【2020电动汽车百人会】科力远张彤：商用车领域的混合动力技术开发

1月10-12日，2020中国电动汽车百人会论坛在钓鱼台国宾馆隆重召开。本次论坛围绕“把握形势 聚焦转型 引领创新”主题，邀请政府有关部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表，就行业、企业、政策的转型与创新展开深度研讨。以下是科力远混合动力技术有限公司CTO，张彤在本次论坛上的发言：

科力远混合动力技术有限公司CTO 张彤

我是张彤，来自科力远混合动力技术有限公司，我负责技术工作。今天和大家分享一下科力远在商用车领域的混合动力的技术开发。

科力远混合动力技术公司有几个股东，云内动力公司是我们的股东，它跟科力远公司一起成立了无锡明恒混合动力技术有限公司，专门做商用车的混合动力系统。我今天做的报告主要是商用车混合动力系统。这一块大家都讲得很多了，认为这是趋势。从传统车到纯电动、到插电混动、到纯电动，这是不可逆的趋势。从动力系统角度来说，电动化肯定是趋势，至于最终是氢燃料还是插电式的混动，还是其他的混动形式，可能有不同的看法。但是总的来说，这是一个发展趋势。

混合动力系统一般是这么定义的，至少有两个动力源。一个是混合动力系统，一个是柴油机系统或者汽油机系统，加上由电池驱动的一套电机系统，这是最基本的配置。一般情况下可以实现发动机启停的功能，通过电机去优化发动机的工作区间，同时具备动力能量回收的功能。混合动力的构型非常非常多，包括所谓的增程器是混合动力的一种形式，它是串联的形式。所以从国外的角度来说，一般大概分有串联的、有并联的、有混联的技术，根据它在不同构型里面的要求，实际上也分成了在原有的变速箱上面做的改造，这是一类。还有一种是在专用，就是我为了实现混合动力，我专门来设计一种变速箱，能够实现混合动力的功能，一般都是这么分类的。

第二个想探讨一下混合动力在商用车领域的使用。商用车领域的一些特点：

1.长航程、高频度。因为它是生产资料，不能停在那个地方，不像轿车可以开着上班，但是所有的商用车只有跑起来才能挣到钱，才能把前面的投资收回来。一般每天基本上都有两三百公里以上的行驶里程，主要在高速和城郊使用，这一点和轿车有点区别，轿车在城郊和城市用得比较多一点。

2.使用柴油机。柴油机具有很高的燃烧效率，国外大型商用车柴油机的效率已经到了50%。但是国内大型燃油机大概在45%左右，小型柴油机在41%左右。但是汽油机普遍在35%以下的热效率，实际上和柴油机相比还是有蛮大的距离。

3.柴油机有一个缺点，在低速区扭矩不高，低速爬坡时受限，一爬坡就冒黑烟，都是柴油机的弊病导致的。

鉴于以上的特点：混合动力是很好的解决方案。因为纯电动装在重型卡车，15吨以上或者30吨以上的卡车上面是不现实的。得装多少电池、装多大的系统，而且充电多长时间，能不能快充都是大的问题。所以说从国外的做法，一般像这种商用车大部分是用混动来解决。第二个，频繁充电会影响纯电动的商用。第三个，柴油机+混合动力使系统效率高于纯电动的效率。刚才说了，柴油机本身的效率就很高了。第四个，混合动力很好地解决了低速大扭矩的问题，混动有一个特点，发动机不足的地方混动可以改善低速排放。第五个是混合动力的性价比比较高，这是跟纯电动车比较。因为我们用的电池非常小，它的成本会控制得很低。

商用车这几年越来越迫切，第一个我们碰到的问题是路权的问题。现在很多的城市里面开始限制所谓的黄牌车，你想拿到蓝牌要么是你的排放或者油耗过关，要么你是新能源汽车。柴油机，轻型卡车，4.5吨以下的卡车面临一个最重要的问题就是路权没有了。现在很多公司也提出来用汽油机，加上混合动力把油耗控制在一定的水准之下，在这个情况下可以获得路权（所谓的进城权），这是对所有商用车厂都是很大的问题，而且有很多公司现在都在切换，由柴油机切换到汽油机。

第二个是排放。国VI排放实施以后，本来排放跟混动关系不大，混动本身会导致排放的一些损伤，但是柴油机的混动进入到国VI系统以后成本增加非常大，现在小型柴油机，加上所有的排放系统，所有的系统加上去以后要到3500kg，现在有很多途径说能不能用小型的汽油机加上一套混动系统，这样排放成本会大幅度下降。这个也是国家政策对整个技术的影响。

第三个是油耗限值。从去年开始又是新的，叫第三阶段的油耗限值，比第二阶段平均下降了10%-15%，这是很大的幅度。这是轻卡，在5.5吨到7吨的车型里面，大概6吨左右的轻卡车型，原来阶段的油耗限值16L，但是这一降到13.8L，对所有商用车厂都是非常大的挑战。用原油的柴油机技术，我们知道标定的难度和技术进步的难度是非常大的，包括客车平均的油耗都在大幅度下降。

这是我们认为混合动力在商用车上使用，因为商用车本身是一个生产资料，它的行驶里程长、油耗高，一旦节油之后对它的成本预算影响是非常大的。所以我们做了两个表格。表格的横坐标是原车的油耗，实际上是跟吨位相关的。举一个例子，最大的车大概40-50吨，大概在40-50L百公里油耗，如果每年定义这辆车6万公里/年和10万公里/年使用的路径，我们可以看到，如果节油率在15%或者20%和30%，三种情况下对应的成本，每一年可以省下来的钱是多少？可以很清晰地看出来。目前也是采用这种方法，我去开发一套系统，我至少在一年内要回收这套成本，一般的商用车系统是60-80万公里，一般是5-8年左右的实际使用寿命，如果能在第一年或者第一年半就能回收整个投入部分的成本，实际上对后续的生产资料来说不需要太大的补贴就能生存下来。特别是车子越重，在40-50吨这样的车型里面，油耗本身，50L左右的油耗，一年省下来的油钱30%的节油率，基本上可以达到10万块钱左右。只要成本控制在10万以内，对于整个这一类的重卡有很好的市场前景。

这套系统是我们和明恒、云内动力股份有限公司一起开发的，这是整个的柴油机系统加上一套变速箱。这个变速箱系统走的是一条功率分离的路线，是混动的路线。用了两个电机，可以实现三种模式纯电动、六种模式的混合动力，为什么这么多？为了适应整个商用车模式中间非常复杂的工况，有高速的、有城郊的、有大负载的等等情况。

最核心的部分是行星齿轮，有两个电机：EM1电机和EM2电机。这两个电机都在七八十千瓦左右的功率，两个离合器，两个制动器。加上一个机械泵、一个电子泵，“双泵”系统，加上一个驻车机构。为什么加上驻车机构？因为3吨以下的车型上面要加装驻车系统，形成这样一套整体的系统。我们在车上做了一轮改造，加上很多系统，用的是云内第二代发动机。这辆车是6吨载重量，我们做了油耗对比，整个是用WTVC的工况。第三阶段的油耗，这辆车的限值应该是13.8L，这一轮做下来是9.6L，大概有31%左右的节油率。这还不是终点，估计今年年底能够推向市场，要实现批量销售，最后产业化估计油耗在9L以下。目前的效果至少在国内，甚至在全世界范围内，这一款车的油耗都是非常非常优秀的。节油的同时，整个动力系统没有任何的问题，包括0到50公里、50公里到80公里加速、80公里到100公里加速比原来基本上扩大了一倍，动力系统非常好，包括这款车可以爬到36%以上的车道。

结论：1.这是功率分流与P2系统的结合，可以兼顾动力性和经济性。2.这个系统既可以覆盖HEV，也可以做到PHEV。3.混合动力变速箱在设计过程中，因为效率问题带来结构优化的方式，可以特别显著地改善效率。4.新型商用车混合动力系统可以获得非常好的油耗表现。

谢谢大家。

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