宋健：自动变速技术落后制约混合动力汽车发展

以下是清华大学汽车技术研究院院长宋健在会上发言文字实录：

宋健：各位领导，各位来宾大家下午好。我将对混合动力汽车关键技术给大家做一个介绍。

从几个方面来说一说这个问题，第一个就是谈一谈混合动力电动汽车技术，然后是介绍一下有哪些关键的零部件，最后一块就是介绍我开发的一种混合动力汽车的系统，也就是AMT，因为我们国家都是MT的，把这个MT的变速箱自动化以后用到混合动力上。

首先介绍一下混合动力的特点，节能等等。混合动力汽车从历史上发展来讲，遇到了比较大的技术障碍，美国日本都是从70年代开始，做10多年以后，也遇到了一些障碍，到了1993年的时候，美国总统克林顿提出来一个新一代汽车合作伙伴计划，他希望把汽车能够做到三倍能效，他希望到2004年研制名投产一种性能与现在传统的发动机排量在子.8到3.0了左右的中级轿车相同。当然只有汽车轻量化没有减下来，中国人主要是喜欢大而豪华的，两个东西一碰撞主要是受安全性的影响，两个车子一碰撞，大的肯定会安全一点。混合动力为什么节能，他的技术特点是什么？

他一个就是电动与附加动力单元合用到一辆车上。当然了，象这样一个燃油汽车及混合动力汽车与燃油车相比有这样一些特点。一个就是电池容量小，基本上不要1千瓦时的电就够了。第二个就是附加动力单元，他可以大幅度的降低燃油的水平。在这样的情况下，像我们5升的发动机可以节油30%。另一个由于都是在最佳工况工作，排放水平会增加的情况下，大体可以降低有害物质排放的80%左右。第四个就是他可以把能量吸收回来，根据工况不一样，可以节油10%到20%。第五个由于电池处于浅冲浅放，提高了电池使用寿命，降低了成本。不像纯电动汽车充电500次，1000次，但是也没有见到一个车子能冲2000次。你一个手机充电充多的电池都不行，一个大电池可以充电500次？大家逆向思维一下其他可以了，在混合动力情况下，浅冲浅放才可以。另外一点混合动力的技术难度大大增加了，当然也有人说纯电动汽车的难度高，其实不是。我不知道为什么科技部对于难度大的东西不去倡导和发展？

第三大块说一下混合动力汽车的节能潜力。按照美国这样的国家，有公路状态，或者城市状态。在城市工况下是18%，其他的都是消耗掉了，还有5.8%是制动系统消耗掉，在公路情况下，大体是2.2%，混合动力汽车可以发挥潜力。一个是怠速停车，像纯电动汽车不需要怠速的，发动机的怠速工况消耗也要有，因为有电机可以启动，所以怠速可以不要了。在城市工况下我们才6.8%，在怠速工况下就是17.8%，几乎是两倍半。另外一个就是制动，一般可以回收60%，主要有发动机损耗和传动系的损耗。我们做了一个统计，像比较基准的，城市6.8%，公路18%，综合效率，公路55%，城市45%，最后是13%的样子。混合动力的情况下，发动机城市是18.2%，公路25.6%，混合动力是33%，发动机可以绝对的提高7.5个百分点，制动能量回收城市5.8%，公路2.2%，能效提高2.29%。怠速停止城市17.2%，公路3.6%，能效提高5.83%，最后可以有节能潜力，能效提高15.63%，综合节能54.67%。既然他有这么大的好处，下面主要看一看混合动力汽车的技术。

现在有四种混合动力系统，还有发展的前景，分别是串联，并联，混联，还有插电式。

从串联式的系统来讲基本上是一个发动机带着发电机发电，串联式基本上控制起来相对来讲比较简单。但是缺点就是动力系统需要三套，如果需要100千瓦的蓄电，那么这个时间可能发电机就要这么多，然后再加上别的可能就要220千瓦了，这样成本提高了。最后好处就是排放是比较低。

第二个是所谓的并联式，电机和发电机是机械能迭加的方式，在这样的情况下，一般来讲小负荷的时候，汽车起步或者低速运行的时候就是一个基本启动。大负荷的时候两个系统一起来驱动汽车。

并联的优点一个就是动力系统效率高，仍然是100千瓦，最后是动力性不会降低，比起串联当然油耗会比较低，但是难度比串联有很大的提高。电机和发动机在切换的时候，如果能量系统做得不好不行。如果只要做好了就可以完全克服掉。另外一个他和串联相比，由于并联在发动机工作的时候和车速是一致的。因此发动机不能在一个点上工作，毕竟在一条线上工作。但是可以减少80%的有害气体的排放，这个还是可以做到。

还有就是混联式，也是综合了串联和并联的优点，因为这样一个系统工作的时候，基本上也是在一个稳定的转速下工作，发动机你输出的转速实际上1/2的转速，这时候电机是调节转速，这样才可以保证发动机在一个固定上工作。这样可以使效率是最好的，排放也是最好的。当然这个需要一个比较复杂的系统，控制也是难度最高的。再一个因为系统跟并联是一致的，成本比起并联高一点，比起串联要便宜一点。但是由于我们的自动变速的技术比较落后，比起发动机还有很大的落后。发动机还引进了国外若干的技术，发动机还可以，但是自动变速真的是瓶颈。因此在做混合动力的时候，说句实在话，采用手动挡做混合动力有点不像话，你手动怎么去适应三套系统的自动切换，所以必须有一套自动的系统，自动变速箱。

最后一个就插电式，实际上是纯电动汽车与混合动力汽车的融合。

混合动力汽车发展前景来讲，我的观点跟刚才徐长明先生的观点基本一致，我认为纯电动汽车在目前的情况下，在能量型电池，安全性，性能等不能得到很好改善的情况下，不能很好的发展。但是像混合动力就不一样，说实在的，混合动力汽车和纯电动汽车节能也是在40%左右。我们国家纯电动的，我们的电都是火电，从这个角度来讲，只是使得局部环境改善了，但是从全球角度来讲是造成更大的污染。从并联式的，我自己认为并联式的混合动力汽车成本是最低的。很多人做攻关，一个混合动力1000瓦时的电，很可能就是2000块钱的成本，一个电机也就是20千瓦多一点，做攻关的时候，在有一定批量的时候，一个批量500块钱，批量大的时候300块钱，当然如果变速系统改为自动的，增加5000块钱，再加上研发费用摊销，我认为可以去卖，当然这个量要非常大。要这么说的话，能够做到40%的节能，很多消费者还是能够接受。哪怕5、6万的车卖7、8万，但是可以节能40%，消费者也会接受。在这样的情况下，你再有点环保理念的宣传，大家还是能接受。

当然插电式的电动车，国家对这个补贴，对混合动力不补贴。

现在是一些混合动力的关键技术，主要从零部件的角度来讲。一个是动力系统，包括发动机电池电机。第二个就是底盘系统，包括制动能量回收系统，动力传动系统，转向系统再一个就是其他。

首先看一看动力系统，这个里面由于专业的原因，我现在就看一看目前用于混合动力系统的电池。现在主要是两类，我所说的混合动力汽车必包括了轿车也包括了大巴车。对于混合动力动力系统的电池主要是两类，一个是镍氢的，还有一个是锂离子的。从目前的应用来讲可能还是放在镍氢电池这一边，从国内来讲还是缺乏系统的供应商，有做电池的，比如说像电池管理系统。刚才跟科力远公司的人在商量，电池管理系统是不是也做过来，因为有的没有开放BMS，你做电池，可能对它最了解，应该把这块做下来，对于应用会更好一点。

另外一块就是所谓的锂离子电池，主要是锰酸锂，太酸锂。比能量功率稍好一点，但是缺点是价格贵。

第二个大块就是制动及其能量回收系统，他可以节能20%。国际上利用的能量回收系统主要有这些，像BOSCH，CONTI TRW。第二大块是基于AMT的制动能量回收系统，利用这个系统对于制动力的调节来做回收，尤其是在驱动轮上，可以释放掉一些，然后再做回收。这个也是我们在没有做这些回收系统的情况下做的一个折中的选择。

第三个就是我们的一个发明，分布式的电液制动，一个电池带四个螺母，然后做一个液压缸，安装在制动软管的上端这样来做制动系统。我自己感觉这个是一个发展的前景，真正批量生产的情况下，一个车子大概是2000块钱左右的成本，包括所有的制动器等等。

下面看一看动力传动系统，混合动力传动系统的特点，因为是采用电机来驱动启动，同时为了节能，还取消了发动机的怠速。

另一个需要把发动机，电机的动力集成可以灵活的应用，我觉得进入到混合动力或者新能源的时代，AMT等带有液力变矩器的自动变速器已经不适用了。我觉得最适合的是，一个是机械式自动变速系统AMT，他把过去的手动变速箱自动化，为什么它的传动效率是最高的，因此也是最节能的传动系统。第二个就是无级变速系统CVT，现在你要进行一些改造。你要增大CVT的传递扭矩的功能才可以。第三个就是电传动无级变速系统的EVT，有人说DCT也可以用于混合动力系统，他意思是电机带一个，发动机带一个，我对这个还是有疑问的。最起码你把成本增加了一倍，我觉得AMT可以完全的适应。因为他可以电机启动，第二个到起步的时候，因为AMT怕的就是频繁的起步，尤其是坡道的起步。我觉得在混合动力的情况下这些情况都可以克服掉，你何苦再去增加一倍的成本去做这个DCT？

最后一块介绍我们基于AMT的混合动力系统，我们主要是用自大客车上的混合动力系统，基本上用发动机，电机等等联起来。另外一块就是转向系统。因为混合动力汽车经常要在发动机不工作的情况下也要工作，尤其是在停车的时候，因为这个时候要转向，如果没有注意显然是不可以的。所以我们原来燃油汽车上所用的液压动力转向系统，如果发动机不转不行。现在改为电动的，或者电动液压的转向系统。

这里面列举了三种，一个适合轻型车，轿车。适合于这种商用车，当然也可以用于轿车的电动液压转向系统，这个或分为直接式，储能式，这个不详细介绍了。还有一个线控动力转向系统，在一些豪华车上已经开始应用了，像宝马的DNS等等，这个东西直接用于新能源或者混合动力汽车也是可以的。

当然有关的这块的一个小结，混合动力电动汽车底盘系统共性零部件，包括制动能量回收系统，动力传动系统和电动转向系统，可以应用于各类电动汽车应该下大力气进行开发研究。基于AMT的混合动力系统我认为是最适合我们国情混合动力系统，价格便宜，在手动挡的基础上增加3000到5000块钱，量大增加3000块钱，量小5000块钱的问题。再一个就是储能式电动液压转向系统，他可以节油0.5升/小时，如果一天工作10小时，可以升5时油，一天省40块钱，同时也可以节能，这个应用前景也是很广阔的。

最后就是分布式的电液制动系统，这个也是很有前景的。

再介绍一下其余AMT的混合动力系统，拟人式的AMT，有关这种，今天不去仔细说了，一个是拟人式的控制技术，是清华大学研发的，一个是基于电子节气门的，还有一个是基于发动机扭矩的。第一块是如何换挡，因为我们的一致性做得非常差，尤其你拿一款合资的汽车你去踩踩，第二个就是换挡也要很好的掌握，在这个里面不去很详细的介绍了。

接下来介绍一下AMT在混合动力动力大客车的应用，主要还是在苏州有一个研究院，当然是我们汽车界的一个产业化的基地，成立了一个公司，叫苏州绿控传动科技有限公司，主要是做大客车。首先是一个开发的介绍，在大客车上开发这样一个混合动力系统，包括如下几个方面。一个是控制方法需要进行研发，第二个做了一个控制软件，第三个开发了一个没有离合器，你可以直接进行换挡。

在开发过程中，也做了一些摸索的实验，然后开发了一个我们认为合理的一个软件。第二块就是所谓的协调层的。第三个就是某一个模块的执行。同时为了开发这样一套混合动力系统，做一个没有离合器的换挡的方式，主要有一个技术问题，当然这个系统最后就是我们开发的，基于AMT的混合动力系统。结构上就是这边有一个发动机，发动机跟电机之间有一个ECU，在多数企业开发的时候，这两者之间还要一个离合器，我们因为掌握了没有离合器的技术，所以可以大幅度的压缩这样一个距离，同时也可以节省一些成本。这个基本上就是差不多一个整体的结构。最后就是我们做的一些应用，我们把这个结合在一起，总后变成了一个动力总成。我们电机功率是65千瓦，轿车上有20千瓦就可以了，在轿车上需要挤出10公分。

我们应用主要是在大客车上，在轿车上没有很多的应用。大客车的混合动力起码上半年有补贴，下半年可能是补充插电式，我们就把油电式的混合动力变成了插电式的。后面还有一些优点也不详细的介绍了。从我们目前这样一个系统，由于我们现在很多地方做得不到位，大概可以节能43%左右，假如用到一个大客车上，以前是一个手动挡，差不多价值35万自由，假如是自动挡的大客车，比如说北京的很多共要是AMT，大概是85万的样子。油价按照7.5/升并没有多算价钱。这个是具体的一些开发出来的混合动力系统的一些参数，到去年底的时候，大概销售了1200辆，累计道路测试超过1.5公里，故障间隔超过20万公里，这个主要是和混合动力系统相关的。出勤率大概可以超过99%，因为主要是公交车。2013年上半年销售了1千多辆，销售额上亿。

这个是我的介绍，谢谢大家。

（文章来源：盖世汽车网）