2024年11月27日，在第四屆汽車智能底盤大會上，三一重工股份有限公司研究院副院長黃振揚指出，混合動力系統(tǒng)兼顧了燃油和純電的優(yōu)勢，尤其在越野場景下表現(xiàn)出色。混合動力系統(tǒng)對于越野車的強適應性，源于其兼顧了燃油車的持續(xù)大功率輸出和純電動車的快速扭矩響應。在工程車領域，混合動力系統(tǒng)也展現(xiàn)了其優(yōu)勢，如并聯(lián)混動結構帶來的簡單低成本、高可靠性。
在底盤控制方面，黃振揚強調(diào)了傳統(tǒng)四驅(qū)底盤系統(tǒng)的優(yōu)勢，如發(fā)動機持續(xù)大功率輸出、機械四驅(qū)的三把鎖保證扭矩集中輸出等。而純電動車則通過快速扭矩響應和特殊功能，解決了部分脫困場景的問題。他認為，混合動力工程車底盤系統(tǒng)在未來仍有廣闊的發(fā)展空間，需根據(jù)不同場景做到因景施策，以滿足多樣化的市場需求。
黃振揚｜三一重工股份有限公司 研究院副院長
以下為演講內(nèi)容整理:
混合動力系統(tǒng)的優(yōu)勢與越野性能
混合動力系統(tǒng)既不同于燃油動力系統(tǒng)，也不同于純電動底盤系統(tǒng)，它巧妙地融合了兩者的優(yōu)勢。眾所周知，燃油車在智能化和無人駕駛方面存在短板，主要原因在于其發(fā)動機扭矩響應存在延遲，從氣路到渦輪再到增壓，整個過程中都可能導致動態(tài)扭矩響應問題。
圖源:三一重工
相比之下，純電動車的電機扭矩響應則非常迅速。因此，混合動力系統(tǒng)得以兼具燃油車和純電動車的優(yōu)點。那么，純電動車存在哪些問題呢？對于工程車這一商用車范疇，其與乘用車中的越野車屬性極為相似。對于越野，尤其是硬派越野車型，底盤的操控性、脫困能力、攀爬能力以及越野性能都至關重要。
以長城汽車為例，長城一直秉持傳統(tǒng)四驅(qū)具備最強四驅(qū)能力的理念。2021年至2022年間，長城推出了坦克500這款硬派越野車型，包括城市版和越野版，并明確提出純電越野不靠譜的觀點。同時，我們也看到東風猛士、仰望等品牌依靠純電或增程技術，以及強大的電驅(qū)動能力，成功打造出具有強大越野性能的產(chǎn)品。
我個人認為，越野這一概念相對復雜，不能簡單地一概而論。總體而言，混合動力系統(tǒng)對于越野具有很強的適應性，它融合了燃油車和純電動車的優(yōu)勢。燃油車的優(yōu)勢在于發(fā)動機的額定功率可以持續(xù)輸出，且其機械四驅(qū)系統(tǒng)依靠三把鎖，在極限工況下可以將所有扭矩集中在1-2個車輪上，這是傳統(tǒng)四驅(qū)的顯著優(yōu)勢。
然而，在越野車及工程車的越野場景中，扭矩響應同樣至關重要。在相同的差速和輪間差速配置下，純電動車的脫困能力并不遜色于傳統(tǒng)動力車。因此，我們認為混合動力系統(tǒng)成功融合了傳統(tǒng)動力和新能源動力的優(yōu)勢。
混合動力工程車的底盤系統(tǒng)與技術特點
這個底盤系統(tǒng)看似簡單，實則采用了并聯(lián)混動技術。并聯(lián)混動中，發(fā)動機與電機之間、電機與變速箱之間各設有一個離合器。行業(yè)普遍的做法是在電機后增加一個多擋AMT變速箱，這主要是因為AT成本高昂，且DCT目前尚無大扭矩產(chǎn)品。因此，我們采用了手動擋結構。
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從實際客戶場景驗證的效果來看，這種結構在脫困能力、穩(wěn)定性和可靠性方面均表現(xiàn)出色。
在反復脫困的工地上，工程車與越野車面臨相似的挑戰(zhàn)，即離合器過熱問題難以妥善解決，包括頻繁換擋帶來的問題。為此，我們采用了多種方法，如脫困模式。在脫困模式下，離合器快速閉合，雖然犧牲了一部分舒適性，但對于強越野和工程車客戶來說是可以接受的。此外，我們還通過推遲換擋點來降低離合器兩端的轉速差，從而減少離合器過熱的風險。
這樣一套看似簡單的系統(tǒng)實際上為客戶帶來了巨大的價值，它簡單、低成本且可靠。然而，硬件結構的簡化意味著軟件需要更加復雜地考慮不同的場景和工況。因此，軟件控制的設計并不簡單。傳統(tǒng)的混合動力控制策略是:在低速時采用純電動驅(qū)動；在中高速時，發(fā)動機和電機根據(jù)效率和動力性要求合理分配扭矩。
三一混合動力的優(yōu)勢
我們所討論的這套混動系統(tǒng)不僅在節(jié)油率和新能源政策補貼方面具有優(yōu)勢，其最大的挑戰(zhàn)在于應對復雜多變的場景。工程車的應用場景非常廣泛，如礦山、鋰礦等。以江西宜春為例，被譽為亞洲鋰都的該地區(qū)擁有大量鋰礦，需要工程車上山拉運礦石。這其中包括鋪裝路面、非鋪裝路面、泥濘路面以及陡峭的坡道。針對不同的場景，我們需要制定不同的控制策略，以確保動力性和經(jīng)濟性的最優(yōu)化。
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例如，在滿載上坡、滿載下坡以及空載等不同線路下，控制策略都需要進行相應調(diào)整。在盤山公路上，由于路面起伏較多，控制策略同樣需要有所不同。同時，我們還需要兼顧城市工況，如在上海等地進行基坑開挖和土方運輸?shù)葟碗s作業(yè)。
在工地基坑內(nèi)，工程車需要緩慢拉出滿載的土方，這是一個長時間重載爬坡的過程。而到了鋪裝路面，工程車又需要像乘用車一樣在大街小巷進行運輸。因此，其應用場景既具有乘用車的屬性，又具有越野車的屬性。
最后，我順便提一下為什么純電越野也有市場空間。其中一個重要原因是，在乘用車中，電機很少持續(xù)在最大扭矩輸出。而對于強越野或工程車來說，由于車速較低、載重量高，且存在持續(xù)爬坡的過程，電機需要長時間工作在峰值功率狀態(tài)。在這種情況下，純電動車在低速大扭矩爬坡方面可能存在不足。而混合動力系統(tǒng)則能夠彌補這一劣勢，通過提高發(fā)動機效率、有效回收動能和勢能來實現(xiàn)節(jié)油效果。
關于礦山、盤山公路及建筑工程車輛節(jié)油率的表現(xiàn)，這涉及到節(jié)油率的基本原理:在上坡時釋放電能，下坡時回收電能。
先前我們提及了傳統(tǒng)四驅(qū)底盤系統(tǒng)的優(yōu)勢，其特點在于發(fā)動機能夠持續(xù)輸出大功率和大扭矩。同時，機械四驅(qū)系統(tǒng)配備的三把鎖確保了無論何種工況，無論是單邊打滑還是后輪打滑，都能通過這三把鎖將扭矩集中輸出。配合越野車的L擋提高速比，車輛能夠穩(wěn)定而緩慢地從泥濘或極端困境中脫困。
純電動車輛同樣具備其獨特優(yōu)勢。我最近觀察到商用車領域，如宇通，展現(xiàn)了一種我之前在乘用車中未曾見過的脫困模式。通常，我們依賴三把鎖、扭矩響應、防滑控制等技術來實現(xiàn)脫困，無論是機械差速鎖還是電子差速鎖自動分配動力。而宇通最近的技術中，引入了一種名為“悠車模式”的脫困方式，或許大家對此有所耳聞。當車輛發(fā)現(xiàn)前方無法通行時，會自動后退一段距離再向前沖刺，這是純電動技術所帶來的特殊功能。由于純電動的扭矩響應極為迅速，這一特性若應用于燃油車，則可能導致車輛越陷越深，無法脫困。而純電動車輛憑借其大扭矩快速響應的特性，通過開啟“悠車模式”，成功解決了部分場景下的脫困問題。
然而，我們也必須指出，純電動車輛在持續(xù)脫困過程中，電機容易發(fā)熱，IGBT控制器可能會出現(xiàn)過流、過熱等問題。同時，大多數(shù)電驅(qū)橋并未配備橋間差速鎖功能，類似于全時四驅(qū)系統(tǒng)，在如炮彈坑等復雜場景下，其脫困能力可能受限。
實際上，在許多場景中，若將所有扭矩集中在一兩個車輪上，往往會超出其附著能力。因此，在諸如沙漠等實際場景中，純電動車輛的越野能力也毫不遜色。這一問題需辯證看待，究竟是機械四驅(qū)的適應面更廣，還是純電四驅(qū)在未來具有更大的發(fā)展前景？我認為，應根據(jù)不同場景制定相應策略，這是我在工程車領域工作后對越野有了新認識的結果。
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