9月17日,全球規模最大、最具影響力的商用車博覽會——2024德國漢諾威國際商用車展(IAA)正式開幕。“外行看熱鬧、内行看門道”,在車展當中,整車的影響力和吸引力往往大于零部件。然而論真正的技術含量,零部件卻要高于整車。在本屆漢諾威車展當中,濰柴展示了歐七柴油機、混動、靈活燃料内燃機平台和氫燃料電池動力系統,用亮眼的産品全面展示了濰柴在商用車動力領域的技術實力。商車邦将通過對濰柴混動産品進行詳細研究和解析,分析其應用場景及核心競争力所在。
近期,商車邦詳細調研了國内混動和增程卡車的技術、政策、實際應用的現狀,發表了《為什麼混動和增程不能成為卡車市場主流》一文,受到了廣大讀者的關注。混動技術路線本身沒有問題,但是在卡車領域應用的過程當中存在很多問題,例如:率先積極推動混動卡車商業化的企業,是變速箱企業、電動機企業,而不是發動機企業、整車企業。混動卡車能否商業化推廣應用的關鍵在于場景和工況,而在場景和工況資料積累、資料應用等方面,變速箱企業、電動機企業遠低于發動機企業、整車企業。商車邦認為:動力總成硬體(包括發動機、電動機、變速箱)是“體”,軟體标定(包括重量識别、場景識别、應對政策)是“魂”,兩者必須緊密結合才能達到最佳節能效果。
由濰柴為代表的動力總成企業來主導和推廣混動技術,這是行業發展的必然,因為濰柴在場景和工況資料積累、資料應用等方面擁有先天優勢。在本次漢諾威車展當中,濰柴重點展示了WP14T-DHT重型混動總成,同時,濰柴目前還開發出了WP2.3Q-138、WPH8-357兩款混動産品,這三款産品全面覆寫了4.2噸輕卡,25噸或31噸攪拌車、自卸車、專用車,以及42或49噸重卡牽引車應用場景。
01
面向長途幹線運輸場景:WP14T-DHT
這款混動總成的發動機選用WP14T610E62發動機,排量13.5升,最大馬力610馬力,最大扭矩2750牛米,最大扭矩區間為900—1400r/min。這款發動機是重卡領域非常節能的大馬力發動機,可滿足車輛以總重49噸、速度90公裡/小時高速行駛,其油耗可控制在26—28升/百公裡;驅動電機的額定功率為130kW(176.8馬力)、峰值功率為200kW(272馬力);發電電機的額定功率為65kW(88.4馬力)、峰值功率為130kW(176.8馬力);采用雙行星排結構,取消了離合器,在多種驅動方式變化下沒有頓挫感;動力電池容量為60kWh。
這款WP14T-DHT混動總成主要用于長途幹線運輸市場,目前長途幹線運輸車輛盈利的關鍵在于時效性,而最影響時效性和油耗的工況是長距離爬坡,WP14T-DHT在這一應用場景中的技術優勢如下。
1、在長距離爬坡時,驅動電機以額定功率130kW(176.8馬力),動力電池容量為60kWh,最佳使用電量為42kWh,驅動電機可工作19分鐘,車輛以70km/h長距離爬坡,坡度為4%,則可行駛22.6公裡,落差900米。此時發動機的轉速隻需要控制在1400r/min(最大扭矩區域最高轉速),發動機依然處于最佳油耗區域,以發揮最大的節油效果。
2、在長距離下坡時,雙電機制動回收效率更高,還可發揮“液力緩速器”的作用。假設雙電機制動功率為150kW(204馬力),再加上發動機制動功率400馬力,可滿足車輛以80km/h勻速下坡,同時也能将動力電池的電量充滿。
3、在不同速度和駕駛場景下,智能切換工作模式,包括純電模式、串聯模式、并聯模式、直驅模式,以保證動力性和經濟性。在某些路段,車輛以純電模式可行駛約16公裡;在平直高速公路上采用直驅模式,以90km/h速度進行巡航。據悉,這款WP14T-DHT混動總成可實作法規工況節油25%。
02
面向工程與專用車場景:WPH8-357
這款混動總成的發動機選用WP8.350E62發動機,排量7.8升,最大馬力350馬力,最大扭矩1400牛·米,最大扭矩區間為1200—1600r/min;驅動電機的額定功率為100kW(136馬力)、峰值功率為200kW(272馬力),采用P2布置方式,位于發動機和變速箱之間;變速箱則采用12AMT自動擋變速箱,動力電池容量為62.16kWh。理論上來講,攪拌車、自卸車、專用車的場景和工況最适合使用混動技術,然而截止到目前,在國内還很少見到相應的混動卡車,這是因為場景過于複雜導緻混動總成的硬體比對、軟體标定難度大幅提升。
在4軸31噸标載、平直道路上勻速行駛,主流的攪拌車、自卸車、專用車均采用8.5升左右的發動機,其動力性可以滿足要求。但是在重載之後,在城市道路上需要頻繁起步、加速、刹車;在進出工地時路況很差,則需要猛轟油門大轉速通過;在某些工地從地坑(20米,地下5層的高度)滿載之後,爬30%的陡坡才能達到地面,則需要“挂1擋+地闆油門”才能通過。濰柴這款WPH8-357混動總成就充分考慮了以上場景和工況,具體技術優勢如下。
1、針對城市道路頻繁起步、加速,這是發動機最耗油的階段。此時電動機以峰值功率200kW(272馬力)輸出,而發動機僅需要達到1000—1200r/min,處于最佳油耗區域,以達到節油的效果。由于動力電池的電量為62.16kWh,最佳使用電量為43.5kWh,可滿足電動機以峰值功率工作約13分鐘。根據實際測試,攪拌車和自卸車每次加速隻需要電動機以峰值功率輸出1分鐘,是以可滿足車輛起步加速約13次。
2、針對城市道路頻繁刹車,這是巨大的能量浪費,此時電動機轉換為發電機,能夠進行能量回收,還可減少制動摩擦片的磨損。
3、在惡劣路況、極限爬坡時,則需要車輛以“挂1擋+地闆油門”的方式行駛,這也是發動機最耗油的狀态。此時電動機能夠以峰值功率輸出6—8分鐘(電動機長時間以峰值功率輸出會導緻高溫限扭),整個混動總成的最大輸出功率為485馬力,即可滿足攪拌車和自卸車在最惡劣工況下的需求。
4、在某些特定區域要求以純電模式行駛,則電動機以額定功率100kW(136馬力),可行駛26分鐘,車輛以50km/h勻速行駛21.75公裡。目前混動重卡可在多地上綠牌,享受新能源車輛的路權優惠。相比之下,混動的攪拌車、自卸車的銷售價格則遠低于423 kWh的電動重卡,可大幅降低客戶的購置成本。
目前國内很多混動重卡的電池電量僅為15kWh,發動機、電動機、電池容量的三者硬體比對不合理,在實際場景測試之後,很多客戶回報節油效果差。相比之下,濰柴充分調研了攪拌車、自卸車的場景和工況,WPH8-357混動總成的硬體比對更加合理,軟體标定更精準,動力性提升11.6%,節油20%-25%,法規工況油耗小于35升/百公裡。
03
面向輕型商用車應用場景:WP2.3Q-138
這款混動總成的發動機選用WP2.3Q140E62發動機,排量2.3升,最大馬力140馬力,國六B排放标準,熱效率提升1.0%;驅動電機的額定功率為35kW(47.6馬力)、峰值功率為70kW(95.2馬力),采用P2布置方式,位于發動機和變速箱之間;變速箱則采用6AMT自動擋變速箱,動力電池容量為15.45kWh。這款混動總成有重量感覺功能,可以根據車輛在加速過程的輸出力矩和加速時間來判斷車輛總重,角度傳感器可以判斷車輛處于上坡或下坡的狀态,基于實際路況的智能标定政策,確定車輛在常用工況時,其發動機處于最佳油耗區間,最終可實作法規工況節油20%。具體技術優勢如下。
1、在丘陵、山區道路的上坡工況,整車ECU可以根據整車重量、坡道角度、行駛速度等參數,根據輪端驅動需求功率自動配置設定發動機和電動機的輸出功率,動力電池容量15.45kWh,按照淺充淺放原則,實際使用最佳區間為SOC 90%—20%,則為10.8kWh。假設電動機按照額定功率35kW(47.6馬力)輸出,則可以堅持18分鐘。按照爬坡速度45km/h計算,則車輛可行駛約13.9公裡的上坡路段。在整個上坡過程中,發動機轉速處于最大扭矩區間的中間位置,是發動機的高效節油區間,是以上坡電動機助力是混動節油的關鍵。
2、下坡工況,電動機轉換成了發電機,将勢能轉化為電能,并且還發揮了“電磁緩速器”的作用,提升了車輛的安全性。另外車輛還不需要安裝水箱和淋水系統,降低了整車重量。
随着WP14T-DHT在漢諾威車展釋出之後,預計濰柴這三款混動總成将會在國内卡車産品陸續進行比對應用。商車邦相信,由濰柴來主導和推廣混動技術,将會推動中國混動卡車的技術應用,不斷提升混動卡車的市場占比。(說明:文中部分資料為商車邦根據經驗公式進行推導計算而來,最終實際資料以濰柴官方公布為準。)