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上汽捷能葛海龙:上汽高性价比插电混动电驱系统

盖世直播 2020-12-07 14:26:27

2020年12月3-4日,由盖世汽车主办,上海市嘉定区经济委员会特别支持的“2020中国汽车动力总成电气化国际峰会”在上海汽车城瑞立隆重召开。峰会期间,上汽捷能电驱系统部总工程师葛海龙先生发表了精彩演讲。

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上汽捷能电驱系统部总工程师葛海龙先生

以下为演讲实录:

大家下午好!我是来自上汽捷能的葛海龙,接下来我为大家分享一下我们开发的第二代插电混动系统。

前一阵子行业协会发布了新能源汽车技术路线图2.0,引起了广泛的热议,这次论坛很多嘉宾也都提到了,这里面其实还是有很多争议的,很多朋友可能正在观望下一步到底怎么走。今天,我想请大家做一个角色切换,如果我们是一个普通消费者,有两辆车让你选,这两辆车的外形和配置基本一样,其中一辆车价格高出2万多块钱,但它可以帮你每年节省1万元左右的费用,你会选择哪一台车?大家可以带着这样的问题来听我接下来的分享。

我的分享包括五个部分:第一个部分我会从政策层面和用户角度来阐述一下插电式(PHEV)的发展前景,第二部分我会简单说一下上汽PHEV的发展历程和心得体会,第三部分我会重点讲一下上汽高性价比的EDU G2的构型,以及把这个构型变成产品我们需要哪些软硬件方面的关键技术,最后会做一些简单的合作展望。

首先从政策因素来看还是有很多利好的,比如双积分政策。我们行业有一个共识,传统车子通过各种降油耗的措施是很难满足2022年CAFC的指标的,但PHEV的单车可获得积分1.6分,最近几年还会叠加销量倍数的影响,也就是说发展PHEV可以为企业积累正积分,一方面可以抵扣企业销售传统燃油车的负积分,另外积分可以做一些交换。罗兰贝格的总监说不久以后一个积分值两千到三千块钱左右,这是很可观的。

第二个是路权,这个在一线城市尤其是北上广深很重要,很多用户他受不了摇号和拍牌的等待,我有一个北京的朋友摇号摇了几年也没有摇到,他最近就跟我说买一辆电动车。另外最近限购限行收紧,这也使得新能源汽车的销量猛增。最近几个月上汽新能源汽车的销量就非常好,基本上是供不应求,我们每天都在给供应商打电话扩产能,尤其是PHEV。还有就是大家都知道的免购置税政策,以及这两年补贴退坡力度也是有所放缓的。

从用户角度来看,首先是拥车成本的概念,它不仅包括购车成本,还包括购车以后的使用成本,我们把传统燃油车、PHEV和纯电动车(BEV)放在同一个维度做一个横向比较的话,传统燃油车购买的时候成本是比较低的,但是购买以后的使用成本是比较高的,因为燃油费比较高,保养费也比较高。BEV恰恰相反,购车的成本比较高,尤其是续航里程越长的车型价格越高,但是充电的电费是很便宜的,而且保养费也很低。PHEV购车成本基于两者之间,且满足大部分人通勤需求的PHEV的使用成本和BEV也相当接近,随着使用时间的加长对传统车的优势也会更加明显。

在体验性,动力性、静音性方面,PHEV和BEV也比传统车有很明显的优势。在活动范围,BEV活动范围还是受续驶里程焦虑及基础设施影响。PHEV一方面续航里程方面没有焦虑,而且他不受基础设施的影响,所以我们可以看PHEV的活动范围基本上跟传统车是相当的,这个也是很多新能源车主最后会选择PHEV,没有选择BEV的一个原因。

再来看一下C端市场的销售情况,2019年BEV总销售82万台左右,PHEV是21万台左右。其中,BEV的大部分销量集中在14万内,这个里面除了一些低端车型以外,很大一部分是to B的。PHEV的主力车型都是在14万以上,而且都是to C的。所以我们看到BEV在补贴非常高的情况下,好像仍然不被广大私人消费者所接受。而PHEV因为使用的便利性,它在高中低车型里面已经被部分私人消费者所接受。所以我们认为2025年之前,完全通过发展BEV来实现这个CAFC的指标还是有一些风险的,我们建议还是要持续布局PHEV。

从今年的世界新能源汽车大会上我们也看到这样一些启示,力争到2025年前后BEV基本具备完全市场化的条件,言下之意就是在2025年之前BEV的条件还不是完全具备的。从各种机构给出的预测来看,PHEV在相当长的一段时间内还是有一定的市场份额和发展空间的。

第二部分我来讲一下上汽PHEV的发展历程,上汽是在2008、2009年开始发展PHEV的,2009年的时候我们开始研发双电机的两档构型,大概花了4年多时间将这个构型变成了一个产品,并在2012年实现小批量生产,2013年开始大批量推向市场。经过一两年时间的市场检验,我们在2016年实现全系列车型的搭载和推广,包括最高端的荣威e950和网红SUV eRX5等等。

同时我们当时预测到未来汽车补贴退坡是必然的,补贴只是在扶植这个产业,所以就想找一个性价比高,且低成本的构型,我们也是经过了反复认证,才选择了EDU G2,并在去年7月份把这个产品推向市场。因为有一代的积累,这个产品一上市就在全系车型上搭载了。今年我们又在开发性能更高、性价比更高的plus产品,预计将在2021年、2022年推向市场。用一句话来总结我们开发PHEV的心得就是我们开发一代、维护一代、预研一代,始终保持产品的领先。

简单介绍一下,我们EDU G1是双电机、两档、双离合器的构型,从经济效益、示范效果等情况来看都还不错。下面重点介绍EDU G2,其构型用一句话来总结,就是基于齿轮复用一种单电机的构型。这个构型有几个特点:第一个就是单电机、单离合器,奠定了我们整个系统的成本优势,它比基于DCT的P2或者是P2.5少了很多的零件。第二,整个电机是平行布置、深度集成的,这个特点就是让我们整个电机的空间不受轴向空间的约束,这样我们可以按照车辆的加速性和换档的性能要求去正向定义这个电机的功率要求。第三,整个构型是多档交互、动力换档,这个特点保证了整个车辆的经济性以及行车换档性。

整个系统大概分为电机、传动系统、离合器、壳体、高压和低压控制器这几个部分。作为一个集成好的总成,电机可以自己完成下线,EDU总成集成高压逆变器和HCU,在整车装配的时候只要高压、低压各一根接插线就可以了,装备非常快。另外就是EDU总成下线的时候自己就可以做好档位、离合器的自学习,提升整车下线效率。

前面是一些定性的分析,说明我们这个系统有优势,下面做一些定量的分析,让我们有一些理性的认识。首先是成本方面,通过EDU G2和EDU G2+的不断深化,我们最终的成本可以做到跟9AT相当的水平,在经济方面我们有电机4档和发动机6档,我们整个能耗是能够全面满足2019年以后的补贴指标的,跟横向已经公布的同类型车型来比较的话也是有相当大的优势的。加速性也是我们的构型一个非常大的优势,基本上是前驱车型的极限,6.X秒,通过我们软硬件的协同包括动态协同控制技术,驾驶品质是优于DCT的。

这样的一个构型变成产品的话需要很多关键技术。首先是硬件方面的关键技术。第一个就是Hair-pin的电机,它的优势是功率密度高、效率高。当时上汽是全国第一家去做这个电机的,现在我们又做了一些升级,达到了8层的设计,做到效率更高。同时我们为了发挥它的优势,开发了全方位一体的油冷技术,虽然油冷电机需要增加三百块的成本,但是在性能提高时可以适当缩小电机体积,从整个系统来看,在同成本的情况下性能可以做到更好。

还有就是高效紧凑的传动系统,也就是齿轮复用技术,简单来说可以用更少的零件实现更多的档位,比如说我们仅用4个同步器就可以实现4+6+R的档位设计,当然也带来了很多的挑战,比如说齿轮强度、噪音,这些挑战我们在开发过程当中都一一克服了。

第四个就是我们选择了精密的电离合器和电动选换档系统,它有几个优势。

第一个就是低功耗,液压系统是通过油泵把油打起来,然后进行存储,在需要的时候再去执行,这个过程中存在一些泄露,所以效率不是很高。电执行机构是需要的时候再动作,不工作的时候是不消耗能量的,所以它的功耗可以降低50%。第二个是整个电动执行机构系统非常紧凑、复杂,而且对油液的清洁度要求不高,所以有利于集成。第三就是精度比较高,整个响应时间只有100+ms,这对于整个系统来说也是非常关键的。

在控制方面我们也有几个关键的技术,第一个就是有一个好的换档策略,实际上我们这个组合远远不是6+4,有时候可能是6×4。在任何一个行驶工况到底让发动机和电机工作在哪一个档位,能让整个系统的效率最高,不是发动机或者电机单个的动力效率最高,所以我们任何时候都要进行大量的计算和预判,才能保证整个系统最高效。

第二个是智能能量管理系统,做单电机系统的同行应该都知道,这个里面最大的挑战就是电量平衡,虽然我们整个系统从架构上就有很多的方法保证,但是有了智能能量管理系统可以让电量平衡做得更好,具体来说就是可以获取车辆的行程、车速和拥堵工况这些信息,通过这些信息对车辆的使用做一个动态调节,科学的规划用油和用电,最终让能量达到一个平衡要求。在具体执行层面,需要在车机、导航系统甚至是路边交通系统之间交互信息,实现云计算。我们通过后台的数据来看,售出的几万台车里基本没有发生电量不平衡的现象。

另外它还有一个非常大的好处就是可以优化真实油耗。我们前面讲有一个比较好的换档策略,但是我们不要忘记了,换档本身也是消耗能量的,如果说你的工况变化频繁,根据你的换档策略这个时候是需要去换档,让它在动态的时刻保持最高效,但是有可能从整体来看它不是最优的,智能能量管理系统让你能够站在一个更大的视角去做一个更好的选择和平衡。

第三个就是驾驶风格的识别。像我每天早上送小孩上学,小孩比较磨蹭,我为了让他准时到学校就开的非常激烈。反之,在时间比较充裕的情况下,我就会开的比较柔和,这种不同的驾驶风格对于车辆的要求是完全不一样的,而且它也会影响车辆的用油用电分配,我们实际上可以通过这个驾驶风格的识别来做一些动态调整。驾驶风格的识别也是让你的车更了解你,根据你的驾驶风格在满足你要求的情况下做最好的动力输出。

第四个就是混动系统动态协同控制,我认为这是单电机系统的另外一个挑战,尤其是在动力模式切换的时候,在纯电的时候要启动发动机,一方面要分担一部分的扭矩让发动机能够平稳启动,另一方面这种扭矩的分配和波动不能影响这个后端的输出,应该说这个动态协同控制不仅是对软件的挑战,也是对硬件团队挑战。

一方面软件和标定团队要非常熟悉这种构型,比如说离合器在不同温度下的扭矩精度和响应是有差异的,同时零件的磨损程度也是在变化的,那你的这个扭矩精度和响应也是在产生差异,你的软件如何通过模型进行修正和补偿,让车辆在任何时刻的使用里程下,都能保证性能的一致性。对于硬件团队来说你要深刻理解这种软件控制策略,要去定制化的开发硬件,比如说你的执行机构,响应速度达到多少,你的硬件是否要具备一些自适应的功能等等。

最后做一些简单的合作方面的展望,我们整个上汽集团目前从上到下都是一个非常开放合作的态度,我们认为基于一个好的构型,如果有更多的合作伙伴一起来合作开发,形成一个规模效应的话,对大家来说是多赢的局面。与我们合作有几个好处,第一个就是可以获得可延续的技术优化和升级,这就是说我们当下已经量产的产品和正在开发的产品都是可以共享的。如果你的车型马上要量产,可以选用我们已经量产的EDU G2,如果你的车型是两年以后的,那我们可以一起开发EDU G2+。

第二个就是我们除了EDU软件以外可以提供全方位的服务,包括发动机和标定、电池硬件和BMS软件,我们可以根据你的要求做一些定制化的服务,也可以做打包服务。

第三,我们提供的是一个质量稳定的高品质产品。我们整个生产线规划的自动化率达到了70%以上,每个工位都有高精度的监控设备,保证你的装配质量都有数据记录和追溯。

最后回到我开场提的问题,相信大家心目中都有自己的答案,如果你有这样的高性价比产品相信对于消费者来说一定是低用车成本和高驾驶体验的选择,就像我们最近推向市场的荣威ePLUS,整个购车成本只有15万2千8,免购置税还送上海市牌照,你值得拥有。

谢谢大家!以就是我个人的分享。