9月17日,全球规模最大、最具影响力的商用车博览会——2024德国汉诺威国际商用车展(IAA)正式开幕。“外行看热闹、内行看门道”,在车展当中,整车的影响力和吸引力往往大于零部件。然而论真正的技术含量,零部件却要高于整车。在本届汉诺威车展当中,潍柴展示了欧七柴油机、混动、灵活燃料内燃机平台和氢燃料电池动力系统,用亮眼的产品全面展示了潍柴在商用车动力领域的技术实力。商车邦将通过对潍柴混动产品进行详细研究和解析,分析其应用场景及核心竞争力所在。
近期,商车邦详细调研了国内混动和增程卡车的技术、政策、实际应用的现状,发表了《为什么混动和增程不能成为卡车市场主流》一文,受到了广大读者的关注。混动技术路线本身没有问题,但是在卡车领域应用的过程当中存在很多问题,例如:率先积极推动混动卡车商业化的企业,是变速箱企业、电动机企业,而不是发动机企业、整车企业。混动卡车能否商业化推广应用的关键在于场景和工况,而在场景和工况数据积累、数据应用等方面,变速箱企业、电动机企业远低于发动机企业、整车企业。商车邦认为:动力总成硬件(包括发动机、电动机、变速箱)是“体”,软件标定(包括重量识别、场景识别、应对策略)是“魂”,两者必须紧密结合才能达到最佳节能效果。
由潍柴为代表的动力总成企业来主导和推广混动技术,这是行业发展的必然,因为潍柴在场景和工况数据积累、数据应用等方面拥有先天优势。在本次汉诺威车展当中,潍柴重点展示了WP14T-DHT重型混动总成,同时,潍柴目前还开发出了WP2.3Q-138、WPH8-357两款混动产品,这三款产品全面覆盖了4.2吨轻卡,25吨或31吨搅拌车、自卸车、专用车,以及42或49吨重卡牵引车应用场景。
01
面向长途干线运输场景:WP14T-DHT
这款混动总成的发动机选用WP14T610E62发动机,排量13.5升,最大马力610马力,最大扭矩2750牛米,最大扭矩区间为900—1400r/min。这款发动机是重卡领域非常节能的大马力发动机,可满足车辆以总重49吨、速度90公里/小时高速行驶,其油耗可控制在26—28升/百公里;驱动电机的额定功率为130kW(176.8马力)、峰值功率为200kW(272马力);发电电机的额定功率为65kW(88.4马力)、峰值功率为130kW(176.8马力);采用双行星排结构,取消了离合器,在多种驱动方式变化下没有顿挫感;动力电池容量为60kWh。
这款WP14T-DHT混动总成主要用于长途干线运输市场,目前长途干线运输车辆盈利的关键在于时效性,而最影响时效性和油耗的工况是长距离爬坡,WP14T-DHT在这一应用场景中的技术优势如下。
1、在长距离爬坡时,驱动电机以额定功率130kW(176.8马力),动力电池容量为60kWh,最佳使用电量为42kWh,驱动电机可工作19分钟,车辆以70km/h长距离爬坡,坡度为4%,则可行驶22.6公里,落差900米。此时发动机的转速只需要控制在1400r/min(最大扭矩区域最高转速),发动机依然处于最佳油耗区域,以发挥最大的节油效果。
2、在长距离下坡时,双电机制动回收效率更高,还可发挥“液力缓速器”的作用。假设双电机制动功率为150kW(204马力),再加上发动机制动功率400马力,可满足车辆以80km/h匀速下坡,同时也能将动力电池的电量充满。
3、在不同速度和驾驶场景下,智能切换工作模式,包括纯电模式、串联模式、并联模式、直驱模式,以保证动力性和经济性。在某些路段,车辆以纯电模式可行驶约16公里;在平直高速公路上采用直驱模式,以90km/h速度进行巡航。据悉,这款WP14T-DHT混动总成可实现法规工况节油25%。
02
面向工程与专用车场景:WPH8-357
这款混动总成的发动机选用WP8.350E62发动机,排量7.8升,最大马力350马力,最大扭矩1400牛·米,最大扭矩区间为1200—1600r/min;驱动电机的额定功率为100kW(136马力)、峰值功率为200kW(272马力),采用P2布置方式,位于发动机和变速箱之间;变速箱则采用12AMT自动挡变速箱,动力电池容量为62.16kWh。理论上来讲,搅拌车、自卸车、专用车的场景和工况最适合使用混动技术,然而截止到目前,在国内还很少见到相应的混动卡车,这是因为场景过于复杂导致混动总成的硬件匹配、软件标定难度大幅提升。
在4轴31吨标载、平直道路上匀速行驶,主流的搅拌车、自卸车、专用车均采用8.5升左右的发动机,其动力性可以满足要求。但是在重载之后,在城市道路上需要频繁起步、加速、刹车;在进出工地时路况很差,则需要猛轰油门大转速通过;在某些工地从地坑(20米,地下5层的高度)满载之后,爬30%的陡坡才能达到地面,则需要“挂1挡+地板油门”才能通过。潍柴这款WPH8-357混动总成就充分考虑了以上场景和工况,具体技术优势如下。
1、针对城市道路频繁起步、加速,这是发动机最耗油的阶段。此时电动机以峰值功率200kW(272马力)输出,而发动机仅需要达到1000—1200r/min,处于最佳油耗区域,以达到节油的效果。由于动力电池的电量为62.16kWh,最佳使用电量为43.5kWh,可满足电动机以峰值功率工作约13分钟。根据实际测试,搅拌车和自卸车每次加速只需要电动机以峰值功率输出1分钟,因此可满足车辆起步加速约13次。
2、针对城市道路频繁刹车,这是巨大的能量浪费,此时电动机转换为发电机,能够进行能量回收,还可减少制动摩擦片的磨损。
3、在恶劣路况、极限爬坡时,则需要车辆以“挂1挡+地板油门”的方式行驶,这也是发动机最耗油的状态。此时电动机能够以峰值功率输出6—8分钟(电动机长时间以峰值功率输出会导致高温限扭),整个混动总成的最大输出功率为485马力,即可满足搅拌车和自卸车在最恶劣工况下的需求。
4、在某些特定区域要求以纯电模式行驶,则电动机以额定功率100kW(136马力),可行驶26分钟,车辆以50km/h匀速行驶21.75公里。目前混动重卡可在多地上绿牌,享受新能源车辆的路权优惠。相比之下,混动的搅拌车、自卸车的销售价格则远低于423 kWh的电动重卡,可大幅降低客户的购置成本。
目前国内很多混动重卡的电池电量仅为15kWh,发动机、电动机、电池容量的三者硬件匹配不合理,在实际场景测试之后,很多客户反馈节油效果差。相比之下,潍柴充分调研了搅拌车、自卸车的场景和工况,WPH8-357混动总成的硬件匹配更加合理,软件标定更精准,动力性提升11.6%,节油20%-25%,法规工况油耗小于35升/百公里。
03
面向轻型商用车应用场景:WP2.3Q-138
这款混动总成的发动机选用WP2.3Q140E62发动机,排量2.3升,最大马力140马力,国六B排放标准,热效率提升1.0%;驱动电机的额定功率为35kW(47.6马力)、峰值功率为70kW(95.2马力),采用P2布置方式,位于发动机和变速箱之间;变速箱则采用6AMT自动挡变速箱,动力电池容量为15.45kWh。这款混动总成有重量感知功能,可以根据车辆在加速过程的输出力矩和加速时间来判断车辆总重,角度传感器可以判断车辆处于上坡或下坡的状态,基于实际路况的智能标定策略,确保车辆在常用工况时,其发动机处于最佳油耗区间,最终可实现法规工况节油20%。具体技术优势如下。
1、在丘陵、山区道路的上坡工况,整车ECU可以根据整车重量、坡道角度、行驶速度等参数,根据轮端驱动需求功率自动分配发动机和电动机的输出功率,动力电池容量15.45kWh,按照浅充浅放原则,实际使用最佳区间为SOC 90%—20%,则为10.8kWh。假设电动机按照额定功率35kW(47.6马力)输出,则可以坚持18分钟。按照爬坡速度45km/h计算,则车辆可行驶约13.9公里的上坡路段。在整个上坡过程中,发动机转速处于最大扭矩区间的中间位置,是发动机的高效节油区间,因此上坡电动机助力是混动节油的关键。
2、下坡工况,电动机转换成了发电机,将势能转化为电能,并且还发挥了“电磁缓速器”的作用,提升了车辆的安全性。另外车辆还不需要安装水箱和淋水系统,降低了整车重量。
随着WP14T-DHT在汉诺威车展发布之后,预计潍柴这三款混动总成将会在国内卡车产品陆续进行匹配应用。商车邦相信,由潍柴来主导和推广混动技术,将会推动中国混动卡车的技术应用,不断提升混动卡车的市场占比。(说明:文中部分数据为商车邦根据经验公式进行推导计算而来,最终实际数据以潍柴官方公布为准。)