SAECCE 2020 | 李斯特Frank BESTE：商用车动力总成电气化趋势与技术

2020中国汽车工程学会年会暨展览会（SAECCE 2020）于2020年10月27-29日在嘉定上海国际汽车城-上海汽车会展中心举办，汇聚汽车及相关行业的企业高层、技术领军人物、资深专家学者、广大科技工作者。10月29日，李斯特技术中心（上海）有限公司总经理Frank BESTE在本次大会上发表了主旨演讲。

 以下为演讲实录：

非常感谢邀请我来到这次会议，首先我非常高兴能够和大家来分享AVL在中国电气化商用的趋势和解决方法。首先我想跟大家介绍一下我们公司，AVL是一个民营的动力总成的供应商，我们也提供在工程方面的技术，我们非常关注创新，希望能够减少温室气体的排放，同时我们也掌握现代复杂的动力总成技术。我们拥有70年的经验，在全球拥有11，500名员工，有大量的工程师和科学家，每年在总的投入中有10%是投入到研发当中，也是致力于促进先进技术的发展，我们在中国的业务也已经进行了40多年，我们在本地拥有800名的专家，同时我们是在上海和天津拥有两个全面的技术中心来为我们的顾客提供便捷的支持以及能够和我们的专家进行交流。

今天我的主题是“商用车的电动化解决方案和趋势”，当然我们的持续发展对这个动力就是希望能够提供合适的产品给我们的顾客让他们能够赚到钱，因此我们认为车辆的生产力和生产效率是关键，它是取决于车辆的性能、有效载荷、可靠性以及在车辆各方面是否能够形成一个平衡，同时是否能够应用我们补贴的政策获得更多的政策的优惠，同时还需要考虑市场的要求、法律的要求以及需要了解在法律法规方面对于环保的要求，同时还有在这个地方可以获得的基础设施以及要应用的工况，最后实现顾客的利益最大化。

商用车动力解决方案，对于商用车来说动力总成技术正在不断的发展，提供了很多的选择，常规的传统车辆到混合动力再到0排放的电气化的车辆，各个不同的技术都有自己的优势，可以让我们的顾客去进行可持续性的优化，来满足他们各自在运输方面的要求，在中国像重卡的混合动力技术它会有专门的燃油经济性的目标，像欧洲也有对于车队的要求，还有包括在美国也是如此，这些要求是针对于每一辆车的，要求所有的车辆都要达到法规的要求，而不仅仅是一个车队的平均数。

我们需要不断优化传统车辆变速器的效率，电动技术也是非常具有成本效率的一个方面，所以我们必须要考虑法规对于燃油经济性的要求，我们需要在2025年来满足四阶段的要求。保守估计要达到百公里35.3，到了4P的阶段要达到32.9%升的燃油经济性，为了实现这个目标需要去评估技术上的采用和成本，AVL有一个完整的系统优化的方法，考虑了所有的动力总成的组件还有系统控制、车辆、标准，还有客户定义的行驶工况周期以及环境条件的要求。所有的这些组件详细的技术规格，还有算法，包括对于仿真都是要基于实际工况来进行最佳的选择，为了降低成本我们要尽量减少在单个车辆上的这种重复的技术的投资，而我们要将重点是放在动力总成方面，因为动力总成的技术可以在所有的车辆之间进行普及。我们通过这个直接的比较这些系统仿真寿命将P2相对简单的加入到eCVT当中是比较有效率的技术，同时可以满足11%的油耗的法律需求，而DHT在动态循环方面的燃油效率优于P2、AM2，在重卡的应用当中还具有4%的油耗节省的额外的优势，但是它更为复杂，然而它是可对这种高产量的场景，它的成本是具有竞争性的。

这个是基于e—CVT的DHT，这是我们玉柴的例子，也是要开发的，可以优化内燃机的运行，将车速和内燃机的速度完全分离，可以允许对内燃机和e—CVT进行优化，所有的功耗下它是可以实现最佳的燃油效率，而且它的友好的结果也是令人满意的。

接下来来看一下关于电池电力传动系统，也就是电驱动系统，这是一个不可缺少的组件。商用车电动化是需要比较大的存储空间，电池或者是氢气罐，来达到客户对车辆行驶范围的一个期望，这对于短轮距的车辆底盘特别重要。而最紧凑的电子驱动装置是集成的这样一个电驱动轴的系统，而且这个也是非常重要的。我们还对这种集成的重卡的电驱动轴的设计有以下方面的一些优化，比如通过内燃机负载点的优化来实现高的系统效率，然后电动驱动轴的设计有副轴装置，或者有两档三档的拓扑选项。还有两个紧凑的高速PSM电动马达，具有高扭矩密度，可以减轻系统重量，在连续运行当中也能获得高的扭矩和功率密度。这种模块化的系统有很好的可扩展性，并且可以降低产品成本，满足各种功率的需求和车辆需求。而这种多齿轮的配置也可以达到最佳的车辆的平整度和速度，这个解决方案是基于模块化组件选择的这样一种便捷的系统，也是具有可扩展性，并降低了开发复杂性和产品的成本。这个电动轴桥的开发是可以应用于涵盖MD和HD的各种车辆运用，两档速、三档速，而对于电动马达可以选择两个模块化的电动马达来满足性能要求。电动轴悬架还有阻尼可以支持同一电动轴在各种车辆结构中的模块化的集成。

第二个主要的因素就是关于电池的解决方案，高性能的商用车电池主要的趋势和推动因素是要提高效率和性能，凭借这样的一个中国强大的供应商基础我们可以减少模块结构零件、包装重量和成本，而在超过1兆瓦高性能充电的电气系统和车辆热系统当中也需要考虑，而高性能充电在欧盟和美国也越来越受到关注，目标是20—30分钟内完成充电，充电电流是2000—3000安。

对于电池的技术现在也是我们开发的一个重点，我们希望达到更高的安全标准，尤其是早期建模和避免热失控风险，这是关键的一个因素。到今天为止我们现在还没有办法满足液态电解质技术的这样一个成本水平的要求，在未来五年也不会出现这样一个二进制的步骤。对于一个新的业务模型我们也对它的二次的周期进行了一个仿真模拟，基于电池损伤模型，希望可以优化我们的业务模型。

由于和乘用车相比，我们的商用车产量相对来说较低，所以模块化和良好的电池扩展性是至关重要的。作为最大化规模效应潜在的商用车的特定的方式，子电池包的解决方案是最有力的，子电池包可以理解为非常大的模块，通过优化和并行的这样一个策略，可以连接6—8个甚至是10个子电池包的半导体开关，可以达到单个包装的最佳利用率和低降解，同时相同的电压水平可以满足不同的车辆和能源需求。

对于无排放的商用车运营最重大的竞争者是燃料电池系统，所以我想介绍一下关于商用车的AVL我们采用的一些方法，燃料电池是可以实现零排放的，会聚焦于长距离的重卡运输，对于重卡卡车燃料电池PWT在系统重量和加油所需时间方面的优势，超过了300公里续航的纯电动车，不断增加电池重量会降低有效负载和生产率，所以对于600公里的车，充电时间太长，不太适合物流工作的周期。我们预期的技术差异会包括非常先进的一个排热，是车辆冷却系统和油耗满载功率可用性的一个主要挑战，在20—30分钟再生功率范围内达到400—500千瓦需要更高功率和更高能量的电池，然后就是模块化和可扩展的系统架构，包括超级紧凑的电动轴。

我们要利用预测的功能，比如说像路况、速度、PWT也就是动力总成的这样一个操作，它也是可以作为市场上主要的差异化产品。

对于美国和欧盟我们重卡燃料电池车正在开发中，来满足车队满足二氧化碳排放的要求，在中国我们的法规也是支持更高功率的这样一个油耗系统的开放，这样会帮助我们减少成本，并且实现更耐用的一个系统。而AVL基于相同的155千瓦的高性能堆站模块设计了具有310千瓦油耗功率作为主要车辆推进系统的模块化高性能燃料电池的一个概念，因为我们商用车循环中有较高的负载，所以系统耐用性是一个关键的开发的挑战。我们通过平衡两个油耗系统之间的负载来避免满负荷运行，也可以实现25000小时的使用寿命的开发目标，而且模块化方法也支持最佳的效率，并且降低产品成本。

系统集成的主要任务就是减轻重量和紧凑包装，AVL根据图上所示的组件找到了一种集成解决方案，允许将30公斤的氢气罐集成在车架下，在机舱后方可以增加50公斤的氢气罐，从而实现800—900公里无排放的行驶里程。

这样一个集成是不能有任何的破坏，除了氢气罐还有包括像热系统的集成也是需要非常先进的解决方案，在没有永久的这样一个散热风扇和30—40千瓦功耗的情况下，燃料电池卡车可靠的释放沸热是行驶里程以及满负荷燃料油耗功率可用性一个关键，这样的话我们就需要大约2.5倍的散热器的尺寸，这个是传统车辆的2倍，散热器的包装还有3D的CFD仿真以及导流板的3D和CFD的这样一个仿真是我们在开发过程当中所用到的，确保系统性能。

最后我想要说，商用车动力总成有很多种选择，可以让客户选择最优化的解决方案，我介绍的AVL的方法来管理商用车动力总成可以缩短上市时间，也可以管理未来这个商用总成的这样一个复杂性，我们展示了已经开发的组件和解决方案，像混合动力总成系统集成，最紧凑和扩展的AVL电子驱动器系统，还有用于高功率密度的AVL电池解决方案，并且将它们用于非常紧凑的这样4×2AVL燃料电池卡车集成中，所以对于商用车的车辆生产率是关键，我们在开发初期就考虑了所有以客户为主的相关标准，并且通过强大的系统优化来展现我们的优势，谢谢各位。

敬请关注“2020中国汽车工程学会年会暨展览会（SAECCE 2020）”直播专题：https://auto.gasgoo.com/NewsTopicLive/282.html

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！）