统加速性能和稳定性方面仍需进一步创新和突破。此外,BSG汽车在中国也需要加强。目前量产车型使用的BSG电机大部分都是法雷奥产品,购买法雷奥电机最重要的因素就是电机的控制模块。国内厂商有能力生产BSG电机,但软件控制模块总是难以修复。
编辑点评:中国汽车行业起步晚,沉淀少。如今,随着技术迭代越来越快,它面临着许多挑战,尤其是在传输领域。去年,我访问了万里扬,第一次真正了解到国内输电行业的困难。从最基础的铸造行业到阀体和线束,都承受着国外企业的强大压力。然而,仍有许多汽车人在不懈努力。当我们刚刚变好的时候,电气化又来了,这无疑给我们中国汽车行业带来了更严峻的挑战,因为我们在软件和芯片方面都还很薄弱。所以,未来的中国汽车企业和供应商依然充满障碍,但无论未来中国汽车企业走联盟还是其他道路,我们都不能放弃,脚踏实地做事,这样才能真正发展。
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