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电气化背景下,变速箱会消失吗?听听这个论坛上的大佬们怎么说

2017年12月13日 10:31:00
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来源:车辙

原标题:电气化背景下,变速箱会消失吗?听听这个论坛上的大佬们怎么说

前不久,车辙君受邀去杭州参加了一个汽车零部件技术论坛,主办方给出的论坛主旨是——聚焦当今传动系统的发展趋势,即低碳化、智能化和电动化。有意思的是这么一个聚焦技术发展趋势、专业属性极强的论坛,主办方既不是博世、大陆,也不是号称能分分钟造车的麦格纳,更不是国内汽车行业的黄埔军校——联电,而是大名鼎鼎的壳牌公司一手操办的,而且今年该论坛已经举办到了第三届。


▲ 第三届汽车零部件技术论坛在杭州启动

大家都知道,壳牌是一个老牌的能源公司,但它是怎么和传动系统搞上一腿的呢?

说实话,对于这个问题车辙君在接到邀请函的时候对壳牌主办这个所谓的汽车零部件技术论坛多少是有点疑惑的,毕竟不是汽车制造公司,该如何去谈这么大的一个命题?

会毕,各式PPT还在脑海中流转闪现的时候,我发现我已经被壳牌业务领域的宽泛和专业性惊到了。这个论坛规模从参会人数上虽然与那种千人大会无法相提并论,但和那种到处是易拉宝名曰论坛实为展销会的论坛还真不一样,因为参与嘉宾无论是主题讨论还是报告演讲中,都实实在在地分享了各自领域的研发成果和数据。没有插科打诨,也没有高高在上的摆谱和官腔,甚至整个会场没设一个易拉宝。演讲结束了台下可以自由提问,台上时间不够,台下还有专门的圆桌讨论。

所以,既然是一场超预期的论坛(事后车辙君算明白了,这就是一个面向汽车工程师的专业论坛,对于学文科的我来说,消化吸收的过程其实是比较痛苦的),车辙君也汲取了多路干货,在还需时间充分消化的基础上,我们还是想尽量给大家呈现一些当天论坛上我们认为相对更值得分享和扩散的信息,就算是以飨各位了。

看完这篇文章,觉得没受益的童鞋可以来找我们要红包(跪求老板不要扣我这月的绩效)。


 第三届汽车零部件技术论坛上嘉宾现场分享汽车零部件知识

参与本次论坛的嘉宾有LMC高级分析师、吉利动力研究院7DCT开发部部长、Bosch CVT项目经理、博格华纳首席工程师等等,一看这嘉宾阵容的配置,想必搞变速箱的童鞋们已经有所期待了。

全球电气化背景下的变速箱

发展趋势会如何演变?

在LMC高级分析师卢宴的报告中,给出了对未来几年全球电气化背景下的变速箱发展趋势。在这份报告中,因为具备较为前瞻的全球视野,让我们可以对接下来技术模式的演变有一个较为宏观的预判。

▲ LMC高级分析师卢晏在做题为《Transmission Trends with Global Eletrification》的报告分享

下面这幅图给出的是世界主要国家2025年的传动系统形式预测。

▲ 世界主要国家2025年的传动系统形式预测图

如果看中国的趋势,可以发现那时手动变速器的比例将明显下降,其中一个原因就是前不久刚刚出台的双积分政策对主机厂的新能源车比例提出了硬性要求,业内普遍认为这样激进的政策将会促使2025年新能源车从1.7%上升到16.1%。同时这会大大减少手动变速箱的应用,因为纯电动车和混合动力车是不可能采用手动变速箱的。而由于成本优势和燃油经济性方面的优势,我们国内的经济型汽车将大量采用双离合变速器DCT(也有公司叫DSG),因此预计DCT比例将从15.1%上升到22.6%。

我国各种变速器的市场占有率相对来说还是比较均衡的,在美国自动变速器占比就很高,达到70%左右,毕竟美国汽油便宜,不需太考虑经济性;日韩CVT的采用比例则独树一帜,毕竟由于使用环境和车型定位的关系,他们的汽车厂大都着力在这个方面。

▲ 图片数据源自LMC高级分析师卢晏当天的演讲PPT

未来双离合变速器DCT的档位将持续以7档为主,这也正是当前市场上最主流的DCT——大众DQ200、DQ381的档位数量,而AT自动变速器的档位将会稳步上升,8AT、9AT甚至10AT将是市场上中高端汽车的不二之选,这也是为了满足油耗法规的需求。

只有Bosch可以玩的转的压力钢带CVT

说起来无级变速器CVT的原理很简单,就是一个主动轮通过一条钢带带动另一个从动轮转动;随着压紧力的变化,钢带与主动轮、从动轮接触点的半径变化,从而导致传动比的变化。

▲ 图片源自Bosch CVT 项目经理郭晋晟在论坛当天所分享的题为《压力钢带CVT:  持续应对市场需求的变化》的演讲PPT

由于扭矩巨大,CVT传动的钢带不能单纯靠拉力传递动力,而必须由许多压紧钢片堆叠而成,依靠钢片之间的压力传递扭矩。

▲ 图片源自Bosch CVT 项目经理郭晋晟在论坛当天所分享的题为《压力钢带CVT:  持续应对市场需求的变化》的演讲PPT

原理说起来简单,但到现在这种钢带几乎只有博世一家能够生产。随着全球汽车电气化趋势,他们也带来了CVT与电气化集成的解决方案。Bosch CVT 项目经理郭晋晟在演讲中对他们家的看家技术做了相对充分的解析,很多技术细节对车辙君来说也是第一次接触。

▲ 图片源自Bosch CVT 项目经理郭晋晟在论坛当天所分享的题为《压力钢带CVT:  持续应对市场需求的变化》的演讲PPT

CVT技术可以集成当前流行的Coast-down滑行功能,在驾驶员松开油门踏板时完全断开传动链,从而提高滑行距离,提高燃油经济性。


▲ 图片源自Bosch CVT 项目经理郭晋晟在论坛当天所分享的题为《压力钢带CVT:  持续应对市场需求的变化》的演讲PPT

CVT可以和未来几年将成为主流的48V微混系统匹配起来,48V电机可以布置在变速箱之后的P3位置,减少电机与车轮之间的传动链,提高传动效率。而48V微混技术和本就十分省油的CVT技术结合起来,将会形成更加省油的一套动力总成,将在不远的未来成为不少主机厂用来满足法规要求的利器。

变速箱效率和油温的关系

有着怎样的暧昧?

作为主办方,壳牌产品应用专家胡华的汇报基于壳牌自己的一项润滑油试验,半个多小时的报告也是满满的干货。

▲ 壳牌产品应用专家胡华

令车辙君十分惊讶的是,壳牌居然有一台传动系统试验台架,也就是俗称的三电机台架,它可以精确的测量后桥、变速箱以及发动机的效率,壳牌主要利用它来考察润滑油组份或特性例如粘度、基础油、添加剂效率的影响。

这个台架是汽车动力总成正向开发的重要设备,而至今国内大部分整车厂都还不曾配备。


▲ 图片源自壳牌产品应用专家胡华在论坛当天所分享的题为《变速器效率与油温的关系》的演讲PPT

试验对象是一辆重卡的后桥,分别采用了80W-140、80W-90、75W-80三种不同的润滑油进行试验(横杠后面的数字越小表示粘度越低);由于后桥远离发动机,所以它的温度上升基本上完全是由齿轮摩擦产生的热量引起的。试验发现,采用低粘度的润滑油产生的温度比高粘度润滑油低上7℃,对应传动效率也会高上1%。


 图片源自壳牌产品应用专家胡华在论坛当天所分享的题为《变速器效率与油温的关系》的演讲PPT

从红外线热敏成像上也可以看出不同粘度润滑油的明显区别。粘度高的润滑油明显消耗了更多的摩擦能量,产生了更多的热量。

▲ 图片源自壳牌产品应用专家胡华在论坛当天所分享的题为《变速器效率与油温的关系》的演讲PPT

在试验中,也许这7℃的温差或是1%的效率看上去微不足道;75W-80油品在30分钟的试验循环里比80W-140油品在燃油消耗方面节省了0.3升,看上去也不多。但稍加计算就会知道,对于每年运行时间长达6000h以上的重卡而言,一年油耗相差可达3600L,也就是22000元之多的油费!

在小汽车上其实也是同样的道理,使用粘度低的机油(例如0W-20)尽管极端工况下可能润滑不良,并且更容易消耗,但它能量损耗更小,因此更省油、动力也更好。所以随着发动机技术和变速箱的进步,低粘度润滑油现在也成为越来越多汽车厂的推荐机油。

双离合变速器和P2混合动力技术

博格华纳在DCT变速箱中的地位毋庸多说,Borgwarner首席工程师徐昊介绍了搭载在新一代科鲁兹上采用电动液压驱动的同轴伺服缸(CSC)的双离合变速器,这种装置取代了传统杠杆或齿轮驱动装置,在降噪的同时提高了系统的稳定性和耐久性。

 图片源自首席工程师徐昊在论坛当天所分享的题为《Latest DCT and P2 Hybrid Technology》的演讲PPT

对于新能源方面,博格华纳介绍了他们在P2结构混合动力的产品。

所谓P几结构,指的是针对于混合动力汽车,电机在传动系统中的位置。这是不同于并联、串联、混联外,另一种更时髦的分类方式:

  • P0指的是在发动机之前,也就是用大电机取代普通的12V发电机;

  • P1是电机布置在发动机之后、离合器之前;P0和P1都把电机和发动机固定连接在一起,所以电机与发动机必须同时运行,节油的能力较弱;

  • P2是把电机置于离合器之后、变速器之前,这样对传统内燃机传动系的改动最小,但又能实现纯电动行驶,是被大众集团广泛采用的混合动力系统;

  • P3和P4都是将电机布置在变速箱之后,和车轮固定连接,是比亚迪秦等采用的混动方式。

  • 而PS是丰田、通用采用的动力分流行星轮传动系统,能实现成本和燃油经济性的良好平衡,也是一种非常巧妙的设计。

▲ 图片源自首席工程师徐昊在论坛当天所分享的题为《Latest DCT and P2 Hybrid Technology》的演讲PPT

P2结构又有同轴式和异轴式两种:同轴式结构简单,但是会加长动力总成的长度,因此对纵置变速箱更为友好一些。然而大众集团对它情有独钟,采用P2同轴式的横置变速箱DQ400e搭载在高尔夫GTE、途观PHEV、Audi A3 e-tron等车型上,这也许是出于德国人惯有的严谨思维方式吧?

 图片源自首席工程师徐昊在论坛当天所分享的题为《Latest DCT and P2 Hybrid Technology》的演讲PPT

异轴式和同轴式优缺点刚好相反,它不会大幅增加动力总成长度,因此更容易布置;它可以有传动比,因此可以用更小功率的电机实现更高的性能;但缺点是系统复杂,并容易产生振动噪音方面的问题。

 图片源自首席工程师徐昊在论坛当天所分享的题为《Latest DCT and P2 Hybrid Technology》的演讲PPT

这是同轴式P2结构电机的爆炸图,可见为了减小轴向的长度,它的结构是十分紧凑的。

最后两句

说实话,因为是第一次参加壳牌主办的这次汽车零部件技术论坛,但这次论坛真的让车辙君重新找到了一丁点前几年跑论坛的那种兴奋劲儿,因为这样的论坛确实可以学到很多东西。后来也不知道为什么,业内各种高逼格的论坛不断涌现,但论坛整体的组织却越来越流于形式,同时越来越多的“王婆”借着论坛来夸赞自家的瓜有多甜,易拉宝广告围满整个会场,赞助商的演讲可以霸占“黄金时段”,也正是如此,对论坛的那种期待感是不断的减分。

 论坛嘉宾合影留念

怎么说呢,这次论坛给车辙君有一种SAE年会变速箱分会场的感觉,无论是主办方壳牌的专家还是吉利动力研究院7DCT开发部部长、LMC高级分析师、Bosch CVT项目经理、博格华纳首席工程师、万里扬商用车研究院院长,Jatco上海分公司副总经理等与会嘉宾,还是壳牌的产品应用专家和技术负责人,基本都在分享和交流具体技术细节,听着这干货满满的演讲,会让人仿佛置身大学课堂听老教授讲课,生怕错过一点细节就错过了整堂课的精华。

汽车零部件论坛为什么由一家能源公司来主办的疑问早已被打消,细想一下倒也在逻辑上并不相悖,这就像汽车上的传动机构一样,各司其职又互相配合,是润滑油将他们完美地调和在了一起,让他们更高效、更和谐的工作。作为汽车行业的从业人员,我们当然希望有更多的企业能够发挥自己的平台优势,多搞搞这些对业内人士大有裨益的专注技术且干货满满的论坛。作为祝福,同时也是感谢,期待以后壳牌的这种汽车零部件技术论坛能办的越来越红火吧。

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