混合动力传动

评估专用传动液的潜力

随着控制CO2排放法规在全球范围内的推行日益严格,OEM厂商正在采用包括混合动力系统在内的先进技术来帮助其满足车队目标。润英联动力传动液(PTF)开发化学专家 Callum Sugden 深入研究了混合动力传动箱的趋势和高级传动液的潜在要求。

混合动力通常是指电动和传统内燃机(ICE)驱动系统的组合,目前正逐渐被OEM厂商用于帮助满足最新的燃油经济性和CO2排放目标,OEM厂商由此还能获得现行法规提供的额外奖励。这些益处可以通过配备电动机协助ICE以及使用改进效率的技术(例如,制动能量回收技术)来实现。

混合动力概览

“混合动力”一词涵盖了诸多不同类型的动力系统,这些系统现已在市场上销售。

  • 轻度混合动力:提供制动能量回收和电力推进技术,但是不具备纯电驱动功能。
  • 全混合动力:提供完全混合的动力运行模式,但是受到电动机功率和能量存储的限制。
  • 插电式混合动力:全混合动力类型,但可通过插电来为电池充电。电池尺寸通常比全混合动力类型更大,电动机也更强劲,从而使纯电动功能增加,并且能以更高速度驾驶。

这些混合动力系统有五种不同的架构类型:并联式、串联式、动力切换式、道路连接式和复合式,每一种都有其优缺点。

Series hybrids are efficient and relatively simple, but power sources cannot be combined

Parallel hybrids can combine two power sources although the battery cannot be charged and electric motor used to provide power simultaneously

Power split hybrids combine the advantages of series and parallel hybrids
Through the road hybrids are relatively simple and give all wheel drive capability

Complex hybrids combine the strengths of multiple hybrid architectures

混合动力系统的发展趋势

2015年,日本的混合动力汽车销量最大,占据了新车销量的19%。在北美,尽管2015年卖出了50万辆混合动力汽车,但是这仅占新车销量的2.6%。在中国以及柴油车盛行的欧洲,对混合动力技术的兴趣仍十分有限,其销量仅占2015年新车销量的1%。

混合动力车市场预计将会出现增长,从而将推动混合动力变速箱的生产大幅增长。

行业人士预测Toyota将会在可预见的未来内继续保持市场领先地位,市场正不断多元化,且所有的主要汽车公司都可能会在未来几年增大混合动力变速箱的生产。

在这一不断增长的市场,真正对传动液公司有价值的问题是何种变速箱和传动液正被最广泛使用的动力切换式和串联式混合动力汽车使用以及其是否需要专用的传动液?

混合动力变速箱的发展趋势

 Hybrid Inline

动力切换式混合动力系统仅使用电动无级变速箱(EVT)。这种变速箱由Toyota首先研发而成,它整合了混联式设备,使得汽车能够在串联或者并联混合动力之间切换运行。驾驶时可以感觉到汽车仿佛配备了无级变速箱(CVT),但实际上硬件却使用了完全不同的行星齿轮结构。目前,Toyota/Lexus混合动力车和Ford、Honda&GM的一些模型车配备的EVT变速器,并使用传统的汽车传动液(AFT),包括Toyota WS、Ford LV、Honda AFT DW-1和DEXRON®VI。

并联式混合动力系统可配备多种不同的变速箱类型:CVT、有级自动变速箱(AT)、双离合器变速箱(DCT)和手动变速箱。CVT目前使用最多,尤其是Honda和Jatco。但是,Honda正在用EVT和DCT来逐步替代CVT,使得Jatco成为继续采用混合动力CVT的主要厂商。传统的CVT传动液,如Nissan NS-3和Honda CVTF,都在这些变速箱中有广泛使用。

有级自动变速箱混合动力系统已被许多OEM厂商采用。时至今日,Hyundai产量最大,用在Sonata & Kia Optima混合动力汽车中。Daimler和ZF使用类似的模块化混合动力系统,该系统包括一个带湿式离合器的电动机,整合至变速箱内,代替液力变矩器。随着Daimler和ZF在混合动力车领域的投资增多,我们相信这类变速箱将会变得更加普遍。传统的自动变速箱油(如 Diamond SP-IV, DEXRON®VI, MB 236.15, ZF S671 090 312)在这些变速箱内使用。

DCT混合动力目前由Honda和Volkswagen使用,这两个OEM厂商均提供低转矩的干式离合器和高转矩的湿式离合器混合动力变速箱。随着Volkswagen和其他OEM厂商在混合动力技术的投资,混合动力DCT有望实现增长。例如,Hyundai在其Ioniq / Kia Niro系列中推出了干式离合器DCT混合动力,Daimler和ZF也可能在未来推出混合动力DCT。当前,VW使用G 052 182 (湿式离合器) 和G 052 512 (干式离合器), Honda 使用 ATF, DW-1 (两者都是湿式和干式离合器)。

Honda是唯一一家生产手动混合动力的OEM厂商,在其Insight和CRZ系列中配备,并使用传统的Honda MTF-3传动液。然而,手动混合动力正在逐步退出,这意味着这一类型的变速箱预计只会用在非常小众的市场。

专用的混合动力传动液

当前的传动液技术在所有这些系统中的使用表明传动液的性能要求在很大程度上与传统的传动液性能要求相似。然而,了解传动液是否会与电动机接触是否重要。

在配备了EVT的动力切换式混合动力汽车中(是迄今为止最常用的类型,将电动机整合至变速箱中),传动液确实会与电动机接触。在配备了CVT、有级自动变速箱、DCT或者手动式变速箱的并联式混合动力车中,传动液也会与电动机接触,尽管这还要取决于电动机是否位于动力传动系统中。但是,对于目前大多数的并联式混合动力车构造,电动机集成至变速箱内,这意味着电动机会与传动液接触。

目前市场上的混合动力变速箱并未使用专用的混合动力传动液。这可能是因为对于大多数OEM厂商而言,混合动力变速箱的产量还不足够大,也就是说开发专用传动液产品并使其商品化的成本还不足以令人信服。

也就是说对专用传动液的产品开发和商品化所用的成本还不足以令人信服。

我们认为,对专用传动液的需求必然会随着产量的增加而上涨。

润英联正在深入研究哪种技术方案能够为目前所有的混合动力类型提供最优的混合动力性能。 


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