上汽插电混动技术的三项创新

文/许 政 姚晨辉

近几年,无论是在城市还是乡村,我们在道路上看到越来越多悬挂渐变绿色牌照的汽车,这些汽车都是新能源汽车。新能源汽车是汽车行业应对能源危机和环境污染问题的有力举措。

PHEV:EV+HEV
作为中国汽车行业的龙头企业之一,上海汽车集团股份有限公司(简称上汽)从2008年起,就开始攻关插电式混合动力汽车(简称插电混动汽车/PHEV)的关键技术,并于2009年成立了上海捷能汽车技术有限公司,研发新能源汽车“三电”产品及技术。
为什么要选择研发插电混动汽车,而不是像特斯拉公司那样发展纯电动汽车(EV)呢?
提到这一问题,上汽“低能耗插电式混合动力乘用车关键技术及其产业化”项目主要参与人、教授级高工罗思东侃侃而谈:一切都要从用户需求和市场环境出发。
为了降低机动车尾气排放量,减轻环境污染,我国各地特别是大城市对传统燃油车进行了限号、限行等措施,而新能源汽车大多不受这些措施限制。再加上我国也出台了关于新能源汽车的鼓励及支持政策,例如提供购车补贴等,人们对新能源汽车的购买热情持续高涨。
虽然纯电动汽车的结构相对简单,但其续航里程一般较短,更适合短途出行。要想提高续航里程,必须提高电池的容量,这会造成纯电动汽车成本的居高不下。
插电混动汽车是结合了纯电动汽车与混合动力汽车(HEV)两者优势的一种新能源汽车。它既有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱,也有纯电动汽车的电池、电动机、控制电路;既可像纯电动汽车一样实现纯电动、零排放行驶,也能像混合动力汽车一样节能长距离行驶,解决纯电动汽车的里程焦虑问题。
在确定了新能源汽车发展战略之后,项目组马上遇到了一个“拦路虎”。当时,插电混动技术领域的核心技术基本被掌握在国际汽车巨头(如日本丰田汽车公司)手中,它们对其他汽车公司设置了核心技术壁垒。我国要想制造插电混动汽车,要么像有些美国车企一样购买丰田汽车公司的专利使用权,要么就要重起炉灶,研发具有自主产权的插电混动技术。
要想从汽车大国迈向汽车强国,就绝不能在关键技术上受制于人。上汽经过多年的自主研发,在新能源汽车“三电”(电驱、电控、电池)核心技术上实现了里程碑式的突破,实现了能效的全面超越、驾驶性能的大幅提升和运行的安全保障,以智能电驱变速箱(EDU)为核心的插电混动系统解决方案一举成为比肩丰田混动系统(THS)的全球最先进混动技术之一。
创新技术之一:
双电机、双离合器EDU构型
丰田汽车公司的THS技术采用了双电动机行星轮构型,这种结构无法避免多次机械能和电能转换造成的能量损失。上汽的EDU构型采用2个离合器,实现了发动机、ISG电机与驱动电机3个动力源按照最高效率进行自由组合和变速,其机械效率比THS构型提高了2%~5%。该项技术获得了3项国际发明专利。
通过采用高度集成的产品结构,上汽集团的EDU产品轴向长度为390毫米,比THS变速箱还要短19毫米,更有利于发动机舱的合理布局。
创新技术之一:
双电机、双离合器EDU构型
丰田汽车公司的THS技术采用了双电动机行星轮构型,这种结构无法避免多次机械能和电能转换造成的能量损失。上汽的EDU构型采用2个离合器,实现了发动机、ISG电机与驱动电机3个动力源按照最高效率进行自由组合和变速,其机械效率比THS构型提高了2%~5%。该项技术获得了3项国际发明专利。
通过采用高度集成的产品结构,上汽集团的EDU产品轴向长度为390毫米,比THS变速箱还要短19毫米,更有利于发动机舱的合理布局。
创新技术之二:
智能混动控制系统
项目组开发了针对EDU构型的智能混动控制系统,使综合工况碳排放低于国际主流同类产品7.8%以上,实现了车辆能耗指标的全面超越。
创新技术之三:
安全、可靠、长寿命的动力电池系统
项目组全面掌握了领先的电池管理核心技术,并在此基础上开发了安全、可靠、长寿命的动力电池系统。
电池模组由多个电芯组成,要保证电池的安全、可靠和长寿命,必须确保电芯之间的压差尽量小。项目组通过多种电芯均衡策略,将电芯压差控制在了5毫伏之内,确保了电芯在长期使用过程中的一致性。
多年的砥砺耕耘终获硕果,该项目荣获了2017年度国家科技进步二等奖。项目形成的创新成果已经在上汽5款量产车型上获得应用,累计完成插电混动整车销售15万余辆,带来了显著的节能减排效果。
上汽在插电混动技术上的创新之步没有停歇。罗思东自豪地说,上汽已经完成了成本更低、性能更高的第二代EDU技术,并在旗下新能源车型上进行了全面推广。

(本文作者许政为上海捷能汽车技术有限公司创新运营经理。)

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