东风马赫动力混合动力系统的关键技术

2022-12-29 13:59

2021年，东风马赫动力推出了MHD混合动力系统，该系统由1.5T高效混合动力发动机和HD120混合电力驱动系统组成目前已经覆盖了HEV和PHEV车型的悬置要求

日前，在盖世汽车主办的2022第三届混合动力技术发展论坛上，东风汽车公司技术中心新能源动力总成技术总工程师陈根表示，长期来看，电动化趋势明确，BEV和P/HEV车型市场份额将稳步增长，并行发展，而传统燃油车份额将逐渐降低。

其中，BEV将继续迎来新车型的密集上市，HEV将满足法规和节能的要求，并将逐步取代传统燃油车PHEV可以弥补BEV在里程和充电方面的痛点，考虑到政策补贴和技术创新，其价格将进一步接近HEV

东风汽车公司技术中心新能源动力总成技术总工程师

组织以下演讲内容:

我是东风汽车公司技术中心的陈根我的报告主要分为三个部分一是混合动力市场趋势分析，二是混合动力技术路线分析在此基础上，我将与大家分享马赫动力MHD混合动力系统的关键技术

混合技术路线发展的四种逻辑

我们主要从以下几个维度来分析市场走势首先是政策法规在国家双碳战略和双积分政策的引导和带动下，整个汽车行业都在加速节能减排，这是一个大的行业背景

就汽车节能的技术路线而言，根据《节能与新能源汽车技术2.0路线图》，可以看到两大趋势:一是汽车动力的电动化趋势，二是多技术路线并行发展，长期共存的趋势。

根据路线图2.0的预测，2035年，HEV和NEV的世界将分为两部分要理解这种情况，就要分析一下背后的逻辑首先，从宏观的角度，也就是从全生命周期碳排放的角度来看，我国目前的能源结构主要是火电基于这种能量结构，我们也做了一些研究业内有研究报告指出，基于我国目前的能源结构，PHEV和HEV在整个生命周期的碳排放量实际上与BEV相当

当然，需要强调的是，我们国家的能源结构还在不断优化升级，火力发电的份额在逐步降低因此，从长远来看，BEV汽车全生命周期的碳排放有望进一步降低

第二个逻辑，要看电动车背后的资源支持在此，我想分享一份IEA国际能源署2021年5月发布的报告

首先，与传统燃油车相比，BEV使用矿物原料BEV使用的矿物燃料总量约为传统燃油汽车的6倍其次，铜，锂，镍，钴等关键资源需求与实际产能存在一定差距关键资源需求不断攀升，导致供需矛盾日益加剧，这也是新能源产业发展背后的隐忧第三，关键矿产资源集中在少数几个国家，这关系到供应链的稳定性第四，EV使用的矿产资源主产区水资源压力普遍较大总而言之，BEV对铜，锂，镍，钴，稀土等关键矿产资源的需求远超传统燃油汽车，且伴随着电动汽车市场的扩大，供需矛盾越来越大对于整车企业来说，要考虑供应的稳定性，就要提前看到这些矿产资源的集中程度，提前识别风险

第三个逻辑，针对市场上普遍存在的BEV里程和充电焦虑一方面，开发者需要通过技术创新来消除这些焦虑，另一方面，也需要基础设施建设来缓解这些焦虑

第四个逻辑是政策变化最近几年来，对BEV和PHEV的新能源补贴逐渐减少，新能源市场正从政策驱动转向市场驱动另一个变化点是，双点管理正在向以产品端为中心的产业上下游延伸，从而推动整个汽车产业链的协同减碳

基于以上逻辑，我们预测未来新能源的发展一定是多条路线并行发展，在可预见的一段时间内，混合动力将是关键路径。

新能源开发的实际市场表现

看实际的市场表现，我们根据FEMA的数据进行了梳理:最近几年来，BEV和PHEV的市场份额稳步上升，而传统燃油车的份额逐渐下降。

对于细分市场，BEV和PHEV的增长非常明显我们预测，由于近几年新车型的密集投放，BEV的份额将稳步增长，HEV将逐步取代ICE，满足法规和节能的要求

考虑到HEV和PHEV的硬件差异，HEV在成本上还是比PHEV有一定优势的PHEV未来主要分为两类:一是纯电续航里程长的车型，可以弥补BEV充电的不足，既能有纯电驾驶体验，又没有续航里程和充电焦虑这种类型的车辆将有很大的市场前景

第二，短里程和高性价比车型的价格将接近HEV。

总而言之，电动化的趋势非常明确，而BEV，PHEV和HEV的市场份额将稳步增长并并行发展，而传统燃油汽车的市场份额将逐渐减少。

混合动力的原理分析及发展方向

下面分享一下我们对混动技术路线的理解首先，我们来介绍一下混合原理一般来说，发动机的高效区往往集中在中高速区间，而电机的效率一般较高，基本在90%以上混合动力节油的基本原理是在低速小负荷时用电机驱动整车，在高速大负荷时充分利用发动机的高效区

根据功率耦合的不同实现形式，衍生出多种技术流派和路线，如串联，并联，串并联，功率分流等。

每种配置都有自己的优点和缺点串联连接主要基于电机位置的P1+P3它的主要优点是发动机与轮端解耦，使发动机始终运行在高效区而且结构比较简单，主要是EV驱动和串联驱动模式缺点是串联需要先发电，再将电能转化为机械能，还有二次能量转换，所以能量传递效率会比并联低此外，由于仅由一台电机驱动，其功率和性能要求相对更高，电机系统的成本也更高

一般来说，并联就是单个电机，电机的位置是P2或者P2.5它的优势在于发动机和电机可以共用多个档位，电机转速和功率可以调节，降低电机系统的成本缺点是如果采用单电机并联模式，城市工况油耗会更高

考虑并结合串并联的特点，串并联是目前市场上的主流配置。

大部分串并联的核心原理在于增加了离合器，可以实现串联和并联多种模式优点是并联方式可以实现发动机的直接驱动，提高能量传递效率缺点是如果采用单挡配置，其单挡数可能无法兼顾中低速，导致中低速很难进入并联模式，仍然依赖电机

但它的缺点也很明显，就是控制相对更复杂，与并联相比不是完全直驱所以在高速条件下，功率分流系统的能量传递效率不如串并联

总结一下，从1997年丰田全球首款量产混合动力汽车普锐斯诞生开始，混合动力整体发展还是很快的，有两大趋势，第一是多配置并存，第二是中国自主品牌在混合动力领域不断发力，大部分主机厂基于同一个DHT平台满足了HEV和PHEV的需求。

东风马赫动力混合动力系统的关键技术

基于以上市场趋势分析和混动路线回顾，下面分享一下Mach Power在混动方面的工作。

首先回头看看马赫动力品牌马赫动力品牌是东风集团为满足国家双碳目标和用户实际需求，于2021年发布的自主乘用车动力品牌

接下来简单介绍一下Mach Power的产品序列，包括发动机，变速箱和混合动力总成其中，发动机产品涵盖了1.0到2.0升的多款车型，变速箱产品包括6速和8速湿式双离合变速箱，混动总成推出了马赫MHD混动总成目前，我们正在开发新一代多速混合动力系统，将于近期发布，覆盖HEV和PHEV的需求

马赫的混动平台包括混动发动机平台和混动电驱动平台混动发动机平台在很多已经量产的行业领先技术上进行布局，比如超高压喷射系统，抗爆快速燃烧技术，散热管理等技术我们也布局了一些前沿的黑科技，包括发动机注水技术，超高压缩比，超高EGR率技术对于混合动力驱动，在主动润滑技术，高效制冷电机技术方面已经实现量产，在高压SiC技术，智能热管理，主动加热技术方面做了储备，未来将根据市场需求投入使用

目前，第二代马赫双擎MHD混合动力技术已经在东风沈峰的多款车型上安装，目前市场反响良好，也获得了行业内的多项大奖，如中国新十佳发动机，中国汽车节评委会特别奖等，也是行业认可的。

接下来介绍一些关键技术在控制系统方面，我们掌握了软件和标定的关键技术，实现了VECU和MTCV的控制集成值得注意的是，基于AUTOSAR架构，我们实现了ECU和VCU的集成，可以让整个控制更快更准

在模式管理方面，分析当前功率和扭矩分配对油耗的贡献，以油耗最低为目标确定最佳模式切换边界基于模式切换策略和虚拟校准技术，优化了能量管理策略

在标定匹配方面，我们充分利用动态台架，将混合动力汽车的很多标定任务前移，包括启动加油，换挡，启动断油，排放环节的很多任务都可以提前进行，尽早识别风险并优化，可以提高整个混合动力开发的效率和质量。

除了软件，我们还掌握了硬件方面的核心技术比如DHT的智能冷却润滑技术，可以保证整个混合动力驱动的可靠运行我们采用循环冷却系统+按需控制的电子泵，可以实现高效的冷却和润滑，支持法规条件下的装配效率和综合效率

在高效油冷电机方面，电机的冷却关系到电机的效率和性能，也直接影响电机的寿命我们主要采用两种技术，一种是定子喷雾技术，采用多点喷雾冷却，保证定子表面温度分布均衡，直接冷却绕组，有效降低铜线发热温度另一种是转子轴向冷却技术，在转子内部采用独特的设计，使冷却液在离心力的作用下冷却硅片，最终提高电机的功率和寿命

因为以上关键技术，我们的电机最高效率可以达到97.5%以上，同时90%以上的高效区占比达到92%以上，实现了双90的目标。

伴随着用户对NVH的要求越来越高，我们在电传动的低噪声设计方面也做了大量工作，采用低噪声电机和低噪声齿轮设计制造技术，电磁方案多目标优化，采用8段斜级，采用高速齿轮噪音控制技术，TE优于市场主流EV产品，采用电机与齿轮同轴技术，减少连接间隙，增加齿轮轴刚性通过设计和技术的优化，我们的产品在多项噪音测试中均优于目前市场上的主流EV产品

我们正在开发新一代多速混合动力驱动，可以兼顾动力，油耗和NVH的要求多速可以大幅提高混动总成的输出功率，除了串并联还可以实现更多模式，覆盖客户多场景，全速域，全场景的需求

以上是DHT的关键技术。我们在专业发动机DHE上也做了很多工作，主要从以下三点入手:

首先是摩擦的终极减少我们对发动机活塞，曲轴，气门系统，附件，润滑系统等运动部件做了非常深入的摩擦优化工作最终的结果是我们的摩擦功率水平处于目前全行业数据带的下限

在热管理方面，通过主动流量分配，暖风管路控制，油温控制技术实现智能热管理。

最后一个核心点是燃烧系统的开发这里以EGR技术的应用为例:GR废气再循环技术的难点在于如何保证气体能够非常均匀快速的到达每个气缸我们为整个EGR分配做了大量的工作，最终选择了1—2—4共享结构，可以最大程度的实现各缸燃烧的均衡性和响应性

最后简单总结一下首先，就政策，技术和市场趋势而言，我们认为BVE和PHEV将并行发展并长期共存，但混合动力无疑是目前的关键路径

其次，就技术路线而言，串联，并联，混联混合动力配置各有优劣，但有一个共同的趋势，就是多档位产品不断涌现，各车企在这一领域都在紧锣密鼓地发展。

第三，马赫动力MHD混合动力系统关键技术从DHT/DHE的控制系统，模式管理，校准匹配，硬件设计优化等方面做了大量工作，可以为客户提供全场景，全速域的高效体验。