林志強:2020+高效動力系統解決方案

2020年10月21日-10月22日,由中國汽車工業協會和西安市人民政府聯合主辦的“2020中國汽車供應鏈大會”(原“中國汽車零部件行業年會暨高峯論壇”)在陝西省西安市召開。本屆供應鏈大會主題為“育新機、謀新篇、開新局——助力構建安全可控汽車產業鏈”,探討“十四五”思路,把控產業形勢,解析全球汽車供應鏈發展動態,助力構建安全可控汽車產業鏈。其中,在10月21日下午舉辦的“傳統汽車零部件的未來之路”主題論壇上,廣西玉柴機器股份有限公司執行副總裁 林志強為大家分享了“2020+高效動力系統解決方案”的演講。以下內容為現場演講實錄: 

林志強:2020+高效動力系統解決方案

廣西玉柴機器股份有限公司執行副總裁 林志強

林志強:大家下午好!玉柴一直是做專業動力發動機的企業,未來要成為全球的專業動力系統的領航者,多年以來玉柴的車用柴油發動機和燃氣發動機主要配套於商用車。玉柴1951年成立,明年就是公司的70週年,這些風風雨雨的年月過去,特別在現在,大家都説傳統的汽車零部件製造企業應該怎麼往前走,所以我今天主要是和大家分享玉柴在商用車動力整個系統的技術路線上的一些分析。  

首先,不斷升級的排放法規,從2021年將全面實施國6A階段排放法規到2023年國6B階段,預計2027年、2028年實施國7排放法規,都推動着發動機和零部件企業技術提升和產品升級。 

大家知道,能耗是動力系統的最大挑戰,而能耗又與二氧化碳排放成正比關係。當前,世界各地都在不斷的實施更嚴格的二氧化碳排放法規,中國推行的是油耗法規,預計在2025年左右實施第四階段油耗法規,根據法規要求,新的整車測試循環工況本身就會致使油耗提高5%,在這個基礎上相對於第三階段油耗限制再下降10~15%的油耗。面向商用車市場,經濟性這一個因素是決定使用者的最終需求。所以,擺在我們面前的課題是在滿足國家實施更嚴格的二氧化碳排放和油耗法規同時,滿足終端客户追求最低油耗需求。

目前世界上,歐美的一些企業都在做一些不同技術路線準備,可以看到有混合動力、純電動等在不同用途的車輛上應用,且不同領域應用的技術路線也不一樣。比如城市公交車目前大家可以很明顯的感覺到基本上是純電動,因為純電動有充足的充電樁、電耗成本比燒油低很多、故障率低等等優勢,現在公交公司的維護人員基本上都縮減到原來的50%左右,因此純電動非常利於在公交市場發展。對於貨車、特別是中重型貨車,大多動力將來發展可能仍以內燃機為主,但是內燃機動力在今後的發展,大多是發動機加電的組合,而不是單一的發動機,還有一些新的其他的燃料,來滿足更嚴格的能耗要求。大家都關注的燃料電池,它還有很長的商業化的路要走,預計真正達到商業化階段是在2030年之後,這個準備時間對我們企業來説也是比較緊張的。  

關於內燃機效率解析,一百年來,證明柴油發動機本身是熱效率最高的一種動力機械,目前市場上柴油機的平均熱效率42%左右,還有很大的提高熱效率的空間,包括一些損失、附件電動化、減少磨擦功等等方面都有進一步提升優化的空間,使熱效率做到50%以上,目前玉柴在沒有加餘熱能量回收的條件下可達到50%的熱效率水平。 

從圖上可以看到雖然發動機熱效率最高,但是高效區很窄,這個是技術關聯性比較強的一張圖,但是大多區域還是效率比較低一些的,而右邊這張圖是電機效率的,可以看到電機高效率區域相當的寬廣,並且最高效率達到95%以上。 

那麼通過這兩種動力優化結合,是否能夠得到一個更加高效的動力系統?這就形成很重要的技術實現途徑:利用不同的機和電的比例,組合來形成一個高效的解決方案。我們預測在將來的動力市場,動力是多元化的,這裏有混合動力、純發動機、純電池、燃料電池,每一種不同的組合,要根據市場的不同需求,我們為最終客户選擇最適合的一套解決方法。  

我們提出一個分配的公式,就是這兩個阿爾法(α)的值決定的,基於這種思路我們開發了一系列產品,舉幾個例子,這是我們推出的一個IE-Power系統,它可以作為增程器的應用,也可以作為混合動力的應用。在將來這種機電的耦合不是一個簡單的拼裝式,一定是一個高度集成式,完全一體化的機器,這是玉柴做的方案,大家可以看到我們把它做成電機殼體,電機的轉子起到發動機慣量的作用,無論在機械結構設計方面,還是在性能上都緊密耦合在一起,形成一個高效系統。玉柴在增程器應用上,一升柴油發4度電,效率提高了20%以上,在實際應用當中這種增程的應用是有串聯的混合動力,它適合擁堵的地方,收到很好的效果。  

我們在港口市場採用増程式技術方案,通過實際使用了一年多的統計數據,要比原來的純發動機節約50%以上用油量,但是這種解決方法只能用於這種市場;如果用在高速公路上,我們實驗統計分析在高速公路上它不但不省油,還費油。若在城市客車採用功率分流式混合動力,我們實驗結果表明在城市循環工況下節油率可以達到60%,在CWTVC有高速公路的循環工況下節油率可以達到40%,當然純電動剛才説了,比如説公交車在這種有充足充電樁條件時很適合純電動。我們判斷以後的純電動車型不是傳統的簡單改裝一下變成純電動,比如一開始特斯拉做的只是一個純電的車型。現在國內大多采用中央直驅式,我們叫簡單的拼裝式,它以後發展的路不會很長久。將來一定是考慮到電池怎麼安全,怎麼佈置最節省空間,怎麼樣重量最輕,效率最高的一整套方案,而我們的純電動系統是把電機和車橋結合在一起的車橋式純電動系統,取消了傳動軸,可以利用原傳動軸佔據的空間佈置動力電池,把電池不佈置在車的中央,這是純電動車的一個新概念。 

最後説一下燃料電池,現在我們判斷燃料電池還沒有達到商業化的程度,但是燃料電池肯定是一個顛覆內燃機的一個很重要的技術手段。玉柴現在做各方面的開發儲備,大家可以看到發動機與內燃機很類似,我們所有的供應商都是一樣的,將來的動力,會依據市場不斷變更的要求,不斷的擴展自己的產品,我們完全能夠適應市場的需求。  

現在的燃料電池系統,玉柴做整個系統的集成控制,實測系統效率達到61.57%,在商用車領域我認為這個數據是最高的,整個結構的緊湊程度也是行業內的一個標杆,目前玉柴在儲備一系列的產品,在商業模式成熟的適當時間將會推向市場。  

未來的動力市場,肯定是一個多元化市場,不同的市場會適應不同的動力組合。傳統內燃機還有很大的提升效率的空間,它會長久的存在。將來無論什麼新技術應用,它一定不是簡單的拼裝式,一定是高度集成式,對於產業鏈來説,我們各個產業鏈如果識別了未來市場的需求,藉助原來的產業技術不斷地創新自己的產品,一定會贏得美好的未來市場。

謝謝大家。 

(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閲)

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