混合动力客车产业化呼唤“中国伊顿”
前言:2009年,客车行业最最火热的是混合动力,最最争论的是混合动力的实现方式,最最无奈的是混合动力国产技术的瓶颈,最最渴望的是混合动力“中国伊顿”的出现。
一、中国混合动力客车产业化的发展呼唤“中国伊顿”这样的英雄出现
2009年,最最引人注目的就是国家政策倡导的新能源客车,客户选择车型中80%是混合动力客车,在此背景下客车产业链围绕混合动力客车展开了巨额的投入和激烈的争论。
2008年底,科技部联合财政部提出了“十城千辆”的新能源客车计划,购车给予一次性定额补助,进而达到大规模产业化。地方政府也提出了补贴支持。
国家一系列的补助政策带动了公交企业大批量购置新能源车辆,福田客车获得北京800台的混合动力订单掀开了2009年新能源客车的购买序幕。
股票市场新能源相关的题材板块逆势飘红,刺激了上市公司的敏感神经,更带动了产业链投入新能源的热情。
一边是订单,一边是资本,客车产业链无论多么疯狂都不过分。客车企业纷纷涌入新能源的开发,因为技术成熟性的限制以及80%市场需求混合动力,客车企业基本上把混合动力作为新能源的主攻方向。
峰回路转,随着北京,广州等地购买混合动力客车采用伊顿系统,“康明斯发动机+伊顿系统+日立电池”基本上成了中国混合动力客车的代名词,对此业内专家学者提出诸多不同意见,客车企业也表达了自己不同的见解,从而在客车产业链展开了激烈的争论。
专家学者反对的声音越来越强烈,专家们在肯定混合动客车发展方向正确的同时,提出诸多建议,归纳为两点:
1、国家混合动力的项目应该最终是提高混合动力的技术上升,过多采用国外总成将将极大制约中国混合动力产业的发展和技术的成熟。
2、混合动力以客车企业单兵作战方式作为主力研发的实现方法会出现问题,客车企业各种部件外购,无论生产多少客车,不能有助于整体混合动力技术的提升,多家企业的重复投入,也将造成社会资源的极度浪费。
国产混合动力客车需要摆脱目前“百花齐放”的研发模式,从社会资源配比效益最大化角度来看,应该是混合动力产业链专业分工,互相配合,最终实现国产混合动力顺利商业化的目的,实现这个目标的最大瓶颈就是混合动力核心技术的成熟程度,客车产业呼唤“中国伊顿”核心系统的出现并为混合动力客车产业化保驾护航。
客车企业也对目前伊顿主导匹配国产混合动力客车表现出极度的不满和无奈:
1、客户指定的国外系统,主机厂没有过多话语权,使得客车企业沦为“代加工”,在高技术的混合动力市场被极度边缘化。
2、国外系统和电池的整体打包销售带来了两个弊端,一个系统价格过高,二是客车企业采购相同的系统,变成了最该产生利润的混合动力客车没有创造高利润的基础和可能,本该差异化最大的产品趋于更严重的同置化,客车企业的品牌价值在“满城尽是伊顿”的现实中无法体现增值。
3、更令客车企业无奈的是,目前任何一家客车企业对于混合动力的研发无论技术还是资金方面都显得无能为力。客车企业本身无法具备研发混合动力系统的综合能力。客车企业更无法找到能够真正实现混合动力客车的实力合作伙伴。
专家的建议和企业的无奈引起了相关部门的重视和思考,2009年上半年的《新能源汽车企业及产品准入管理规则》对客车企业的混合动力产品的设计能力和生产能力提出要求,要求客车企业至少掌握新能源汽车车载能源系统、驱动系统及控制系统三者之一的核心技术。这样的要求导致通过生产准入的只能是国产系统,生产一致性的要求,使得国产混合动力受到支持,取得了政策优势。
至此,似乎所有问题和矛盾都解决了,种种政策下,国产混合动力似乎会快速得到产业化的应用。
新的问题摆在面前,混合动力客车是要运营的,目前很多客车企业采用的A+B+C的传统匹配模式制造的客车,在2008年奥运会期间被证明是不能商业化运营的。“十城千辆”已经启动,如何保证今天的混合动力客车商业化运营成了摆在整个客车产业面前新的问题。这个问题解决不了,可能面临的后果就是“十城千辆”的上万台客车成为问题车辆,造成的后果将难以设想。而国家几十亿的资金如果没有效果,或者是带来负面效应,造成极度浪费的同时,也面临着如何向纳税人解释的尴尬。
所有矛盾的核心指向同一个问题:中国缺乏像伊顿一样稳定的混合动力系统,整个行业都在期待类似于伊顿的零部件企业出现,“中国伊顿”以英雄的形象出现,打破目前混合动力客车产业化进程的瓶颈。
二、“中国伊顿”的标准诠释
到底什么的标准才能称得上“中国伊顿”?简而言之一句话,中国伊顿的标准就是能够满足混合动力客车的核心需求,确保混合动力客车运营的投资效益最大化。
混合动力客车的核心需求无外乎以下几点:
1、有效的节油效果。
混合动力作为新能源客车的一个实现手段,目的就是针对日趋紧张的能源寻找客车新的动力方向,所以,节省能源是混合动力客车性能的核心之一。
2、满足运行稳定性的需求。
客车的核心需求从来都是运行的稳定性,作为生产资料和公益双层性质的公交车更是需要高稳定性。
3、提供整套混合动力方案。
稳定性的前提就是能够有整套的混合动力方案服务于混合动力客车,而不是主机厂自己四处寻找部件来搭配。新能源的核心不仅仅是零部件,还有控制策略,而这恰恰是目前国产混合动力客车的软肋。
三、谁最可能成为“中国伊顿”?
整个客车产业链中,无外乎主机厂、零部件企业,那么谁更可能成为“中国伊顿”呢?
客车主机厂承担国产混合动力主力军比较困难。
1)主机厂基本很难掌握混合动力核心部件的技术和生产。
常规车辆的核心部件发动机和变速箱仍然是混合动力客车的核心部件,一般客车企业不具备生产能力都是外购,自身技术无法提供出混合动力方案。需要零部件企业的专业配合,而在补投入研发的情况下,零部件企业很难做到专业的技术对结合支持。
2)由于市场竞争,单一客车企业的市场销量不会非常高,主机厂系统对竞争对手转让混合动力核心技术的可能性基本没有,所以主机厂研发混合动力的投入产出比不良好。
从整体社会资源匹配角度来说,“中国伊顿”不太应该在客车企业中产生。
最可能提供混合动力系统的就是变速箱企业或者发动机企业。那么到底谁可能成长为“中国伊顿”?
伊顿是变速箱企业,通过对自身变速箱的改造,增加输入轴连接电机实现电驱动,加上自己的控制策略,匹配康明斯发动机,购买日立电池,来实现自己的混合动力系统。这似乎是中国零部件企业可以借鉴的道路。
目前几家主要变速箱厂,还处于仅仅提供客车企业要求的双输入轴变速箱,不具有电子控制策略的核心技术。没能上升到提供混合动力系统的专业能力。
发动机是混合动力的核心部件,发动机企业本身积累的技术能力就强,完全有能力整合混合动力需要的部件并建立自己的核心能力,走与伊顿不同的技术路线,提供专用发动机,自主的控制策略,匹配目前成熟的变速箱来完成中国的混合动力系统,为中国的新能源产业服务。
那么,到底在发动机和变速箱领域哪个零部件企业有意愿,有能力成为“中国伊顿”?
四、为什么最可能的“中国伊顿”是玉柴?
中国目前到底有没有零部件企业在向专业的混合动力方案方向努力?带着这个疑问,进行多方的探求,终于发现2009年4月3日的一篇文章:
以标题为 “新能源,新动力,玉柴混合动力谱写新篇章”的文章第一次对外揭秘玉柴研发四年的混合动力系统。
文章对玉柴目前的混合动力系统研究状况作了如下介绍:
2005年开始进行的单轴并联式混合动力方案研究,是围绕公交混合动力客车的核心需求,玉柴的研发团队投入了大量的精力,整合玉柴各体系资源为崭新的混合动力方案提供强有力的保障。由玉柴联合上海交通大学共同研发,玉柴具备自主知识产权。
2007年8月玉柴面向城市客车的单轴并联式混合动力总成成果通过验收,目前已经完成了立项、研发、台架试验、整车试验、参展等一系列过程。2008年玉柴在第一代系统(ISG)的基础上继续优化并研制出第二代系统(YCHPTTM )混合动力总成,该混合动力总成由玉柴混合动力专用发动机与玉柴自主研发的ISG电机及其控制系统组成,更加便于整车集成配套。
2008年5月,玉柴首批油电混合动力投放市场,截至目前,已经有8家企业匹配了玉柴的混合动力总成。玉柴混合动力系统正在接受客户的试运营检测,已经从试制向批量市场化过渡,在国内部分城市招标中,玉柴的混合动力系统正和伊顿同台竞技,接受客户的最终检验和抉择。
玉柴的混合动力系统到底是否能够满足客户的核心需求,并且满足客户投资效益最大化的要求呢?
带着这个疑问,笔者走进了玉柴,与参与研究的梁锋博士进行了一次深谈,在他淡定自信的面孔中,我读到了玉柴人对于玉柴混合动力系统的信心和自豪。
问题一,玉柴单轴并联式强混合方案诠释
梁锋博士:单轴并联式强混合方案核心:玉柴混合动力专用发动机+离合器(自动控制)+永磁电机+控制策略,为客车企业提供整套解决方案,除了可以匹配AMT变速箱之外,还可以匹配常规的手动变速箱。整套系统以总成的方式提供,便于整车的装配。
问题二,玉柴单轴并联式强混合方案如何满足客户的核心需求
梁锋博士:
核心需求一:节油效果达到25%以上。
玉柴混合动力方案在提升车辆燃油经济性的理念就是,整车控制器通过优化算法来合理分配发动机与电机的扭矩,使发动机尽可能的运行在高效区域,把油用到刀刃上,结合高效的能量回收策略。最大程度保证了混合动力客车的燃油经济性,经30000公里的实验证明,在典型的城市工况下,最大节油率可达到25%以上。
能不用油就不用:保证这个理念实现,玉柴通过CAN总线技术,实现了“软停机”功能,在车辆处于红灯或交通堵塞的怠速状态时,发动机由传统的怠速状态变成停止运营,这样可以最大程度的避免燃油浪费,也改善了整车排放。
把油用到刀刃上:
玉柴混合动力专用发动机,针对混合动力车辆的运行路谱,找出对应的发动机重点运行工况,针对性的开展性能优化工作。同时在整车能量分配策略上,发动机的低效率工作区域多采用电机参与工作,使得发动机的工作区间大多数情况下都集中在高效区,玉柴专用发动机的这些特别设计可以满足混合动力公交车的需求,达到燃油最优化的效果。
高效的能量回收:
车辆制动过程中,大多数的情况下混合动力系统会进入回馈模式,对蓄电池进行充电以达到能力回收。为了提高回馈效率,玉柴进行了细致深入的研究,制订了针对中国城市实际运行工况的回馈策略,尽量追求能量利用效率百分百。
核心需求二:良好的稳定性需求。
玉柴最大程度地利用了自己的研发设计、生产、售后等多方面能力来确保混合动力方案的良好稳定性能。
① 强大的研发设计能力为稳定性护航。
发动机软停机提高燃油经济性的同时,也直接导致两个后果:
一是大惯量的冲击。玉柴特意重新设计了低惯量零部件优化扭振减振系统。
二是增压器的工作环境差,容易导致增压器可能的不稳定。
针对增压器转速变化范围大,对叶片冲击,压气机叶轮易产生低周疲劳问题,设计师们在材料升级,叶轮结构上提出了新方案。
增压器高速运转后突然停机,热量累积,易导致机油结焦,容易造成增压器损坏的故障。设计团队运用了“停机延迟润滑”的设计理念,增加一套获得专利技术的“停机延迟润滑保护器”,为增压器创造良好的工作环境。
玉柴提供了强大的混合动力控制系统,可以实现离合器的自动控制、Stop&Go功能、制动回馈功能、SOC自平衡功能、纯电动行驶功能、电机助力等完善的混合动力功能。
② 利用专业优势,提供跨界产品。
发动机厂从来都是专注于发动机的设计和制造,但是玉柴提供混合动力解决方案的定位,使得参与提供动力的电机变得极其重要,玉柴联合优秀的电机研发企业引进成熟的电机技术,依靠自身强大的制造生产能力和一致性控制能力,制造出优质的电机部件来满足需要。
③ 强大的高技能专业服务体系保障售前、售后服务。
玉柴的混合动力解决方案主要借助企业内部的技术团队,锻炼队伍的同时也为后续的整车配套培养了强大的指导能力。
没有没问题的产品,但是不能没有强有力的售后保障体系,国3和国4发动机的全面使用,带给玉柴的是培养了一批优秀的具有电控维修能力的服务团队,这支团队正好为玉柴混合动力系统保驾护航。
④ 混合动力客车需要提供混合动力方案,而不是简单的部件。
最高科技的东西追求的就是最简单,玉柴倾力打造混合动力方案就是为了在专业领域提供专业产品,专业化的模块设计,使客车企业购买玉柴的混合动力总成,和普通的柴油机的匹配并没有多少不同,确保了混合动力客车的性能。
⑤ 针对公交客户多样化需求,提供多种解决方案。
针对公交客户的多样化需求,玉柴凭借发动机领域的专业能力,提供了柴油发动机、CNG、LNG、LPG等多种能源专用发动机与两款ISG电机进行多种组合的混合动力方案。
问题三:玉柴这四年的研发是完全自我创造,单枪匹马吗?
梁锋博士:肯定不是。玉柴的研发始终遵循“博采”的开发原则。除了联合开发的上海交大团队外,国家电动汽车项目的很多团队和专家,也很早就了解玉柴的技术方案和研发细节,并一直在支持我们,给我们提出建议。
国家科技部还立了几个课题来支持我们。可以说,玉柴的混合动力从一开始就凝聚了中国汽车人的某种寄托。
最后,梁锋博士骄傲的告诉我,国家部委领导了解到玉柴的YCHPT混合动力方案和试乘混合动力样车后,用振奋两个字形容了自己的激动心情,殷切的提出了期望:希望玉柴可以成长为新能源产业化过程中的“中国伊顿”。
梁锋博士说,从那一刻起,他的使命感突然之间增强,心愿已经从为客户提供成熟稳定的国产混合动力系统上升到为成就“中国伊顿”这一伟大使命而努力。