SAE 2015 World Congress:最新FCV与高性能运动车的技术

本田/现代/丰田的FCV、本田NSX的具体技术展示

2015/06/23

概 要

SAE World Congress 2015
SAE 2015 World Congress

  2015年4月21日至23日,SAE 2015 World Congress在美国密西根州底特律举行。本届SAE展的主题是"Leading Mobility Innovation"。近年来,技术的进步打开了汽车研发的新领域,并提高了汽车的可能性和性能。本次出任SAE主席的本田北美高级副总裁Erik Berkman在对参加者的致辞中提到了技术的运用对于汽车行业的重要性,他表示,“汽车工程师开发体现本届SAE主题 'Leading Mobility Innovation' 的创新技术是未来不可欠缺的”。


  本报告将介绍SAE 2015 World Congress上参展的整车厂的展示概况。本届SAE上展出的整车厂包括本田、现代/起亚、FCA、福特、丰田5家。



相关报告:
底特律车展2015
底特律车展2015 (1):美系整车厂 (2015年2月)
底特律车展2015 (2):欧系整车厂 (2015年2月)
底特律车展2015 (3):亚洲整车厂 (2015年2月)



本田:展示讴歌 NSX的技术参数、TLX的特征、FCV概念车

2016款讴歌 NSX

  本田在本届SAE上介绍了2015年底特律车展上首次亮相的2016款讴歌NSX的具体特征。新款讴歌NSX的主要特征之一是其多种材料的车身。该车身采用传统的铸造工艺及汽车行业首次采用的烧蚀锻造技术。烧蚀锻造是砂型铸造的一种,通过喷射水取下模具,并同时冷却铸件。因此,制造出的锻件同时具备高强度、挤压成型件的韧性以及外力吸收性能。

 

Acura NSX
讴歌 NSX

  讴歌NSX在设计上的特征为新开发的气流系统,该系统结合了计算热流体力学 (CFD) 模型、风洞试验、真实环境试验。该车型共配套10个空冷式热交换器。3.5升V6发动机配套3个散热器,冷凝器与功率驱动单元各配套1个冷却器、后轮驱动电机配套1个冷却器,9速变速器配套2个冷却器,侧面进气口追加配套2个冷却器。值得关注的是,NSX未采用主动气动套件,而是通过设置在恰当位置的通风口产生6股涡流,形成整个行李厢盖的主要下压力。

  讴歌NSX的动力总成也采用新开发的系统。3.5升双涡轮V6发动机组配9速DCT,以及直接将扭矩传递至曲轴的后轮驱动电机。发动机同时采用直喷和进气口喷射,采用75度V型干式油底壳方式。通过采用该设计,可使发动机及其组件都处于底盘较低的位置,从而降低NSX的重心。

  讴歌RLX首次配套、也配套于NSX的配置是用于SPORT HYBRID SH-AWD 动力总成的双电机单元 (TMU)。配套于RLX的TMU双电机的每个电机的最大输出功率是36.2hp、最大扭距是53.8 ft-lb。TMU的2个电机独立使用,同时控制正扭矩 (驱动力) 和负扭矩 (减速力),相当于扭矩矢量分配系统 (控制传递至左右驱动轮的驱动力分配的机构) 的作用。通过采用双行星齿轮的行星减速机构,使扭矩传递至驱动轴。

 

Twin Motor Unit Twin Motor Unit side view
双电机单元 双电机单元 侧面

 

2015款讴歌 TLX

Acura TLX
讴歌 TLX

  本田在主展示区展示了2015款讴歌TLX的2个版本。1个版本是标准车型,另1个版本部分为白车身的切割模型,可以见到用于车身结构的各种金属。TLX的白车身约60%采用高强度合金钢、铝、镁。这使得TLX的车身强度高,且具备优异的操作性、舒适性及NVH特性。

Acura TLX BIW cutaway Acura TLX BIW cutaway interior view
讴歌TLX白车身切割模型 讴歌TLX白车身切割模型 车厢内部
Acura TLX cutaway panel detailing material application
讴歌TLX切割模型 解说面板 材料的使用情况

  本届SAE上展出的TLX采用的另一项配置是8速双离合变速器 (DCT),是全球首款采用液力变矩器的DCT。该8速DCT除了第8个齿轮以外,所有齿轮的齿轮比都小于本田传统5速AT的齿轮。另,换挡速度相比5速AT加快33%。通过采用液力变矩器,使配套2.4L发动机的TLX的0-60 mph加速度相比讴歌TSX提高1.5秒。带液力变矩器的8速DCT还为2016款讴歌ILX配套。

 

8-speed DCT with torque converter
带液力变矩器的8速DCT

 

FCV概念车

Honda FCV concept
本田FCV概念车

  本田还展出了FCV概念车,但展示的中心主要是新一代燃料电池堆。新开发的燃料电池堆的主要特征是将配套于FCX Clarity的传统燃料电池堆小型化33%。由此,燃料电池堆可置于发动机罩内,使车厢空间更大。新一代燃料电池堆虽然小型化,但功率密度提高3.1kW/L,因此功率比传统型反而更大。本田2016年将在美国发售新款FCV,计划首先投放加州。本田为了配合新款FCV的上市,还将采取措施,扩大燃料电池车的认知度。

 

Honda FCV powertrain Honda FCV fuel-cell stack
本田FCV的动力总成 本田FCV的燃料电池堆

 

 



现代/起亚:介绍Tucson fuel cell、Blue Drive技术等替代燃料技术

Blue Drive环境技术战略

  现代展区的一角展示了Blue Drive战略,介绍了如何利用环境技术削减车辆的CO2排放。放置于展厅的2015款Tucson FCEV是反映现代Blue Drive战略的车型之一。Tucson的最大续航里程为265英里,燃油容量为12.4磅。电机的最大输出功率为134 hp,最大扭距为221 lb-ft。利用电机驱动,因此踩下油门踏板的瞬间就能传递扭矩。2015款Tucson FCEV于2014年春季在美国加州南部发售。目前该车型在韩国蔚山生产。

 

Hyundai Tucson FCEV engine compartment
现代Tucson FCEV 发动机组件

  作为Blue Drive战略的一环,现代展出Sonata Plug-in Hybrid的动力总成。在2015年底特律车展上也已展示,但本届SAE上重点展示了与电机一体化设计的6速AT。该变速器取代机械式机油泵,采用电动机油泵,优化泵的运转,消除液压损失。其他组件方面,扭力减震器及发动机离合器等采用新设计,实现轻量化,并取消了液力变矩器。混合动力总成的组件与变速器一体化,使能源损耗减少至最低限度,并提高了车辆的燃效。

 

Hyundai Sonata Plug-in Hybrid powertrain system Hyundai Sonata Plug-in Hybrid electric specification table
现代 Sonata Plug-in Hybrid 动力总成系统 现代 Sonata Plug-in Hybrid 电气参数表
Motor Integrated 6-speed automatic transmission
与电机一体化的6速AT

 

2.2升R柴油发动机

  现代展出改善燃效与NVH特性的2.2升R柴油发动机的新版本。燃油系统的喷射压力达到2000 bar。活塞采用纳米金刚石PTFE复合材料涂层,通过降低摩擦改善燃效。并通过降低汽缸体缸壁的厚度,正时链条系统的链轮齿与剪式齿轮采用隔音橡胶涂层,降低噪音。新2.2升发动机符合美国第3阶段排放标准"ULEV70"标准。

 

2.2-liter R diesel engine
2.2L R柴油发动机

2.2L R柴油发动机的规格
型号与特征 16气门、双顶置凸轮轴 (DOHC)
排量 2,199 cc
最大输出功率 190 hp
最大扭距 322 lb-ft
涡轮增压器 电子控制式变量型涡轮增压器 (E-VGT)
燃油喷射压 2,000 bar

前轮驱动 (FF) 用 8速AT

  本届SAE上展出的另一款变速器是现代的前轮驱动 (FF) 用8速AT。该变速器的特征多与改善燃效有关。例如,拥有阻尼机构的多盘液力变矩器通过扩大低强度阻尼器锁止范围及多盘滑动范围,改善燃效。此外,机油泵更改了齿轮齿,通过降低容量,减少流动损失,改善燃效。双向角滚珠轴承相比双列圆锥滚子轴承接触面更小,因此可降低摩擦损耗。FF用8速AT与Lambda 3.3 GDi、Theta 2.0 T-GDi、R 2.2等发动机组配。

FF 8-speed automatic transmission
前轮驱动 (FF) 用8速AT

 

现代的Display Audio信息娱乐系统

  现代在本届SAE上展出Display Audio信息娱乐系统的演示系统,Display Audio系统曾在2015年国际消费电子展 (CES) 上展出。除了Display Audio信息娱乐系统内置的导航系统,还能利用苹果的CarPlay或谷歌的Android Auto系统连接智能手机,将智能手机的功能整合至车辆。由此,用户可在车内使用智能手机上的导航、音乐及其他各种应用程序。此外,Display Audio信息娱乐系统还为现代的远程通信系统Blue Link配套,还可通过智能手机使用。用户通过Blue Link,可遥控启动空调系统、接收每月的车辆诊断报告、发生事故时请求紧急支援等。

 

Display Audio infotainment system
Display Audio信息娱乐系统

 

 



FCA:介绍Auburn Hills技术中心的研发工艺

研发工艺与试验

  FCA并未展示特定的车型或配置,而是将焦点集中在密西根州Auburn Hills的FCA US总部的克莱斯勒技术中心。FCA在展会上介绍了各种设计工具、试验方法以及与之相关的组件。配套于Ram品牌车的Active Air进气系统在车辆处于高温驾驶环境时,会吸进车辆前方的低温空气,在雨雪天气时,为了防止水和雪堵塞进气口,会从发动机罩下方的进气口吸进清洁干燥的空气。该组件的试验同时在室外性能测试场和可模拟雨天、雨夹雪以及雪天的耐候试验设施开展。

 

Air Box Air Box information panel
风箱 风箱的解说版

  为了介绍FCA的耐久性试验能力,还展示了通过有限元素分析 (FEA) 获得的应变图、半径杆。车辆除了FEA,还要进行试验设施及FCA室外卡车的各种路面试验模拟。为了介绍FCA的组件开发工艺,展示了各个开发阶段的组件样品。利用CAD模型制作的组件利用立体平板印刷、熔融沉积成型等3D打印技术,可快速生产样品模型。另一方面,通过铸造、机械加工,可为生产的组件实施更严格的测试。

 

Radius arm with FEA strains displayed 3-D printed component made from FDM
通过半径杆和FEA计算所得应变 采用熔融沉积成型 (FDM) 技术3D打印的组件

  改善气动特性是提高车辆燃效的方法之一。FCA展示了用于气动试验及计算流体动力学 (CFD) 模拟工具的8分之3等比例粘土模型。FCA的试验设施具备用于8分之3模型的风洞以及风速140 mph的全尺寸模型风洞。FCA还在本届SAE上展示了阻力系数0.27的克莱斯勒200的3D气流模型。利用该模型,可从各个摄像角度观察气流情况,使车身整体或局部气流可视化。

 

Clay 3/8th scale model for aerodynamic testing
用于气动试验的8分之3等比例粘土模型

 

 



福特GT与丰田MIRAI FCV

福特SYNC信息娱乐系统与2017款福特GT

  福特与丰田的展示重点是已在其他展会上展出的车型或已上市车型。福特展出在2015年底特律车展上首发的福特GT,丰田则展出2014年在日本上市的FCV丰田MIRAI。福特还展出SYNC 3信息娱乐系统。该SYNC 3系统对语音识别功能进行改良,相比旧版本的电阻式触摸屏,新系统采用高感度的静电容量式触摸屏。AppLink汽车连接系统可通过连接的智能手机将SYNC应用程序反映至车辆触摸屏,并通过SYNC 3进行操作。

 

Ford Sync 3 infotainment system
福特SYNC 3信息娱乐系统

  2017款福特GT体现了福特提出的"innovation through performance"方针。本届SAE上未展示福特GT的具体参数,但根据以往公布的信息也能了解到该车型采用的技术。福特GT配套50多个传感器及25多个微处理器,合计每小时生成100 GB以上的数据,其中包含1,000万行以上的程序。福特GT通过采用碳纤维乘客舱、铝制前后副车架、碳纤维车身面板等,使功率重量比达到量产车中的最高水平。搭载后扰流板及扭力杆等气动组件。2017款福特GT计划在2016年投产。

 

Ford GT
福特 GT

 

丰田MIRAI FCV

  本届SAE上公开了丰田MIRAI的燃料电池堆具体的技术相关资料。为了开发用于量产车的燃料电池堆,需要降低成本和尺寸。为此,丰田对利用化学反应生成的水采用内部循环的方式,开发出全球首个不需要加湿器的燃料电池堆。还降低了用于催化剂的铂的用量,进一步削减了成本。丰田MIRAI于2014年12月在日本上市,2015年10月将首先投放美国加州。2016年计划将销售扩大至美国东北部的各州。

 

Toyota Mirai FCV Toyota Mirai FCV engine compartment
丰田 MIRAI FCV 丰田 MIRAI FCV 的发动机组件

 

展出的燃料电池车的比较 本田 FCV 概念车 现代 Tucson FCEV 丰田 MIRAI FCV
最大输出功率 - 134 hp 151 hp
最大扭距 - 221 lb-ft 247 lb-ft
燃料电池堆的最大输出功率 >100 kW 100 kW 114 kW
燃料电池堆的功率密度 3.1 kW/L - 3.1 kW/L
每次充满气后的续航里程 >300 mi 265 mi ~300 mi
充气时间 ~3 min <10 min ~5 min

<全球汽车产业平台 MarkLines>