研判解放军HTF5700HEV型增程式油电混动12X12(10)重型

2020-09-14  来源:  作者:资阳新闻中心

近日,在央视军事栏目中发布一条,介绍为解放军第二炮兵部队(现改为火箭军)制造,采用新能源技术驱动的6桥轮式重型载具机动性和通过性的视频。随后,在中国社交网站上,多个军事“大V”就这款载具介绍视频进行了图文转载并引发热议。

新能源情报分析网早在2006年,开始对新能源技术军用化的前瞻、应用于发展路线,持续跟踪报道。2014年,中国将新能源核心技术、整车制造以及全产业链发展作为重要“方向”并强力实施。至2020年,中国已经成为全球最大的新能源整车保有市场、全球最具发展潜力的新能源增量市场,并且拥有全球最完善的新能源产业链市场。

在新能源民用化、充电设施配套和包括驱动电机、动力电池和所涉及的控制策略配套商,中国都在全球范围拥有绝对的政策制定权和成本主导权。这就造成,无论民用车厂、商用车厂以及纯粹的军用装备制造集团,都直接享受到新能源产业政策与核心技术带来的绝对红利!

需要注意的是:

1、根据央视视频和多个社交媒体账号发布的截图综合比对,展现的起码2台HTF5700HEV重型轮式载具,或分为12X12和12X10两种技术状态。

2、本文仅就中央视频中展现采用新能源驱动技术,不少于2台的6桥重型载具,结合社交媒体发布的静态特写,进行技战术综合研判。由于客观因素,全文表述的信息点与实际技术状态,将存在极大差异。

1、HTF5700HEV型轮式重型载具适配的增程式油电混合驱动技术:

在视频中出现的HTF5700HEV型轮式重型载具,从车型编号中不难看出“HEV”代表着混动技术。从中国市场在售的多种驱动模式的新能源车型比对,HEV代表着不插电油电混合动力技术,类似于日本丰田制造的普锐斯。

然而综合比对,悬挂CASC(中国航天)标识的HTF5700HEV型轮式重型载具采用增程式油电混和驱动技术。增程式油电混合驱动技术在民车市场应用中,也存在不具备插电功能和具备插电功能的细分。至于HTF5700HEV型轮式重型载具,是否为具备插电功能,笔者更倾向于不具备插电功能。

上图为央视视频中出现的HTF5700HEV型轮式重型载具,拆除配重用上装,裸露各驱动桥以及电控分系统技术状态截图特写。选自微博注册用户@鼎盛沙龙发布的信息配图。

红色箭头:第5、6转向驱动桥电机控制模组(疑似)

绿色箭头:分别用于伺服第5、6转向驱动桥,第1、2转向驱动桥和第3驱动桥的驱动电机高压充配电控制模组(疑似)

黄色箭头:位于第2转向驱动桥后,在车架两侧各布置1组柴油发动机+发电机构成的动力总成(疑似)

白色箭头:有网友认为的轮边电机

上图为放大HTF5700HEV型轮式重型载具第2转向驱动桥以及柴电单元放大后展现的技术状态特写。

红色箭头:位于车架两侧、第2转向驱动桥之后的各布置1组动力单元(柴油机+发电机)

蓝色箭头:发电机至第一集充配电控制模块的高压线缆(橘色外观)

绿色箭头:第1、2转向驱动桥驱动电机控制模组

上图为放大HTF5700HEV型轮式重型载具第5转向驱动桥及部控制分系统放大后展现的技术状态特写。

红色箭头:第5、6转向驱动桥驱动电机控制模组(疑似)

黄色箭头:第5转向驱动桥驱动电机控制模组至驱动电机传输电力的高压线缆(疑似)

蓝色箭头:采用标准模块化的高压线缆连接盒(非PDU)

绿色箭头:被认为是轮边电机的铝质外壳体

根据仅有的1张HTF5700HEV型轮式重型载具,驱动桥、不少于3种状态的控制模组与控制总成的外观研读和判定,可以确定的是采用2组动力单元向整车输出电压起码不低于350V的高压电,也就是采用的是增程式油电混合驱动技术。

然而,也有网友认为HTF5700HEV型轮式重型载具采用的是轮边电机驱动。根据国内诸多科研院校、陕汽、重汽、东风和比亚迪等在传统动力轮式载具,传统商用车和新能源商用车制造厂商的EV驱动、DM驱动技术研发和实际应用状态研读和判定,HTF5700HEV型轮式重型载具应该采用的是轴间电机+传动半轴+轮边减速的技术架构。

2、HTF5700HEV型轮式重型载具适配的轴间电机及控制策略:

上图为位于北方某致力于人民解放轮履装备研发以及新能源技术军用化的某理工大学,在201X年间展开的使用增程式油电混动技术+模块化轴间电机的10X10轮式重型载具的技术验证车的PPT截图。

红色箭头:位于带装甲防护的双排驾驶舱后部设定的1组纵置动力储备充沛的柴油机

蓝色箭头:位于柴油机之后设定的调速器

黄色箭头:位于调速器之后设定的发电机

黑色箭头:位于发电机之后通过高压线缆链接的“3合1”高压配电系统总成

绿色箭头:伺服第4、5驱动桥轴间电机的电机控制模组

模块化的驱动桥+轴间电机(红色箭头所指)+传动半轴(白色箭头所指)+路边减速器(黄色箭头所指),基本上就是用轴间电机替代差速器简化而来。这种基于轴间电机的模块化驱动桥,最大优势就是通过高压线缆,将电力传递至没组模块化驱动桥的轴间电机,获得与“全时四驱”效能完全一致的通过能力。

理论上,由轴间电机构成的模块化驱动桥,可以从2桥扩展至10桥甚至20桥,只要有足够的电力即可。为了进一步提升通过性,可以为轴间电机的单机减速器配置电控差速锁,为轮边减速器配置电控轮边锁。

上图为由比亚迪制造的采用轴间电机+2AT构成的模块化整体式驱动桥(2016年)技术状态特写。

红色箭头:一体化桥壳

白色箭头:内置在一体化桥壳内的传动半轴

蓝色箭头:轮边减速器

绿色箭头:轴间驱动电机

黄色箭头:与驱动电机关联的2AT(2挡电液一体化自动变速器)

这套由比亚迪商用车研究院自行研发并用于T7超级电动卡车轴间电机+2AT的模块化驱动桥,实际上就是用驱动电机(2AT)替代了传统驱动桥的差速器,通过电传输取掉了传动轴。

这款轴间驱动电机最大输出功率150千瓦、最大输出扭矩550牛米、最大转速10000转/分,具备IP67级别防护能力,源自笔者于2016年11月10发布的《测比亚迪"云轨"系统 评超级电动卡车总装线》一文。

上图为东风汽车军车部门研发,并应用在增程式油电混合驱动猛士装甲技术验证车上的轮边电机技术状态特写。

红色箭头:轮边电机+减速器“2合1”电驱动总成

蓝色箭头:为轮边电机提供散热的冷却油(液)管路(一进一出)

白色箭头:位于前副车架上端设定的电机控制模组至轮边电机的动力线缆

绿色箭头:制动总泵至轮边电机制动分泵的制动液管路

东风汽车自2008年开始量产1代猛士基型车后,推出了2代标准轴距4X4、6X6和长轴距4X4猛士车族。在新能源技术军用化方面的研发,则使用增程式油电混合驱动技术+4组轮边电机的解决方案。在不晚于2017年X月份,东风汽车制造的增程式油电混合驱动猛士装甲技术验证车开始进行接近实战环境下的全向测试。

这组自重XX公斤的轮边电机的功率、扭矩和转速不能透露,但是这台增程式油电混合驱动猛士装甲技术验证车,具备4X1、4X2、4X3、4X4驱动模式,“零”半径的原地转向和“零”磨损坦克掉头功能。内容源自笔者于2017年9月25日发布的《宋楠:前进!我人民解放军最强油电混动猛士装甲突击车》一文。

上图为轮边驱动电机的诸多分系统结构简图。

红色箭头:轮边电机本体

绿色箭头:单级减速器

蓝色箭头:制动分泵(含制动盘)

由1组轴间电机构成的模块化驱动桥,电机功率和扭矩较大,要保留传动半轴等机械部件。但是可以固定在副车架上的电机以及电机控制器不属于运动部件,可以轻松达到IP67或IP68水平。可以用成本更低、密封要求较低的冷却液进行电机散热,也可以使用液压油进行电机与减速器一体化的散热解决方案。

由2组轮边电机构成的模块化驱动桥,电机功率和扭矩较小,完全摒弃了传动半轴等机械部件。但是,轮边电机和减速器都是属于运动部件,与固定在副车架的电机控制器,要通过2组或3组高压线缆关联;轮边电机的冷却也需要冷却液或液压油通过2组管路进行关联。电机的密封、散热和动力传输,都要依靠允许多向运动范围的线缆关联。最重要的是,受制轮胎尺寸、轮毂空间影响,轮边电机的的整体尺寸被严格限定,最大输出功率和扭矩与簧下质量的比例,都是很难把控。

通常看,由1组轴间电机构成的模块化驱动桥,无论成本、可靠性还是簧下质量,比由2组轮边电机构成的模块化驱动桥要优秀。

上图为央视视频中展现HTF5700HEV型轮式重型载具进行转向机动的状态特写。

红色箭头:第1、2转向驱动桥具备不同转向角度

黄色箭头:第3、4桥没有展现出转向角度

蓝色箭头:第5、6转向驱动桥具备不同转向角度

需要注意的是,HTF5700HEV型轮式重型载具采用与解放军第二炮兵部队装备的8桥、10桥后12桥重型轮式载具一样的多转向驱动技术,为的是降低转向半径降低轮胎与车桥磨损。这也是采用轴间驱动的多桥轮式载具最普遍采用技术。

如果是采用轮边电机驱动技术,那么HTF5700HEV型轮式重型载具,完全可以设定为全轮转向和驱动的能力,即左侧全部6组轮边电机正转、右侧6组轮边电机反转,进行“零”半径原地掉头。通过为全部独立驱动桥都安装转向拉杆组件,获得与陕汽SX2550型10桥轮式重型载具拥有一样的全轮转向能力。

综合HTF5700HEV型轮式重型载具研发、测试和定型的时间节点与战术应用,采用大功率、对散热与密封要求较低的轴间电机构成的模块化驱动桥的可能性非常高。

3、HTF5700HEV型轮式重型载具的12X10驱动型:

在央视视频中,展现了HTF5700HEV型轮式重型载具正向、侧向、后向多维度的行车姿态与驱动桥特写。通过静态截图仔细研读和判定,HTF5700HEV型轮式重型载具具备12X10改型。

上图为采用12X10技术状态HTF5700HEV型轮式重型载具行驶中的特写。

黄色箭头:第1、2转向驱动桥驱动轮轮毂“外凸”的轮边减速器

红色箭头:第4随动桥车轮轮毂没有“外凸”的轮边减速器

绿色箭头:第5转向驱动桥驱动轮轮毂“外凸”的轮边减速器

在另一个场景中,HTF5700HEV型轮式重型载具在泥浆中通过,放大静态截图可见,第4随动桥车轮轮毂没有“外凸”的轮边减速器(黄色箭头所指),而第3驱动桥和第5、6转向驱动桥的驱动轮“外凸”的轮边减速器(红色箭头所指)对比显著。

上图为解放军最新轮式重型载具的第X转向桥转向轮轮毂没有”外凸“轮边减速器(红色箭头所指),第X+1转向驱动桥驱动轮轮毂有”外凸“的轮边减速器(黄色箭头所指)的对比特写。

上图为陕汽SX2XXX型轮式重型载具的第X随动桥的随动轮轮毂内侧,没有传动半轴、只有标准的模块化上下A型摆臂和液压减震器系统。

4、HTF5700HEV型轮式重型载具的12X12驱动型:

在央视视频中,展现了HTF5700HEV型轮式重型载具正向、侧向、后向多维度的行车姿态与驱动桥特写。通过静态截图仔细研读和判定,HTF5700HEV型轮式重型载具具备12X12改型。

上图为采用12X12技术状态HTF5700HEV型轮式重型载具行驶中的特写。

放大后清晰可见,第3、4、5、6桥的驱动轮轮毂由“外凸”的轮边减速器,只不过第3、4驱动桥不具备转向功能,第5、6转向驱动桥可以与第1、2转向驱动桥协同转向并具备转向系统完全互换的能力。

上图为陕汽SX2XXX型轮式重型载具的第X转向驱动桥驱动轮轮毂内侧,设定由传动半轴、标准的模块化上下A型摆臂、转向拉杆组件以及液压减震器系统。

可以肯定的是,HTF5700HEV型轮式重型载具的12X12驱动型,全部驱动桥的轴间驱动电机、传动半轴、上下A型摆臂,都拥有可以互换的能力。而至关重要的摆臂和转向等关键系统所具备的模块化互换能力,并非车厂主动设计,而是军标强制要求。

5、HTF5700HEV型轮式重型载具增程式油电混动技术带来的全新战术能力:

采用增程式油电混合驱动技术的HTF5700HEV型轮式重型载具,由柴油发动机向发电机提供动力,并经过发电机转化成电力,分配至个模块化驱动桥的轴间电机,通过传动半轴即可进行12X1-12X12的多种驱动状态的机动。

当然,笔者不能确定的是,HTF5700HEV型轮式重型载具是否采用位于驾驶舱下布置的1组大功率柴油发动机,还是位于车架两侧布置的2组中功率柴油发动机。

无论是否采用1组中置大功率柴油机,还是侧向布置2组中功率柴油机,都会在发电机之前增加一组变速器(调速器),用来应对不同负载、不同气候环境和不同车速,对动力输出效率的影响。

在低负载+良好气候环境,柴油机在经济转速(1400转-2200转),变速器(调速器)处于小速比档位,即可在12X8或12X6驱动模式,完成车辆战术机动需求。

在高负载+高寒气候环境,柴油机在经济转速,变速器(调速器)处于大速比档位,即可在12X12驱动模式,完成战场状态的车辆战术机动需求。

笔者几乎可以确定,HTF5700HEV型轮式重型载具配置1套(多组)基于磷酸铁锂动力电池构成的储能系统。鉴于,2020年安全性占优、成本持续降低(400元/度电)的磷酸铁锂电池及BMS系统完全由中国电池供应商提供的便利性,HTF5700HEV型轮式重型载具甚至具备在全电驱动(柴油发动机停止运行)、低噪音和低辐射隐蔽战术机动能力。

由于HTF5700HEV型轮式重型载具,作为DF系列战略导弹发射和转运载具使用,应该不会出现在作战最前线的可能。因此,适配1套装载电量适中,可以应对较短距离全电驱动,主要为载具上装稳定且持续提供220V/380V或更高电压输出能力,将是增程式油电混合驱动技术军用化的又一战术优势。

用电来解决多桥协同驱动能力,这对于车桥技术与依赖机械和电子多桥驱动技术相对落后的中国汽车工业而言,是一记“真TM”香的强心剂。用高压线缆链接模块化电驱动桥,完全去掉分动器、前后多组传动轴,降低了自重,简化了结构。唯一要平衡的是动力电池装载电量带来的成本提升和动力电池热管理控制策略的完善性。

不过,作为用于承载中国国家安全、保证“东风快递”全球必达服务质量的重型轮式载具,因为新能源技术应用带来的成本波动,与新能源技术应用带来的可靠性与战术优势大幅提升,实在不值一提。

笔者有话说:

由CASC(中国航天)体系下属厂商制造,采用增程式油电混合驱动的HTF5700HEV型轮式重型载具的的官方亮相,或预示着人民解放新能源技术军用化装备进入实质性的试装阶段。这也从侧面印证了,中国新能源技术与整车应用持续商用化的同时,军用化的发展拐入一个实质性的节点。

2012年10月,笔者撰写《跨度六年-西方军用“新能源”车辆技术》一文,旨在介绍德军和日军在新能源技术军用化发展所处在测试性质的状态,进行较为详尽介绍。由于此时,欧洲的“BBA”们和日本的“两田”,在传统动力和车桥技术拥有强大的话语权和市场主导权。新能源技术的军用化还是以贴合传统动力的HEV技术为主。

2015年9月,笔者撰写《“美军测试混动军车”评军用新能源技术》一文,旨在介绍美军使用倾向于PHEV技术具备的柴油机拥有较大动力储备,动力电池较大装载电量的HEV技术,用于在阿富汗和伊拉克等国进行较低烈度进行非对称为大环境,进行新能源技术军用化实战测试。

2017年3月29日,笔者撰写《宋楠:再谈日本陆海军新能源技术军用化》一文,旨在介绍由日本丰田、三菱和小松制作所等轮履装备供应商,松下、东芝和三洋等动力电池及电驱动技术供应商,在日本防卫厅的管辖下,为日本陆军制造6轮驱动(轮边电机)+增程式油电混合驱动105mm口径突击炮技术验证车,为日本海军制造静音性能更优,突击能力更强,的增程式油电混合驱动+AIP(不依赖空气)舱段的“苍龙级”潜艇的推进程度。

2018年10月8日,笔者撰写《宋楠:研判日本海军现役“应龙”号锂硫电驱动潜艇及技战术》一文,就日本海军装备全球首款基于锂硫电池的增程式油电混合驱动“苍龙”级潜艇的“应龙”号技战术。在“应龙”号增程式油电混合驱动潜艇上装配的锂硫电池能量密度,远超2020年民用车规级三元锂电池具备的200Wh/kg的能量密度。由东芝与汤浅联合提供的锂硫电池,使得日本海军装备的“应龙”号潜艇,的驱动效率更加强大,并愈加倾向于EV驱动模式。

显然,在全球范围对中国国家利益存在威胁的一些国家,都在全力加速将新能源技术应用在陆海军装备。但是,受惠于中国于2014年确定新能源全产业链全力发展的重要策略,我们已经建成全球最完整的驱动电机(200千瓦级轴间电机、150千瓦级轮边电机)、动力电池(磷酸铁锂电池、镍钴锰酸锂电池)、整车层面控制系统产业链。即便在日后切换至“内循环”状态,中国新能源产业发展依然可以以一己之力全力跟进。

此次,采用增程式油电混合驱动技术的HTF5700HEV型轮式重型载具,强调足够充沛的动力转化成持续稳定的的电力输出至5组或6组模块化电驱动桥,所获得,超越纯粹机械传动系统的整体系统的高可靠性。

在笔者看来,增程式油电混合驱动技术在不用考虑成本、不用考虑油耗、只考虑技术的提升换来的更牛X的战术优势,只有军用化应用才是最贴合的终极方向。

当然,需要特别注意的是,HTF5700HEV型轮式重型载具的增程式油电混合驱动技术的实际装车验证,起码拥有4年时间。而整套技术与载具的技术项目论证时间可能要向前推进不少于3年时间。无形中,这就与同样采用增程式油电混合驱动技术(具备插电功能)的理想ONE存在一些交集。只不过,HTF5700HEV型轮式重型载具,肯定不会在公开亮相后,存在起火燃烧或“断轴”等安全问题。

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