“零起火”电池和“六边形战士”发动机如何诞生?广汽“开门造车”卷出来的!

2023-12-06 14:05:40

来源:

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2023年12月

混合动力车型由于电池起火引发事故数量为0、电芯被击穿后放置24小时没有明火、混动专用发动机最高热效率突破44.14%、混动系统整体成本降低30%……

 

这一系列数据,是广汽研究院近年自主研发动力总成系统交出的成绩单。如此“学霸级”的表现是怎么做到?笔者最近跟广汽研究院动力总成技术研发团队进行深度对话,得以探寻广汽混动专用发动机、机电耦合系统GMC 2.0、弹匣电池等先进动力总成部件是如何组成一套“黄金动总”。

 

01 研发把安全放在第一位

 

新能源汽车电池起火自燃的事故时有发生,但这些“意外”与广汽传祺的插电式混合动力和油电混合动力车型是“绝缘”的。

 

广汽研究院动力总成技术研发中心混动传动系统研发部部长张安伟揭开个中秘诀:“在用户眼中,电池安全和寿命是最重要的。因此,在研发中我们把安全放在第一位。”

 

杜绝起火的安全设计,重点之一在于广汽研究院对防电芯热蔓延技术的深耕。

 

传祺新能源E8、E9是今年广汽自主品牌的重点车型,广汽研究院在对电池包做热失控测试时,会故意将电芯击穿,或者把电芯加热到超过200℃,模拟出电芯失效的场景,“国家标准规定要求汽车电池失效后5分钟没有明火,而我们研发应用的弹匣电池可以做到失效后24小时没有明火。”张安伟说。另外,弹匣电池还需要经受“23吨重物挤压不起火、不爆炸”等多项严苛的极限测试。

 

弹匣电池具备独特的5层安全防护设计

 

而在电池寿命方面,研发团队在电芯设计、先进电池热管理方案设计、先进电池管理系统策略、大数据主动预警等方面做足功夫,保证整车在纯电模式下行驶30万公里后电池剩余容量依旧能够达到90%以上,处于行业比较领先的水平。

 

02 适配是为了更快,更懂你

 

天下武功,唯快不破。

 

广汽传祺做到这一点:今年5月中下旬到现在大约半年时间,就有E8、E9以及ES9三款插混车型上市,充分满足市场对新能源MPV和SUV等多种车型的需求。

 

如此高效,很重要的原因就在于GMC 2.0开发时的产品导向和广泛适配。

 

“我们开发GMC和电池的时候已经同时做车型搭载测试工作,E9和ES9上的GMC系统和发动机是一样的,发动机、GMC和电池研发也都是在平台化基础上进行的。”实际上,如果还有其他车型要用,也几乎可以做到“即插即用”,于是消费者就可以在短时间内开上技术先进的车型。

 

GMC 2.0两挡混动专用变速器是广汽去年下半年发布的产品,该系统采用双电机串并联混动结构,并搭配混动专用发动机。

 

广汽机电耦合系统GMC 2.0

 

张安伟介绍,GMC 2.0的成本相比过去已经降低30%左右,而在降低成本的同时,性能和质量还会进一步提高。“由于GMC的电驱架构所需要的原料跟纯电驱动系统所需要的原材料并没有什么不同,因此能共享国内新能源汽车市场规模效应带来的降本。”张安伟说。

 

正由于GMC的“提质、降本”仍有空间,也就有望在包括小型车在内的广汽传祺所有车型上实现全覆盖,未来甚至可以期待将这套自主研发的混动系统供给知名大型外资车企使用。

 

尽管GMC 2.0已经取得市场认可,广汽研究院研发的步伐并没有停下来,GMC 3.0已经在研发路上,新一代混动系统将实现更小的体积、更轻的重量、更低的成本、更高的智能。

 

“例如重量将减少20%-30%,成本可以再降低30%。”张安伟说,“GMC 3.0的车路云协同会更加‘聪明’,智能能量决策系统将可以结合电池、电驱、司机意图、智能驾驶系统、道路历史大数据等诸多因素进行‘学习’,帮助司机做出更好的决策,实现‘相处越久,越懂你’。

 

03 广汽混动专用发动机 打造“六边形战士”

 

毋庸讳言,相比过去汽车产业的机械时代,在新能源汽车身上,发动机的存在感在降低,其重要性被不少人质疑。

 

广汽研究院动力总成技术研发中心发动机系统研发部副部长占文锋对此亦有所感触,不过他坚信“带发动机的汽车目前还是市场主流,未来仍有巨大存在价值”,“特别是在中国市场,插混车型更受用户欢迎。”对于占文锋和他的团队来说,工作情绪仍然高涨,只是需要将注意力从传统发动机研发转到混动专用发动机上。

 

包括插混在内的混动技术到底是不是过渡路线,行业一直有争论。

 

不过,市场会给我们明确的答案:根据中国汽车工业协会的数据,今年1-10月,我国新能源汽车产销累计分别达到735.2万辆和728万辆,同比分别增长33.9%和37.8%,市场占有率达到30.4%。其中,插混车型销量同比增长82.6%,增速明显超过纯电动车的25.2%。

 

占文锋认为,内燃机还有相当长的生命周期,未来还可能发展出氢能、氨能等“零碳”发动机,当前的市场氛围也逐渐从原来过于激进的“纯电替代”回归到比较理性的路线上。

 

钜浪-氢混动系统

 

氨燃料发动机

 

既然汽车市场仍然需要不断进化的发动机,那就要把它打造成极致的“六边形战士”——广汽研究院正是这么做的。这里所说的“六边形”是指性能、油耗、排放、耐久、成本和NVH(噪音、振动和声振粗糙度),占文锋给我们讲述广汽混动专用发动机的蜕变。

 

性能方面

 

由于插混车型可以由电机驱动,所以“基本不用担心”,加速等性能可以“秒杀当年的传统发动机”。

 

油耗方面

 

过去机械时代的车型性能与油耗相互矛盾,即性能越高,油耗也就越高。然而,在混动专用发动机市场,由于电机的加入,对发动机的性能要求降低了,行业参与者都在“比赛”着降低油耗,电动化趋势也使得很多机械部件变成了电子部件,发动机热效率越来越高。例如广汽2.0ATK发动机采用GCCS高效燃烧系统、低摩擦设计、低温废气再循环系统、智能热管理以及降噪设计,最高热效率达44.14%。

 

广汽2.0ATK发动机

 

排放方面

 

中国的国六B排放法规已经是世界最严的法规之一,占文锋及其团队的心得是“做减法”,确保发动机排放完全达到比行业主流标准更严苛的水平,针对出口到全球不同的国家的法规做减法。

 

耐久度方面

 

根据不同整车车型,广汽研究院针对混动专用发动机的使用工况变更了对耐久度的考核标准,及时适应新能源时代的要求。

 

NVH方面

 

广汽研究院自主研发的发动机经受住更高的考验。“现在新能源汽车大部分时间用电驱的情况下,忽然发动机启动‘发声’,用户就会感觉发动机噪音比较大,尤其是停车充电时,没有风噪、路噪的掩盖,发动机噪音就会比较明显。”占文锋说,但通过前端和后端的多种技术创新,广汽混动专用发动机的噪音比以往降低了20%。

 

成本方面

 

成本对于研发团队来说也是一个挑战,“以前发动机研发要‘卷’性能和油耗,现在和未来逐渐要‘卷’成本和质量控制。”研发团队通过不少新技术实现减量化和降成本,让发动机成本降低了10%以上。

 

研发团队就像钢丝绳上的杂技演员,通过技艺高超的平衡艺术,将广汽混动专用发动机打造成名副其实的“六边形战士”。

 

观察

 

新能源时代对汽车从业人员提出新的要求,广汽研究院深深地懂得这一点。以往的汽车工程师,给人印象是“闷着头跟机械机构较劲”,而如今需要工程师“开门造车”,更多地了解消费者需求,坚持从用户出发的研发思路——这也是广汽研究院与时俱进的可贵品质。

 

“对技术先进性的评判,还是要与市场更紧密结合。研发精力中10%做前瞻性的自主研究、20%做平台技术、10%做产品维护,剩下至少60%的精力要面向消费端的需求,做未来两年能在市场变现的技术。”正如张安伟所说,“只有最终能变现,给用户带来实在的好处,这个技术才是有价值的。”

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