最近关于汽车驱动能源形式的话题火了。在欧洲,奔驰这样的老厂,开始宣布推迟纯电动化,坚持多能源车型并行。而在国内,纯电和增程技术路线的争吵,在社交平台上就没有停过。而今年以来,风向似乎也偏向插电式混动的形式。懂行的人会发现,几条技术路线上都有一个关键的点,新技术的内燃机。
长安汽车,一直面带微笑,很少出现在各种技术争论的话题中。直到3月13日,他们突然发布了新蓝鲸动力平台。大家才恍然大悟!原来长安是在闷声整大活!
摒弃“路径之争”,以国家“863”计划“三纵三横”总体布局为指导,发布了全域全场景动力解决方案。原来他们是全都要。
这次发布会上的干货多,讲得透。其中最关键的点就是新蓝鲸动力平台又继续进化。
其中,通过新技术,他们把混动专用发动机量产热效率干到了44.28%。而在特定调节下的热效率可以达到47.03%。在增程油电转化系数3.63kWh/L,而在电驱系统的CLTC效率整到了95.01%,而A-ECMS算法也迭代,进一步助力节能高效。
大家都知道燃油内燃机技术的一直是专利壁垒重重,国外厂家对中国汽车工业的封锁的“重灾区”。这次长安汽车派出CTO,最懂技术的人给大家讲了真的干货。
混动系统发动机的开发目的非常清晰,就是要追求最高燃油效率和运行的耐久性。那么需求高热效率就是清晰的技术路径。长安这次公布的直喷涡轮增压机型,热效率已经到了44.28%,自然吸气机型到了43.31%,都是精确到了小数点后四位。这都是汽车工程教科书上的“极限”数据。
为了达成这样的燃油效率,首先就要提高压缩比,所以在物理结构上,新发动机的行程缸径比做到了1.45。这是最典型的长行程的发动机,这个比值甚至超过了一下柴油机。更高的行程缸径比有利于提升活塞的瞬时速度,这也有利于形成缸内滚流和提升燃烧速度。更长的膨胀冲程也更加有利于充分的应用燃烧推力,就好像射程更远的火枪需要更长的枪管加速一样。
对比一下大家熟悉的普通德系车发动机,例如从大众EA211的发动机参数分析,其1.4T压缩比在10:1,行程缸径比0.93;1.5L压缩比在11:1,行程缸径比只有1.15。
而新蓝鲸发动机,就是用长行程,高压缩比作为热效率的基础,但请你记住这是混动专用发动机,追求的不是高转速和高功率输出,它绝大多数时间只会在中低速的转速区间工作,因此可以把一些方面的性能做得“极端”。
清华大学的李俊院士就认为甚至可以到1.5。而丰田和日产在非量产的单缸机刷到50%热效率的时候,甚至用了2以上的行程缸径比。但长安汽车新发动机是量产的产品,这就是最大意义。
新蓝鲸发动机因为这样的行程和缸径比,就把压缩比做到了16:1。这个数据甚至非常接近马自达量产的Skyactiv-X压燃式汽油发动机了。
向物理极限要效率,就要面临很多技术上的拦路虎。例如如何控制爆振,气缸内的早燃甚至如何实现超稀薄燃烧等等。长安汽车拿出的解决方案是“AGILE敏捷”燃烧系统的设计理念。
具体的干货有这些。燃油系统采用500bar高压直喷,150mJ高能点火,这是为了更充分地燃烧。而使用28%超高EGR率、是为了应对高压缩比,新机用了高滚流进气道,可大幅度强化缸内气流运动,实现高EGR率稀释条件下的缸内快速燃烧,这样才能防止爆振等问题。深度米勒/阿特金森循环,加上电子主水泵+平行冷却,只有这样才能精确控制发动机工作温度。而使用无轮系全电气化,也是为了让发动机降低带动附件的功率损失。
另外一个方面是为了降低发动机内摩擦。例如采用超低张力DLC活塞环、低刚度气门弹簧、甚至机油都用上了0W-16超低粘度机油,共计30余项减摩技术。可以说为了热效率,长安堆了非常多行业先进技术在新发动机上。
前面的重点说完了,但长安汽车新蓝鲸动力平台不只是新发动机技术,双电机数智电驱也是这次的重点,干货也特别多。
双电机同轴串行布局,3轴6齿紧凑结构,行业首发的电机转子+离合器+传动轴集成式设计,528mm总成高度行业同级别最低,长度同级别最短,而且只有110kg的重量最轻。机械液压控制实现最高传动效率98.4%。核心技术是采用高效球-柱轴承组合,相比行业普遍采用的锥轴承,轴承损失降低35%,常用工作区域mini-map效率提高1%。
在电驱系统,润滑和温控贩卖,采用集成式电机/齿轮注塑喷油管技术,电子油泵转速与车速无关,可以提供动态供油,功耗降低23%。而且采用超低离合器拖拽和低油面主动润滑设计,拖拽损失降低近40%。
采用减化机构的方式。采用12对极的P1电机与发动机直连设计,相对竞品减少1轴2齿,齿轮传动损失降低9%以上。
而P3电机采用全球电混首发的10层发卡扁线技术,7kW/kg超高功率密度,电机峰值功率达158kW;10层扁线绕组降低绕组交流铜损21.8%。而且用了0.27mm超薄硅钢片实现更低涡流损失,相比竞品0.3mm硅钢片效率提高0.3%,电机最高效率到97.8%。一切的结构改变都为了提高效率。
三电系统里面,还有一个重点就是电控。在硬件层面,用单核300兆算力的4核TC387芯片,比两个单核芯片的方案算李提升50%,动态扭矩响应控制更精细。
而在IGBT功率模块上,采用椭圆Pinfin工艺,充分接触冷媒,增加表面积,相对于竞品的圆柱结构,散热效率提升12%。简单的优化逻辑,带来实际效果的大大提升。
长安汽车在新能源方式上多条腿跑步,新蓝鲸动力系统在增程式方面也有布局。
首先是,全新自研的油冷增程系统,包含新蓝鲸增程发电模块和新蓝鲸增程模块,分别适配两驱和四驱车型。
设计的理念是,高油电转化系数(3.63kWh/L)、高发电功率(峰值功率100kW/持续功率70kW@3700rpm)。而且做轻量化的增程模块。新蓝鲸增程双电机模块异步电机峰值功率131kW,峰值扭矩262Nm,持续功率70kW,持续扭矩95Nm。
具体的技术干货有下面这些。
双电机同轴串行布局,3轴6齿紧凑结构。增程双电机模块采用内冷油道式转子支撑结构等11项集成化设计,重量102kg。
为了达成油电转化系数3.63kWh/L。采用直联结构,无升速机构机械损失,效率提升0.3%;发电机采用12对极高载频及变载频控制技术,效率提高0.5%,最高效率96.7%;电控采用2700+DMIPS算力MCU芯片、超高效率功率模块、流线型散热等技术。
电机采用润滑油冷却,结合精准靶向+内冷油道冷却设计。良好的温度控制,让发电机峰值功率100kW,持续功率70kW@3700rpm;驱动电机峰值功率131kW,持续功率70kW。
对异步电机的噪声品质,也进行优化。电机转子采用行业首发V型连续斜极方案,结合大刚度扁线油冷定子,集成异步电机转子位置精准控制和谐波注入算法,一米声压级<60 dB,在行业里面都是很好的数据。
最后大家都好奇,长安汽车是怎么做到“鲸添动D”,自研这些新技术的?要从投入和人两方面来讲。
长安新蓝鲸动力试验室坐落在长安全球研发中心——鱼嘴基地,试验厂房7栋,建筑面积5万平方米,相当于7个标准足球场大小,试验设备380余台/套,46个一流试验室,设备投资近20亿元。获得国际试验认可取得 CNAS 认证。而在人方面的投入更大,整个试验团队人数600余人:其中专家博士20余人,高级工程师以上职称人员51人。
而有人有地之后,就要靠体系的保证了。长安汽车的试验体系在2018年、2021年、2023年经历三次重大更新迭代及体系重构,2023年发布全新试验验证体系CA-ITVS。
CA-ITVS全新架构:从单层验证矩阵重构成复合型验证矩阵,纵向以软件定义汽车六层构架与整车集成为基础;横向则基于用户需求属性、产品工程属性。其中,六层架构指的是:机械层、能源层、电子电器层、操作系统层、整车功能应用层、云端大数据层。
这次新蓝鲸动力平台的发布,是长安汽车作为国企的担当,同时也开创行业先河,随着首个全域全场景动力解决方案的发布,我们期待着这些技术更多地应用到市场上量产的产品上。
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