增程混动的春天?聊零振动双缸增程器

2019广州车展正式落幕,其中百余款新车首发,怎么说都不为过。然而,如果你吃得太多,你总是会感到无聊。在这篇文章中,我不会和你谈论新车。来一碗“广州凉茶”,原产地奥地利,全称OBRIST动力总成。它的技术很有特色,很多大牌车型背后都有自己的。不过这次我们说的不是压缩机技术,而是1.0排量双缸发动机和混动系统。这种混合动力系统和双缸发动机受到了国内外许多厂商的重视。OBRIST动力总成透露,已经有一些有意的订单,可能未来两年还会有搭载这一系统的新车,所以我就来给大家先睹为快,看看这款所谓的无振动发动机和超级混动是什么。
◆OBRIST动力总成的初步启示
OBRIST动力总成总部位于奥地利,是一家成立于2021年的工程技术公司。它起源于1996年成立的OBRISTEngineering,OBRISTEngineering是一家专门从事热管理技术的工程公司。
作为OBRISTEngineering的姊妹公司,新成立的OBRIST动力总成保留并推广了自己的热管理技术,比如我们熟悉的特斯拉,所有特斯拉车型的压缩机技术都来自OBRIST。
奔驰Coupe家族的绝代华丽,S级Coupe车型也是OBRIST的客户,OBRIST研发了全球首款二氧化碳压缩机,而2016款奔驰sCoupe车型就是其首款车型。
此外,我还看到了包括大众、奥迪、雷诺、保时捷、吉利汽车、通用、菲亚特、MAN等客户。在OBRIST动力总成的维修列表中。这家名不见经传的公司在汽车技术方面积累了不少,实力不容小觑。
如果说热管理是OBRIST的传统强势技术,那么我们今天说的混动系统就是OBRIST家族的“菜鸟”。2021年OBRIST动力总成成立后,我们系统调研分析了市场上的新能源技术,了解了各国的充电设施。最后,我们认为混合动力技术在未来会有更长的生命周期。
目前,OBRIST动力总成在增程式混动核心领域有自己的“尖刀”产品,分别是增程式、锂电池以及相应的控制软件。
◆无振动发动机,噱头还是真功夫?
说到扩展范围,我们肯定会想到李ONE。作为国内第一家在增程式混动领域吃螃蟹的新势力车企,LiONE的出现让更多的消费者了解到了增程式混动的技术路线,当然也让消费者对这类技术产生了很多疑问,比如用油发电的效率是否不高,真正的油耗是多少,高速是否还在消耗机油等。从我们在李ONE的实测来看,作为一款中大型SUV,无论是驾驶体验还是能耗表现,各方面的表现都符合人们的预期。当然,对于LiONE来说,在高速路况下空还是有提升空间的。
三缸发动机振动的主要原因是活塞运动中产生的惯性无法抵消。活塞上下运动一次,发动机就会上下振动两次,所以发动机的振动频率与发动机转速有关。其中,发动机转速频率相同的振动频率称为一阶振动,发动机转速两倍的频率称为二阶振动,以此类推,有三阶和四阶振动。
对于气缸数为偶数的发动机,发动机的活塞在做功时会呈现对称运动,因此可以抵消活塞运行时产生的相反惯性。目前传统的双缸发动机气缸数为偶数,但存在点火扭振,容易产生振动。我们可以看到市场上大量的摩托车都是使用双缸发动机,所以关于它们的振动性能我就不多说了。
针对这种情况,OBRIST动力总成公司开发了这种对转双曲轴双缸发动机。一般来说,双缸发动机的曲轴布局是同步和异步的。同步是指两个气缸同时上下运动,异步是指上下运动。其中,同步双缸因做功更均匀,对连杆曲轴做功引起的扭转振动比异步小,因此应用广泛。
这台发动机的排量为1.0L和54HP。同时,左右两侧集成了两台发电机。从结构图可以看出,这款发动机还是很简单的。两根曲轴反向旋转,配重得到优化。配气结构也是最简单的单气门形式,燃油喷射方式是进气歧管喷射方式。这种方法的最大优点是最大限度地减少了一氧化氮和颗粒物的排放。
曲轴传递的动力通过无声链直接与发电机连接。进一步减少动力的传递路线,提高传递效率,同时采用配重、无声链等形式,使发动机在工作时几乎不产生振动。
整个系统重量只有95kg,整体尺寸为677×498×188mm,总体来说重量轻,体积紧凑,集成度好。
OBRIST动力总成的增程器分为两个版本,基础版就是我上面介绍的那个,标准的自然吸气发动机,目前基础版的发电机输出为40kWe,还有一个高性能版,在基础版的基础上增加了涡轮增压器,最终可以让发电机的输出达到85kWe。
◆便捷的电池组技术
除了双缸增程器,OBRIST动力总成认为自身的另一大技术优势是电池组技术,包括热管理和封装技术。电池热管理不仅会影响电池寿命和续航能力,还会在很大程度上影响安全性,其重要性不言而喻。
当OBRIST动力总成的工程师谈到热管理时,自信不言而喻,首先是电池温度控制的准确性。
电池单元平铺在铜板上。如果是3000毫安时18650电池,可以配置100串16个。然后,用两块铜板包裹后,用激光焊接工艺封装。电池单体的加热端主要在筒体的两端。铜板可以有效地传递产生的热量。然后,添加绝缘材料、云母板和集成电池管理系统。最后,这个电池组将被一个外壳厚度为2mm的铝壳包裹。
作为OBRIST动力总成在混动领域的第二大核心技术,显然OBRIST动力总成对自己的锂电池组充满信心。目前,和增程器一样,他们也提供基本和中能两种电池组版本。低成本基础电池组容量为11kWh,中型电池组容量为16.6kWh,尺寸为1080×334×182mm,重量约为112kg。
因此,一款中能OBRIST动力总成基本可以满足现阶段PHEV车型的需求,而低能版本可以与HEV车型形成更好的匹配,并且这些电池组可以连续叠加,最终可以满足纯电动汽车的需求。
此外,车载控制器、软件算法等OBRISTPowertrains都是独立设计的,最终可以形成各种类型的动力组合,包括插电式混合动力、增程式混合动力和纯电动,其中增程式混合动力是目前OBRISTPowertrains最推崇的方式,也是技术最成熟的方式。
他们在欧洲改装了很多量产车,包括帝豪新能源(查成交价|参配|优惠政策),其中帝豪已经改装成PHEV车型,并在实际道路上进行测试。在150公里的测试中,获得了2.93升/公里的油耗表现。从测试结果来看,OBRIST动力总成的混动技术表现不错,当时奥地利媒体也给予了很高的评价。然而,无论能否真正将其技术优势转化为原始设备制造商感兴趣的产品,我相信OBRIST动力总成仍有一段路要走。
编者按:新能源汽车行业正处于快速转型阶段。销量的增长让全球电气化势不可挡。那么,在转型阶段,一些过渡手段是必要的,确实是一条增程混动之路。但由于能量传输效率较低以及增程器的问题,这一技术路线产生了一定的影响。虽然李ONE已经开始交付车辆,但是目前数量还很少,前景也不是特别明朗。OBRIST动力总成所展示的超级混动,显然是押注在增程式领域,所谓的“零振动”发动机其实是一块亮眼的肌肉,只是为了展示其在混动领域的技术积累。但需要注意的是,目前国内技术转型路线仍不够明显,需要关注技术路线重大调整带来的新能源汽车产业链格局变化。
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