上汽作為國產(chǎn)汽車的排頭兵，一直以來對動(dòng)力總成不斷進(jìn)行投入，全面、細(xì)致對各種前瞻技術(shù)進(jìn)行深度研究及布局。在電氣化的浪潮下，“國家隊(duì)”選手同樣沒有落下。
在本次技術(shù)大會(huì)上，上汽集團(tuán)創(chuàng)新研究開發(fā)總院總監(jiān)徐政博士全面、詳盡的展示了動(dòng)力總成混動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)成果。主要分為以下四大部分：
1. DHE及關(guān)鍵技術(shù)：熱效率提升/突破、碳中性燃料的使用
2. DHT及關(guān)鍵技術(shù)：電機(jī)、高效率、高集成、低噪聲
3. 高效熱管理系統(tǒng)：DHE/DHT/三電/PT
4. 控制系統(tǒng)：控制器及能量管理策略及智能控制技術(shù)
DHE及關(guān)鍵技術(shù)
混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)不同的混動(dòng)架構(gòu)，具有自身獨(dú)特的開發(fā)特點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)正在向混動(dòng)專用角色轉(zhuǎn)變，面向整車需求和用戶場景的匹配與適應(yīng)性開發(fā)的要求和挑戰(zhàn)不斷凸顯。首先，在燃燒與性能方面，混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要重新評估外特性與熱效率的側(cè)重點(diǎn)，特別是凸顯了更為苛刻的NVH性能，成為傳統(tǒng)油耗、動(dòng)力、排放外最重要的評價(jià)指標(biāo)。在混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)中，最高熱效率、高熱效率區(qū)占比更加重要。發(fā)動(dòng)機(jī)除了高效發(fā)電，也存在直驅(qū)的工況，在維持高效的前提下如何降低功率點(diǎn)的高溫爆震，平衡扭矩衰減是值得重視的問題。混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)一定程度與輪端解耦，頻繁的啟停控制策略、快速暖機(jī)、減速斷油與排放控制是新的控制策略帶來的新的工況循環(huán)下的新挑戰(zhàn)。
第二，熱管理在混動(dòng)開發(fā)中尤為關(guān)鍵。發(fā)動(dòng)機(jī)不再作為動(dòng)力系統(tǒng)中的唯一熱源，而是參與到整個(gè)更加復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)、整車系統(tǒng)中。另外，由于追求高熱效率，EGR、電動(dòng)水泵等技術(shù)的使用，使得整機(jī)的溫控要求更高。發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁的啟停需要溫控持續(xù)跟隨，不能脫節(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱、水溫都必須與EWP-空調(diào)制熱-TOC的需求匹配。此外，還有對于不同環(huán)境溫度的適應(yīng)性開發(fā)。
最后，可靠性是任何車用動(dòng)力系統(tǒng)必不可少的功課。新的混動(dòng)專用動(dòng)力系統(tǒng)，不同的用戶需求更加定制化。智能化、網(wǎng)聯(lián)化給予動(dòng)力系統(tǒng)建立定制化開發(fā)流程的可能。因此，混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定開發(fā)需要配合大數(shù)據(jù)與用戶典型使用工況進(jìn)行優(yōu)化迭代。電氣化可靠性、混動(dòng)匹配可靠性、啟停耐久、EGR冷卻液沸騰風(fēng)險(xiǎn)等混動(dòng)專有的可靠性風(fēng)險(xiǎn)需要建立新的測試標(biāo)準(zhǔn)與控制策略。
上汽高效混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)具有以下幾個(gè)基本特征：燃燒系統(tǒng)減動(dòng)力增效率：高壓縮比（13~16），長沖程（~1.3），低面容比；循環(huán)基本鎖定不對稱循環(huán)：即阿特金森循環(huán)/米勒循環(huán)；燃燒系統(tǒng)不斷提升滾流比，提升湍動(dòng)能快速燃燒；低溫冷卻EGR，電控活塞冷卻噴嘴、以及高能點(diǎn)火技術(shù)，有效穩(wěn)定稀釋燃燒，減少高壓縮比帶來的爆震風(fēng)險(xiǎn)；利用高效專用VGT、WCAC、IEM等提升發(fā)電功率；使用全可變排量機(jī)油泵與DLC減摩涂層，降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功；利用TMM、電子水泵等降低熱耗散，提升熱管理響應(yīng)速度。
目前已經(jīng)開發(fā)完畢的1.5L PFI DHE與1.5Gi DHE可以實(shí)現(xiàn)最高熱效率42~43%，WLTC的平均熱效率超過40%，并匹配卓越的NVH表現(xiàn)。
下一代超高熱效率混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)，有效熱效率達(dá)到46%+。除了以上幾個(gè)關(guān)鍵特征的持續(xù)優(yōu)化外，上汽給出了獨(dú)特的解題思路：圍繞混合噴射建立長沖程、高壓縮比的分層燃燒系統(tǒng)，配合高能點(diǎn)火線圈實(shí)現(xiàn)超稀薄燃燒。在進(jìn)排氣系統(tǒng)上，使用超高效率的增壓器，配合電子增壓器為稀薄燃燒提供足夠的空氣。低壓冷卻EGR與余熱回收EHRS集成，提高余熱利用效率。
面對未來碳中性燃料，上汽也是國內(nèi)最早進(jìn)行實(shí)踐探究的團(tuán)隊(duì)。早在2018年，上汽率先開展直噴氫內(nèi)燃機(jī)研究，與北京理工大學(xué)合作，開發(fā)了國內(nèi)首臺(tái)直噴氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)。對其中的氫氣直噴噴嘴與噴射特性進(jìn)行了細(xì)致的研究，采用CFD手段開展了缸內(nèi)流動(dòng)及混合過程分析，支持燃燒參數(shù)優(yōu)化。
DHT及關(guān)鍵技術(shù)
上汽開發(fā)的混動(dòng)專用變速箱DHT設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是以P1+P3雙電機(jī)架構(gòu)。在驅(qū)動(dòng)軸上，這套DHT還集成了一個(gè)檔位箱，可以實(shí)現(xiàn)多檔位、單檔位、無檔位的切換，可以兼容HEV、PHEV、REEV等多個(gè)架構(gòu)，共享核心零部件設(shè)計(jì)和控制技術(shù)。
基于這個(gè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，全新一代雙電機(jī)三檔混動(dòng)專用變速箱深度集成雙電機(jī)系統(tǒng)，采用3檔架構(gòu)，P1電機(jī)35-60kW，60~100Nm，P3電機(jī)80~150kW，250~380Nm，以復(fù)合齒輪行星排結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)械傳動(dòng)效率大于97%，最大可實(shí)現(xiàn)4600Nm的扭矩輸出。
該DHT采用了高效高性能機(jī)電液耦合系統(tǒng)，具有一體化冷卻油冷技術(shù)，模塊化集成EOP，按需供油，智能分配冷卻流量。第三代液壓控制系統(tǒng)采用低泄漏電磁閥，有效減少系統(tǒng)能耗，采用新材料減摩，降低系統(tǒng)拖拽磨損。自主開發(fā)混動(dòng)控制軟件，提升響應(yīng)和平順性，實(shí)現(xiàn)整車能效最優(yōu)。
高效熱管理系統(tǒng)
新的動(dòng)力系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)不僅僅只考慮了DHE與DHT自身的熱管理控制，更多的參與到PEU、電池包本體到整車的熱管理當(dāng)中。從臺(tái)架極限工況測試到實(shí)際道路場景均進(jìn)行了特殊的測試驗(yàn)證，保證可靠性與高效性。
由于混動(dòng)車型DHE、DHT以及散熱器等均布置在前艙，上汽特別對這一部分的熱管理進(jìn)行了深入研究。結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)熱源分析、前艙總布置以及冷卻系統(tǒng)控制策略等，對前艙溫度影響進(jìn)行機(jī)理分析提取重要影響因素。根據(jù)整車駕駛場景進(jìn)行高溫對整車動(dòng)力性的影響評估，并持續(xù)對進(jìn)氣溫度改進(jìn)以及優(yōu)化方案進(jìn)行整車驗(yàn)證，以保證前艙中復(fù)雜的熱源得以控制。
控制系統(tǒng)
混動(dòng)系統(tǒng)控制策路是基于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電機(jī)、動(dòng)力電池系統(tǒng)綜合效率最優(yōu)化原則，以及電池荷電狀態(tài)(SOC)、整車扭矩需求、車速和環(huán)境等要素，控制最優(yōu)檔位、協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)需求功率在兩個(gè)動(dòng)力源之問的分配。最終的控制策略是經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、駕駛性、響應(yīng)速率、NVH、排放、熱管理的trade-off。
上汽在控制層面投入巨大，實(shí)現(xiàn)了混動(dòng)系統(tǒng)核心控制全部自主研發(fā)。集成控制器開發(fā)，柔性化硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)硬件模塊化配置。從底層：AUtOSAR基礎(chǔ)軟件、復(fù)雜驅(qū)動(dòng)軟件到應(yīng)用層：混合動(dòng)力軟件、發(fā)動(dòng)機(jī)軟件、變速箱軟件、空調(diào)及熱管理軟件全部自研架構(gòu)與算法。
總結(jié)
上汽作為國產(chǎn)汽車工業(yè)老大哥，在電氣化浪潮中穩(wěn)扎穩(wěn)打，從四個(gè)維度全面建立自研體系，生成了一套獨(dú)特的技術(shù)路線。特別是在熱管理與系統(tǒng)控制方面，相比于新勢力，顯然“國家隊(duì)”選手在一些不引人注意的地方，例如不同時(shí)域、地域的可靠性，熱管理優(yōu)化等方面，進(jìn)行了更多的研究與論證，保證整車的可靠。在技術(shù)自主方面，上汽一貫堅(jiān)持自研“不丟靈魂”的原則。本次中國心十佳發(fā)動(dòng)機(jī)獲獎(jiǎng)機(jī)型第三代藍(lán)芯2.0T高性能黑標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)也是彌補(bǔ)了我國自主高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的缺口。上汽在這些方面的努力值得被消費(fèi)者關(guān)注，并被市場認(rèn)可。