科力远于海生：混合动力汽车动力总成技术最新解决方案

图为：科力远混合动力技术有限公司，技术总监 于海生

尊敬的詹总，尊敬的各位嘉宾，大家下午好，我是来自科力远混合动力技术有限公司的于海生。今天跟大家分享的内容是关于混合动力汽车动力总成技术最新解决方案。内容包括几个方面，科力远混合动力技术有限公司这个名字比较新一些，但是我们公司的一个合资方是吉利，我们原来叫做吉利电子传动有限公司，已经有十多年的历史。科力远混合动力有限公司是由湖南科力远新能源股份有限公司与吉利汽车合资而成立的，主要做混合动力总成系统，包括变速箱和动力系统的公司。公司的总部在长沙，我们在上海地区，目前主要是研发和对应的小批量的生产。整个科力远集团的战略是混合动力战略，主要是打造一个提供镍氢混合动力总成系统的一个解决方案供应商。对于我们CHS来讲，科力远混合动力有限公司，主要是要做最值得信赖的混合动力总成系统平台的运营商。公司提供的产品在前面内容中进行了介绍，主要是电池和电池包管理系统，镍氢电池包和对应混合动力变速箱，这两个系统组合起来就可以成为一个动力总成系统。

对于混合动力系统来讲，我们为什么需要混合动力系统，传统车这个地方有两张图，其中前面的这一张图是我们整车的驱动需求，后面的图是发动机的万有特性图。可以看到，对于整车来讲，有一个非常大的扭矩范围的需求，同时范围要求比较窄。

对于发动机来讲，转速范围比较宽，怎么解决这个问题，需要通过一个变速箱解决，传统的动力总成当中，有AT、BCT、MT等等这样一些变速箱系统。为了更好地做到节能和减排，如何来选择更好的动力总成系统，我们通过分析，无论是采用纯电动也好，或者采用混合动力也好，采用传统的发动机也好，它在整个的过程当中，采用这样的标准循环分析，总是有系统效率最优的区间。我们从这张图当中可以看到，从上面的这样一个循环图可以看到，有一些用红色标注出来的地方，代表着发动机必须工作的地方。在区间内工作，通过整个循环，无论纯电动也好、混合动力也好，在整个循环下可以得到最优的系统效率，同时在下面这一张图当中，可以看到对于不同的车速段、扭矩下，纯电动和发动机工作，它们的一个效率区间，所以我们在选择整个混合动力总成系统的过程中，或者匹配整个系统效率的过程中，按照系统最优的方式进行系统结构的选型。

要形成这样一个混合动力总成系统有各种各样的方式，有单电机加传统的变速箱，有通常所说的并联系统，也有全新设计的混联系统。目前比较知名并且实现产业化，有Prius的混联系统，还有GM的双模混合动力，还有有一些概念，双转子的，同时还有一些串并联的一些系统。通过我们引入电机，加整个系统来实现整个构型的不同的变化，这也是基于我们对整个系统构型的分析，有各种各样的构型，这里只是举出几个例子。

相对而言，对于基础设施的依赖程度，从这个表格当中可以看出来，传统车和混合动力车，区别在充电基础设施，我讲的这个混合动力是不插电的，对于目前的基础设施是没有依赖的，但是纯电动和插电式混合动力，对基础设施的都有依赖。从整个大气污染程度来讲，这个地方可以看出，无论是第一次获取能源，还是在具体的使用过程当中，传统车相对来说比较偏高的，所以我们要往电动化的方向去发展我们的汽车。对于混合动力来讲，纯电动有一个特点，就是我们在第一次获取能源的时候，会产生比较高的污染，但是对于我们城市的用户来讲，我们可以获得一个比较好使用环境，这样不会产生二次污染。

对于混合动力来讲，它的整个污染程度相对来说比较适中，对于插电要看具体的使用情况。由于前期的一些导向性的原因，一些插电系统，在非插电状态下，它的油耗相对传统车来讲并没有很大的改善，所以它的污染程度相对来说比较高。但是随着我们标准的优化，我们插电式混合动力也会往一个比较好的方向去发展。从具体的使用细分市场上来讲，从长途的使用，还有城市短途的使用，公交以及出租车、专车等使用领域来讲，可以看出在传统汽车领域，它比较适合用在长途行使的过程当中，因为它可以消除我们这样一个里程的焦虑等等这样一些方面的影响。

CHS系统跟它是一类系统，它是通过整个构型的设计将发动机、电机和输出轴连接，实现动力耦合。这是动力总成系统的动画，从中可以看出两个电机全部在主箱体里面，所有的齿轮都是在前箱体里面，混合动力变速箱里边包含了电机、传动系统，可以实现无极变速驱动，可以取代传统的变速箱。这样可以减少对于变速箱的依赖。

这是整个变速箱所涉及到的一些关键部件，包括这样几大部分。包括齿轴件、箱体、液压系统、电机等四部分。这是系统的剖面图，从这个图当中可以看的更清晰，电机布置的位置、制动器、行星排、液压系统对应的位置，所以这个系统是一个非常典型的机电液一体化的系统，它也是属于目前整个混合动力领域最复杂的系统，包括我刚才提到的很多动态的控制技术，系统里边必须解决掉，才能够实现我们一个完整的整车的匹配。

通常用杠杆图的方式来解释这类系统的工作原理。双行星排可以等效成四根杠杆，分别连接对应的小电机、发动机，车轮和大电机，从图中可以看出，发动机是与输出轴（车轮）无法解耦，系统启动过程中，无法和车轮脱开，这也是目前市面上这类分流系统里边普遍都是这样去做的，包括丰田的系统，包括GM的系统，都是无法和车轮进行分开的。所以，在启动的过程当中，怎么去防止在启动冲击，是重点要解决的问题。大家都非常清楚，传统车只是启动一次，对于混合动力来讲，整个车辆的生命周期有70万次的启动，并且无意识，怎么解决启动过程中冲击，这类系统要重点解决的。

对于加速过程中的控制，整个系统在运行过程当中有一些优化的需求，在加速过程控制，都是按照最优化点，按照这个目标点来实现整个系统的驱动控制。对于中速控制，这个系统的优点在于制动器B2可以锁止，这就是为什么要设计B2，就是为了提高效率。在车速70到120公里这样一个范围之内，可以把整个制动器B2锁止，可以提高整个传动系统的运行效率。

对于高速，整个系统也是工作在效率最优的区间内。可以看到，在整个运行过程当中，基本上都是围绕着最优点做控制，混联系统才能够去实现整个系统的传动效率的最优控制，在各类混合动力的构型当中也是属于比较高的，因为它有非常宽泛的这样一个自由度。

刚才提到几种工作模式，从动画当中大家可以看到比较清晰，整个运行工作中，这四根杠杆始终处于动态平衡过程中，这个时候你可以看出，每根杠杆对于电机转速范围的要求，对于发动机的要求，都可以在杠杆图当中得到充分的体现。

具有完全自主的知识产权，有四项国际专利，有32项国内发明专利。整个系统可以取代变速箱，是一套无级变速系统，最近这几年的概念已经比较清晰了，由传统的CVT，也有E-CVT，它就是典型的E-CVT系统。通过电机、发动机动力的耦合实现对系统的控制。由于它可以有更宽泛的自由度，所以说它具有非常好的经济性。

对于控制上来讲，前面讲工作原理的时候，这套系统，无论是变速箱控制，还是能量管理控制，属于比较复杂的，除了实现这些功能之外，还要保证性能，怎么去保证整个系统的安全可靠，我们在整个开发过程当中遵循功能安全架构的方式做整个系统的设计，目前来讲都已经应用在产品当中。刚才提到去做整个系统的控制，基本上完全基于建模的方式实现整个系统的控制。

在前面的循环当中，怎么做出来的，在红色的区域内必须是发动机工作，这是基于我们整个全局优化的控制方式，在那些区域系统效率是最低。怎么来控制整个系统效率最低，还是回到我们这个系统的结构方案，由于它有四根轴，具有非常宽泛的自由度，所以在整个过程中，虽然有无数的点，但是可以通过离线的方式，找出最优的控制点，考虑电机的效率，考虑发动机最佳的油耗，同时考虑电池的效率和整车的这样一个需求。这个地方也可以看到，关键零部件，电机、电池和发动机，对于整个系统来讲，对于整个油耗来讲至关重要。目前发动机的水平也在逐步提升，但是相对于国外的水平，国外已经可以做到210克/kwh这样的油耗水平，但是我们现在是245克/kwh。搭载我们这个系统的油耗，目前只能做到4.9L/100km，但是第四代Prius的混动数据大家可以看到，可以做到3.7 L/100km，当然发动机是一个方面，还有制动系统等等，刚才也提到了这样的一些关键技术。

这是工况测试结果。整个系统按照最优设计，体现在发动机的工作点、整个电机的工作点。可以看到，发动机的工作区域，完全是在一个比较窄的带上，这个基本上就是发动机最佳油耗区域。这个系统刚才提到了，它是有非常好的扩展性，体现在既可以用来做混合动力系统，当然我们现在用我们公司自己的电池，已经开发了，在今年的8月30日要上市的帝豪混合动力系统，目前油耗是4.9 L/100km。同时搭载我们公司的这样一个混合动力的变速箱，这样可以用来开发一款插电式的混合动力系统。目前也在帝豪上已经完成了第一轮车的开发，在2017年的年中我们也会推向市场，针对这一款插电式混合动力系统。把发动机去掉有两个电机，两个制动器，是一个非常好的三挡的纯电动自动变速箱，里面由于有两个电机，所以整个系统成本相对来讲比较高一点，但是它确实是非常高效的纯电动的系统。

我们公司目前现有的产品是输出扭矩达1800Nm的系统，公司目前已经开发了2800Nm的系统，和输出扭矩达到18000Nm系统，可以覆盖到帝豪车、EC8、8到12米公交车。对于刚才提到的2800牛和1800牛系统，它整个系统的构型针对前期开发经验做了调整，仍然是四轴方案，有非常好的优点。我们在全新的构型当中，回避掉了我们原来的方案构型上的缺点，这个地方我没有展示出来，就是在2800牛和18000牛输出的这样一个变速箱当中，对构型进行了优化，这个我们已经完成了A样机的开发。

刚才提到我们这个系统比较适合于用来搭载插电式混合动力，基于目前的方案，最高测速可以做到90公里，当然我们这个系统也可以在输入轴上加一个离合器，目前我们正在开发，这个系统就可以完全覆盖到120公里，或者140公里的这样一个纯电动的车速。这个时候它具有三档的纯电动运行模式，刚才提到，因为它本身就是一个三挡的纯电动变速箱。同时，对于混合动力的驱动来讲，和我们前面提到的系统的混合动力驱动还是一样的。我们这个系统，刚才已经跟大家介绍了很多，从混合动力系统，从整个动力系统的发展趋势来讲，电动化无疑是一种必然的趋势，刚才从对于基础设施的依赖，能量转化的效率，对大气的污染、还有多种用途方面，混合动力总成系统，包括插电式混合动力系统，在是一款非常好的产品，并且这个系统可以覆盖从纯电动到插电式，到混合动力这样一个全方位的覆盖。

谢谢大家，欢迎各位提出宝贵的意见，谢谢。

（文章来源：盖世汽车）