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梅赛德斯奔驰穆青:不同拓扑结构DHT技术路线的对比分析

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2021年6月22日-23日,由盖世汽车主办的“2021中国下一代汽车高质量发展论坛•三电先进技术•”在南京召开。本次会议持续两天,将围绕新能源三电中长期技术发展趋势、政策、标准、上下游供应链、成本、材料体系、电池结构技术、热管理、安全技术、电机电控关键技术、智能制造等行业焦点话题展开。会议期间,梅赛德斯奔驰车辆技术有限公司动力总成部门总监穆青发表了“不同拓扑结构DHT技术路线的对比分析”的主题演讲。

以下为演讲实录:

大家好,首先自我介绍一下:我来自梅赛德斯奔驰车辆技术有限公司,我们原来是戴姆勒(奔驰)旗下一个工程服务工程咨询公司,2018年之后完全被法国的AKKA公司收购,如果冲着奔驰来的,可以从我旁边绕过哈:)如果对技术方面有兴趣,可以深入交流一下。今天分享的DHT在蔡总面前是小巫见大巫,感谢蔡总给我这个机会能分享自己在DHT方面一点看法。如果当中有一些偏差之处,请各位随时指正。

今天的主题是“不同拓扑结构DHT技术路线对比分析”

1.美日系主流车企DHT路线对比

2.美日系主流车企DHT控制策略小结

3.国内车企DHT路线对比

4.国内车企DHT控制策略

5.公司简介

一、美日系主流车企DHT路线比对

为什么没有欧洲?不是说欧洲不行、欧洲不强,欧洲也很强,但欧洲主要偏向于P2方面,过去在传统变速箱上面投入非常多,转化成P2方面成本有优势,另外因为日本与美国在功率分流方面走得比较早,其实欧洲想绕过他们去做这个事情还是非常困难的,国内企业很少有做功率分流成功的。因为2015年CTI会议上第一次提出DHT(专业混动变速箱),而某种意义上讲,P2它并不是专业混动变速箱,是add on的类型,因此这里不会做太多介绍。

主要是日系,日系确实在混动方面走得比较靠前,而且他们确实有一个非常大的力量在支撑着他们各个方面技术的前进,包括日本人对技术的执着。

日系主要是两方面:1.混联,即丰田的THS(第一代),普锐斯更新了四代,2016年是第四代。2.国内80%~90%企业都用了串并联方案,串联是理想的增程方案,并联就没有理想的事。

美系公司混联方案,分两点:通用公司,是全球非常优秀的,毋庸置疑,但他们第一代做了输出式功率分流,号称是增程式或串联,实际上在低速时是增程式,在高速是并联,不是完全增程式。因为是输出式,所以在低速时效率不是很高,必须要用更多电动方式能够弥补缺憾,所以从整个控制上比较复杂,成本高,油耗没有特别优势,所以这个结构到后面就被替代了。替代之后,通用创造了全球最牛的混动变速箱,用的是三个行星齿轮器套在一起,实现复合分流的功用,复合分流可能在低速时可以采用输入式,可以实现转速跟功率的解耦,但是在高速时又超过丰田,从输入式切换到复合分流,效率持续保持在比较高效的状态,单纯比高速到某一阶段,它确实有一定优势,但整体控制相对来说比较复杂,这么多结构、这么多离合器控制在一起。某种意义上来讲,科力远也相对比较复杂,在丰田基础上做了一些特别的处理,加了离合器控制,效率比较高,但控制上比较复杂,而且结构上成本没有特别优势,制造也不是那么容易。另外,福特公司在早期做THS研究时,是福特、丰田等三家公司一起做的功率分流。

输入式意思是动力从发动机分出的机械流和电力流两个方向一致,发动机分出动力有一部分是经过机械的结构,从左向右,通过电力发电到电动也是从左向右,但是输入功率为什么在高速时不是很高效?因为高速时进入输出式模式,功率方向因为类似于杠杆关系,让它没办法到最后实现电动机变成发电机,发电机变成电动机的工作模式,这时候能量更多在内部消耗,其实好比我们每个人都很强,但合在一起就不行。所以系统集成很关键,这是为什么国内控制方面和国外还有差别。

复合分流是两个行星齿轮套一起,结构基本可以控制,低速时可以实现输入式方式,高速时可以实现复合分流的方式,而串并联没有太多技术壁垒,现在基本上业内更多都是在走本田这一套串并联。

丰田、福特、克莱斯勒三家走行星齿轮系,有齿圈、太阳轮、行星架,行星架上面有一些小齿轮,时间关系,不把这部分展开,这套结构可以实现发动机转速、扭矩的复合解耦即功率耦合。

为什么P2不是不好,可能在动力性方面比较强,弱项是没办法在电量比较低的情况下避开1000多转低效区,如何避免低效区,采用输入式复合分流,低速时仍然可以让发动机转速放在非常舒服的区域,发动机转速很多时候在2000转左右的高效区,复合分流也可以放在舒服的转速区域,并进行功率耦合控制。现在大家都已经有某公司号称43%、41%、40%,超过国外公司丰田、本田,有没有超过、认证情况怎么样,我们不得而知,但是在动力方面,大家也在发力。

很多厂家到2025年,发动机热效率目标是往45%,到2030年目标是50%,其实也就是内燃机的天花板,但是谁先碰到天花板不好说,大家都在努力往上跳,到底个子高的快,还是个子矮的用力跳得快,不好说,大家各自加油。

输出式:第一代通用Volt功率分流,这是让大家刮目相看的系统,由于成本、油耗情况,所以最终没有能够走出来。

复合式:通用Volt第二代,通用中国现在大部分用了这套功率分流系统,在低速时实现输入式功率分流,低速时可以认为是丰田THS,高速时就实现了比丰田再高的效率。

串并联:有一个离合器控制,各家都差不多,在低速时就是断开,发动机作为发电的增程式方案,理想号称跟电动车一样具有非常强的加速性,与电动车比,还没有里程焦虑,与燃油车比,动力性像电动车。

二、控制策略比对

输出式功率分流在起步时用纯电模式,但因为输出式本身结构特点导致低速时本身功率流不是非常有效,所以在低速时纯电区域相对来说范围比较大一点。到一定程度之后,可以用增程式方案,再后面是combine,实现类似于P2并联的方案。

输入式功率分流:以这一页的图表为例,X轴,最右面是低速,往左是高速,车速不断加高情况下,刚开始是输入式,也就是丰田方案,低速时有点类似于增程式方案,发动机可以通过杠杆模型来调整,第一条线路是动力方面,第二条线路是电方面,低速时是走电功率流。当车速逐渐增高时,到一个点时,基本上所谓功率是透过直驱方式输出去,本身发电机转速就在0附近控制发动机功率。如果车速再增高就会进入无功功率阶段,效率比较低。

复合式功率分流:当A点超过B点时,可以看到复合功率分流动力路线。通用这一套在全球变速箱界或设计界被认可,而且控制上确实做得非常精妙,这么多模式之间来回切换,仍然可以做到非常好的控制。

串并联:低速纯电,充电模式,再大一点是电机一同助力,高速低负荷时是发动机直驱。

输出式功率分流混动构型——控制策略

如图,通过效率运算比对看什么时候到底走哪一种模式。CD模式下,所有电大都认为是从电网过来的,认为你的电是100%的效率,所以效率很高,CD模式下更多时候用电的方式解决这个驱动问题,当电的动力性不够时再上油。进入CS模式就不一样了,没电时,要保证电一直开到回家,大部分人都不选择充电,一路开,CS模式下控制策略显得尤为关键,就是衡量各个主机厂技术核心的地方,如何在CS模式下动力分配做到最佳控制程度。这时候输入式功率分流就可以实现这一特点,因为它的转速、功率可以做有效地解耦。

复合分流,把自己分成好几个模式,低速时也一样是纯电,稍微有一定转速,大部分负荷下是增程式方案,再到下面类似于增程,再到最后是复合分流的方案。

串并联具体控制,在电控方面与国外有一些区别,他们在核心的控制方面确实做得比较精妙,因为确实投了大量的钱、大量的实验和仿真,做了非常多细致的工作。真的要慢工出细活,不是每个人都有试错机会,直接拿到市场上犯错再回来,不一定大家都能接受。反正对于我个人来说,很少买国内的车,因为买了之后发现不太行,后面就不太愿意买了。但相信随着技术不断进步,大家可能都会做得越来越精细。

SOC就是电池电量,电池控制很关键,当SOC进入到一个值时,过低可能会有析锂的危险,让电池进入不可逆的环节,所以在SOC控制策略上要做非常细致的工作。在SOC比较高的时候,当进入电量不足时会分成几个阶段,相对比较高、大于SOChigh、SOClow等都有相应的区别。

三、国内主流车企DHT路线

长城方案,看上去稍微有一点复杂,其实是两档控制,相比常规本田IMMD,它实现两档,通过一档满足动力性需求、二档可以满足经济性需求。

比亚迪,在出超级DM-I之前,这个早期的系统发动机和发电机不通过齿轮,直联的,这种因为发动机和发电机最佳效率区间会有一些不一样的地方,所以如果用那种方式可能效率上也不是很好做,而且过去大家在发动机方面没有花太多的时间和积累,因为都急,想做一些事情,所以比亚迪第一代串并联方案出来之后,后面就没有更新,而是转而去发展强调了动力性的方案DM-P,但经济性确实经常被诟病,特别是在电量不足情况下。去年出来的超级DM-I,其实就是过去的稍微做了一些延展,而且它的发动机各方面技术也跟上了,可以通过发动机的技术、整车的技术、变速箱的技术、控制的技术,共同来实现最终油耗的优势。

广汽GMC,第一代是双电机,就是二档的AMT,类似于串并联,就像长城这种方案,但是上汽现在自己独创了第二代单电机,发动机是六档,电机是四档,不是传统意义上讲的六档、四档结合在一起,它的实现路线是通过几个同步器联合实现的,所以档位不像我们想象那么多,但是控制上比P2.5稍微好一点,可能成本上会有一些优势,动力性还行,经济性相比一些串并联方案或功率分流方案相比没有优势。

我问大家一个问题,你找老婆或找老公是希望找最漂亮的吗?答案都是一样的,最后找的肯定都不是最漂亮的,但是最适合你的。为什么人家用这套方案,就是最适合他的,在某个时候找对你最合适的就是最好的。

吉利的3DHT方案,大家以为是类似于长城的,变成三档,实际上用的两个行星齿轮器,包括离合器,共同实现了类似于三个档位的发动机和电机的效果。广汽THS,最近采用丰田这套方案。

四、国内主流车企DHT控制策略

比亚迪、长城方案在动力低速时也是纯电,稍微起来一点增程,但是在高速大负荷时,运行的模式跟本田不同,日本人做事非常精密,所以它的电机包括电池放电功率比较有限,如果发动机没有挡位,起步时,没有变速箱支撑,肯定起不了,所以什么时候能工作?可能在五档、六档时发动机能工作,但是发动机转速区间比较有限,所以提供的功率也比较有限,这时候本田的方案在高速大负荷时如果采用并联,也就是发动机直驱+电机时,功率不足以驱动车子可以快速提供强大的动力。这个时候本田在高速大负荷情况下用了增程式,因为增程式是发动机的转速是解耦的,可以随时控制功率,要多少功率该可以把发动机顶上去,大不了速率稍微低一点,但仍然可以把发动机放在很舒服的区域。比亚迪电池相对比较大,放电功率比较强,在高速大负荷时可以用大电池,包括大的发动机实现并联直驱,因为这时候在动力性串联和并联都能满足情况下,可能大部分时候并联的效率更高,这就是国内在这方面跟本田不一样的地方。

长城有一个双档,低速需要动力性时就用一档,需要经济性时切换到二档。所以在高速大负荷时,如果需要动力时就切换到一档,去做并联直驱方式,能满足动力性的需求。

吉利3DHT方案,号称长得像通用的方案,看上去确实比较美丽,但是研究起来确实比较头痛,虽然看着很复杂,有一堆离合器等等,但实际上最终控制的效果是类似于串并联方案,在低速时是串联,在高速时分档位,实现动力直驱,满足动力性情况下,经济性可以达到最好。

五、公司简介

我公司现在有2万多人,在中国200多人,我负责动力方面咨询业务。

今天的分享就到这里,如果大家有兴趣可以现场拍一下我的微信,做技术上的交流。谢谢

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

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2021年北京车牌租赁价格稳中有升,一部分考虑出租京牌的客户想在高点卖出一个好价,导致积压大量闲置京牌。而没有中签但急于买车的人群想等待更适中的价格,投入大量精力寻找性价比更高的京牌。

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在这里58京牌给买卖双方提出几点中肯的建议:

1.租赁双方的资质比租赁价格重要

2.如果不是可信的至亲好友,请把车牌托管给专业公司

3.京牌租赁价格只升不降,但目前已经到了价格瓶颈,可以考虑成交

4.根据现状选择最适合自己的京牌获取方案:一、短期租赁;二、长期租赁;三、结婚过户;四、公司牌照;五、背户(不建议)

5.租赁车牌存在一定风险,长期租赁有收不回车牌的风险,请考虑清楚。而短中期租赁也就是1-10年,专业车牌托管公司会要求租用方缴纳尽量高额的第三者责任险,同时明确车辆产权。

6.在最后,58京牌建议消费者和经营多年、略有规模的京牌托管公司合作,这两点缺一不可。因为经过多年的经营,有较强的风险规避和服务能力,并且价格和合同中不会给买卖双方埋雷。希望您有京牌租赁需求时,可以想到58京牌,我们将以诚挚的热情为您提供满意的服务!

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