杨士敏：混合动力技术和系统的平台化共享

　　[编者按]为推动科技进步，增进国际交流，引导节能减排技术趋势，“2009中国汽车工程学会年会”于2009年10月20-22日在北京举办。本届年会得到了广大科技人员的广泛支持，包括众多世界知名汽车整车及零部件企业在内，近550多名汽车行业的专家学者、工程师参会讨论。广大工程技术人员在此论坛分享我国汽车技术最新成果，争辩方向，激扬思想，以下是里卡多工程咨询(上海)有限公司首席代表/副总裁 杨士敏先生发言实录:

　　主持人：老华的演讲特别亲切，并且老华是科学发展观认真的饯行者，他做了很多工作，下面进行今天上午最后一个演讲，我们请来自里卡多工程咨询上海有限公司首席代表，副总裁杨士敏先生做演讲。

 　　杨士敏：各位嘉宾大家上午好，非常容幸有这个机会代表里卡多公司给大家做汇报，实际上我跟中国汽车工程学会我们有一个约定，我每年都要利用这个年会的机会向中国汽车工程学会，向各位代表汇报里卡多在近期技术、产品和项目上的进展，所以今天对我来说是一个非常难得的一个机会。因为今天大题目是先进的动力总成技术，我先涉及到动力总成技术，然后再集中介绍混合动力技术方面，特别是平台化的设计和零部件的共享这个角度跟大家做一个汇报。

　　大家知道汽车技术的进步是靠法规来推动的，近几年排放的法规也发展非常快，从欧0到欧4，现在马上是欧4、欧5，欧6，大家可以看到欧4—6排放法规里面，碳氢，一氧化碳这些排放限制越来越小，现在排放关注重点是氮氧化物，随着汽油机直喷的引入会涵盖到颗粒，但是传统的几项排放的约束，法规的限制变化基本上不变。随着全球温室气体的显现，大家对二氧化碳排放关注度越来越高，这是跟汽车上的油的消耗直接相关的。欧洲颁布2002年二氧化碳排放限制要求，要达到130克的目标，到2020年要分别达到105克和90克这样一个要求，现在欧洲的车型平均的二氧化碳排放，大家可以从这张表上看出来，这是我们统计的汽油机的一条线。下面这个是统计的柴油机的一条线，然后实现的是法规限制的一条线，这个是根据车型的重量不一样，它会有一个不一样，但是趋势是这么一个趋势。

　　从现在的平均的汽油车二氧化碳的排放水平，第一步要降到2012年的排放水平130克，2020年要降到105克这个水平，所以二氧化碳排放的这个要求提的现在是非常高，同时大家也知道美国也颁布了新的油耗法规，每家能达到35英里这样一个水平，跟现在的车比起来，油耗改善40%左右这是非常高的一个要求，我们国家在执行第一阶段油耗法规之后，现在颁布了第二阶段油耗法规，所以从立法角度讲对汽车技术的推动下一步不是传统的排放的几个元素了，而是集中到了油耗和二氧化碳的排放。欧洲柴油车的普及，证明传统的汽油轿车采用柴油机技术是非常可行的降低二氧化碳排放的一个技术路线。从这个表可以看到从现在的欧洲四号法规，到将来欧洲5号到6号排放法规，轿车柴油机的技术状态和它的技术演变，柴油机设计每个公司都有自己的特点，但是基本的机型还是沿用传统的发动机的设计，关键的零部件是靠主要的零部件供应商来供应，零部件标准化程度通用化程度也非常高了，对主机厂来说主要面临的就是把柴油机的系列规划设计好，然后去采购通用的零部件，然后配制成适合你的车型要求的发动机的总成。这里面特别要提到一点，现在大众在轿车柴油化方面是走得比较靠前的，今年推出一个叫做1.6L的轿车柴油机，在大众的规划里面，这个柴油机将涵盖所有将来大众的柴油轿车，这是大众内部的平台化做得非常好。

　　我们最近帮日本的铃木公司做了一个项目，因为铃木公司要出口它的轿车到欧洲去，它没有柴油机，进入欧洲市场就会受限制，所以它跟雷诺做了一个合作，把雷诺的柴油机应用在铃木的大雨燕SUV上，我们把它的柴油机进行一系列必要的设计改进，满足欧洲市场的需求。所以说除了公司内部平台化之外，公司之间的合作和共享平台也是一个新的趋势。对于汽油机来讲，汽油机的技术现在发展趋势也很明显，一个是小型化，一个是直喷技术，这两个技术是互补性非常好的技术，可以结合在一块来形成新一代的汽油机技术，当然在这个方面大家也知道技术进步也是一个渐进的进步，小型化之后需要提高汽油机强化程度，这个时候需要有增压技术，需要有机械增压。直喷技术有分层的稀薄燃烧的技术，这些技术的结合上，现在大众公司是领先者，它的FSI都已经推向市场了。汽油机这个技术实现以后，还有一个技术应用可以进一步降低汽油机的油耗和二氧化碳排放的，那就是混合动力结合起来，大家可以看到这个图上，把混合动力技术和升级后的汽油机结合起来，这样把几个新的技术最后体现在整车上，又可以实现油耗的改善，实现二氧化碳排放的降低。

　　因为现在全球都在提倡混合动力技术，汽油机加混合动力在全球更普遍，因为汽油机本身面临的挑战更大一些，这个技术里面还有一项技术需要提一下的，就是对传统汽油机的一个改造，燃烧系统的改造，实际上这样可以解决两个问题，一个是泵器损失的问题，一个是压缩饼不能提高的问题，所以丰田普锐斯的轿车在开发混合动力的时候，就把汽油机做了这个循环的改变，贡献了一大块的油耗，07年把这个循环技术定到凯美瑞轿车上。这是对于发动机来讲下一步怎么样降低二氧化碳的排放。

　　下一步从动力总成角度讲还要考虑变速箱，我们做了一个分析，对现在的变速箱技术和产品，包括自动变速箱，包括手动变速箱，包括CVT，包DCT，从油耗改善，从换档的舒适型做了一个分析评价，综合看起来DCT双理合变速箱具有相对的优势，对于变速箱来讲我们对于中国市场的理解，我们中国市场的基础是手动变速箱为主，下一步要朝变速箱的自动化方向发展怎么去做？先做到AMT，然后再发展到DCT，这样一个技术路线有继承性，由原来的手动变速箱加工平台共享化和可能我们做了一个分析，两个之间有哪些零件可以共享，共享的比例有多大，我们统计下来大概有60%的零件是可以实现贡献的。

　　再细化一下可以看到，每一个零部件里面，包括齿轮，包括同步器，包括轴，轴承，差速器，具体到每一个单个零件，都有一个共享或者通用化的比例，总的统计起来大概是60%左右。然后就是混合动力，根据我们的理解混合动力我们是分成四类来讨论，首先我们叫做微混的混合动力，它实现的功能就是发动机起停功能，当这个车停下来的时候，发动机就要停下来，消除怠速的油耗和排放，这个技术特别适合在中心城市交通拥堵情况下，用这个技术既可以节能，又可以降低排放，这是微混的技术。再发展一步到中度混合动力，混合动力具备三个功能，一个叫做起停的功能，一个是自动能量回收，第三个就是扭矩辅助，这个电机功率已经足够大了，必要的时候可以提供一部分扭矩辅助。增加的零部件第一是电池不能用传统的12伏的电池了，必须用高压的，然后需要有一个相当大的电机，功率范围可以从4、6一直到二十几千瓦的范围，还有混合控制的单元，混合动力的控制，包括电机的控制。从中度混合开始，因为电机可以辅助扭矩，所以发动机可以做小型化的设计，原车用两三万发动机，用这个混合动力系统的时候，可以用1.6L发动机就可以了，我们给奇瑞做的项目，原车是1.6L发动机，我们做综合混合动力做了1.3L发动机，这本身也是降低油耗的一部分。这是强混的混合动力，但是强混混合动力节油潜能更大，40%，甚至40%以上。然后到可充电式混合动力，它实际上在纯电动的，我们叫强混的混合东西基础上又增加一个功能，车停下来可以充电，当然了看起来是增加这么一个功能，实际上还有一些其他基础上的一些变化，比如它的发动机，可以是作为混合动力的动力源来驱动车，可以纯粹作为一个发动机，就产生电然后给电池充电，然后电池来带动电机，发动机只是作为一个延续驾驶里程的时候一个动力源。

　　这个基础上我们想再下一步就是纯电动车了，纯电动车的技术产品跟现在的发动机完全不一样了，估计像我们这样的人就该失业了，一个典型的采用IS技术的混合动力车，它的车上布置，这是我们给雪铁龙项目做的一个例子，大家可以看到这三块是控制部分，就是混合动力的电脑，然后是IS电机和IS的电池，现在分析三个关键零件怎么实现平台化，首先是混合动力控制器，这个控制器要实现三个功能的控制，一个就是混合动力这个功能的控制，第二个就是电机的功能控制，第三个直流，支流转换器，我们甚至控制器的时候，把三个东西集成在一个硬件包里面，这块叫做混合动力控制器，这块红的虚线是电机控制器，再加上直流、支流转换器，作为一个平台化的设计，这样一个混合动力控制器的硬件可以使用从中度混合，一直到可充电的混合动力都可以用。举一个例子，我们开发了一个中度混合的混合控制器，这个是电机控制器，这个是混合动力的控制器，这个是直流、支流交换器，首先成本会降低，第二个控制器集成非常方便，第三个控制器，本身车设计已经非常紧凑了，找地方都不好找，再一个控制时间高压系统需要连接，高压系统连接最容易引起可靠性问题，集成在一个盒子里面去就消除了这些可靠性，这个可以跳过去。然后就是混合控制软件，在这个软件结构里面，对于混合动力来讲，看的驱动输入输出的驱动，故障诊断，到通信协议，到安全性，到整个电机控制，到监控系统，这些软件都可以作为一个模块化的设计，这些软件我们叫做底层软件，跟硬件集成在一块，作为一个标准的配制，对于不同的混合动力车和主机厂来说，应用的软件不同，因为整车要求不同，应用层的软件作为主机厂来牵头来开发，然后跟这些叫做底层软件集成在一块，形成一个完整的混合动力控制的软件，就可以装在你的车上去。

　　从软件开发循环上可以看到，这是体现在整车的要求上，每个主机厂不一样，车型不一样，你追求的目标也不一样，系统层面上，模块层面上大家可以作为一个标准化设计。还有一个关键的部分，就是电池管理系统，对于混合动力来讲，特别是中度以上的混合动力，一般要用高压的系统，用的电池现在一般是镍氢电池和铝电池，这个也是可以实现模块化的。几个单元加一个电池板，加一个小的控制装置，叫做电压和温度控制装置，同样电压和温度控制模块是一样的，这些一个一个的电池组的板拼在一块，拼成一个总的电池包，这个电池包之上要设计叫做电池管理系统，管理这个电池的充放电，安全性，故障诊断，它跟其他汽车电子系统的通讯联络，它来控制的，所以可以实现电池管理系统和温度、电压、模块是标准的。当你混合动力的混合程度不一样，只是电池组的数量不一样，把它拼在一块就可以了。

　　这个图显示的一个一个电池组拼在一块，根据要求不一样，拼的电压就不一样，还有一个关键的零件就是电机，现在是混合动力电机设计主流用的是直流永磁无刷电机，而且是继承式的电机，电机的扭矩比较大，因为混合动力需要扭矩启动发动机的。第二个，在比较宽的转速范围之内，功率是比较稳定的，是恒定的，当然它的效率比较高，一般混合动力电机要求90%以上。设计混合动力系统电机上我们具有非常大的优势，我们设想将来混合动力电机设计会成为跟发动机不同划分一样，选不同功率扭矩的电机组成混合动力程度会不同，根据你的要求来做。对于BS机，或者微混来讲更简单一点，它的电机更简单，更容易实现模块化，当然开发混合动力项目过程中，你的团队，你的实验设备，在你建立了这个能力之后，你是可以去做各种各样的混合动力的项目的。

　　小结一下我的汇报，第一，现在推动汽车技术进步的因素，有传统的一氧化碳排放降低，碳氢排放降低，颗粒，现在转向由二氧化碳排放降低和汽车油耗降低，发动机技术里面柴油机怎么进行系列化设计和平台化设计，汽油机平台化、系列化设计，然后变速箱，混合动力来讲根据我们做项目分析，我们认为混合动力控制硬件、软件、电池管理系统，混合动力的电机这几个产品都具有实现平台化和通用化设计的前景，只要大家规划得好，零部件供应商体系建立起来，实现这个目标是完全可能的，这个就是我今天的汇报，谢谢大家！

　　主持人：非常感谢杨博士给我们带来的精彩演讲，今天上午一共有六个嘉宾，代表六个公司做了非常不错的演讲，通过今天上午的会议，我们对世界上最先进的技术有了一个概括的了解，几位嘉宾演讲非常成功，我们各位与会代表非常认真听了他们的演讲，让我们再一次以热烈的掌声对我们今天上午几位嘉宾的演讲表示感谢！我们上午的会议到这儿结束，感谢对我们工作的支持！