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泰特機電何君正:商用車輪轂電機驅動橋總成技術
來源: | 作者:hubeitaite | 發布時間: 2018-03-23 | 1813 次瀏覽 | 分享到:
1月20-21日,中國電動汽車百人會論壇(2018)在北京釣魚臺國賓館召開,湖北泰特機電有限公司總裁何君正發表了主題演講,演講內容如下:
湖北泰特機電有限公司總裁何君正
湖北泰特作為一個新的公司非常榮幸參加此次技術交流。下面我介紹的是商用車輪轂電機驅動橋總成技術,今天現場也有我們的產品展示。
為什么要開發新能源?這個不重點講,相信大家都很清楚。現在大家已經形成了一個共識,整個汽車產業應該影響了整個電驅時代,各國都有傳統燃油車推出的時間表,我們國家也在討論這方面的具體實施步驟。電驅時代,我們正在思考一個問題,就是什么樣的電驅系統會是最佳的技術方案,現在我們關注的點是從電機到動力輸出這個關鍵的環節里面的效率問題,統計結果是這個環節基本上是70%-94%。我們應該考慮如何減少動力總成系統,包括電機以及到車輪之間傳遞系統的損耗,我們認為輪轂電機直驅技術是能源最大化的一個解決方案。
介紹一下我們正在使用的幾大傳遞路線:第一種是中央電機,70%-80%的車輛都會采用這種技術。第二種是分布式驅動,主要是輪邊電機驅動橋,另一種是更集成化的輪轂電機驅動橋,我們現在走的就是輪轂電機的產品路線。
這張圖可以看到三大驅動的傳遞鏈,中央驅動中間有電機到車輪之間的減速箱或者變速箱,實現兩個輪子之間的插速。輪邊電機就是一個電機變為兩個電機,再加上兩個減速箱分別驅動兩個驅動輪。輪轂電機是追求更高效的方案,就是把減速箱也去掉,電機直接集成在輪子里面驅動。
比較一下輪轂電機和其它驅動系統的能耗區別,這是我們在歐洲委托第三方,針對同一部12米的滿載純電動客車,按照城市路況進行電耗檢測。實測結果是中央電機1.06度/公里,輪邊電機是1.04度/公里,輪轂電機是0.91度/公里。比較同一款車不同的驅動系統,輪轂電機的平均效率要提升15%,電耗節省15%。
國內我們也專門對一部車進行測試,分成滿載和空載兩種。這也是17.78噸的城市公交。現在我們測出滿載的情況下,按照城市公交工況,輪轂電機驅動系統的耗電是0.56度/公里,整車總的電耗是0.82度/公里。下面是我們測的城市工況下的空載情況,輪轂電機總成電耗是0.67度/公里,所以整車的效果還是比較好的,和原來的驅動系統對比應該是省了20%左右的電。
這是我們驅動橋總成的產品,包括輪轂電機控制,是由四大系統組成:第一部分是車輪,它的技術就是輪轂電機的直驅技術。第二部分是電機控制器,也是集成在輪子里面,和電機集成在一塊,這是一個高電壓的電機驅動技術。第三部分是整車控制技術,我們叫做PCM控制,包括整車的控制和最關鍵的電子測速技術。第四部分是高壓配電技術。
輪轂電機的技術特點主要是這樣幾個方面:
我們把電機布置在車輪里面,所以整個驅動電機包括控制器都集成在車輪的輪轂內部。使用這種傳動方案最顯著的特點就是減少了驅動系統的零件,我們把變速箱、車橋、差速器全部省掉,所以對比的是省掉了80%的運動件,而且根據輪轂電機的特點匹配了高效的電機,從而實現效率的最大化。現在我們能夠達到的是電機到車輪的輸出,效率最高,達到92%-94%。當然還有一個電量反沖,這也是比較直接的一個方案。集成化和檢測化的設計就是把控制器高度集成在輪轂里面,原來底盤下面用于傳動系統的部分空間都省下來了,便于整車設計的空間最大化,可以把這些空間用來裝電池或者其它特殊的功能。
產品設計是按照全生命周期的免維護,歐洲是按照10年100萬公里使用,目的是達到運營與維修成本的最小化。由于我們采用了分布式驅動,沒有機械的差速器,通過控制兩個電機實現電子差速,所以商用車領域產品就是一個滴滴版通道的驅動橋,所有的車輛可以是直接上去,車內沒有臺階,都是平的通道,這樣的好處就是整個舒適性、承載率都得到了提升。電子差速是兩個輪子單獨控制扭矩轉速,所以對一些路況以提高車輛的通過性。
再就是直驅的特點,整個噪音會非常低,使用工況當中應該是低于75分貝,同時直驅的特點也決定了加速性和平順性,車輛的舒適方面也得到了提升。
大家可能比較關心的是成本,但不光是買車的成本,還要考慮買車以后整個使用周期。產品效率提升15%,意味著相同的續航里程可以降低電池的裝車量。昨天大家也都在說增加續航里程,一定要拼命地增加多裝電池或者提高電池的能量密度,一味地提高能量密度可能也有安全隱患。實際上作為一個驅動系統,如果更多地對這個方面關注提高整個效率,也是可以達到延長續航歷程的效果。如果是少裝電池,整個車輛的輕量化也能夠達到,也就是降低整車的重量。滴滴版大通道的設計可以提高車輛的載客數量,而且我們是一個免維護的產品,原來傳統的需要維護整個車輛的成本,因為原來的車橋和減速箱都要換油和易損件,所以成本也降低了,我們計算下來TCU應該會下降10%。
輪轂電機在未來的智能駕駛方面也有很大的提升,輪轂電機是驅動系統和執行機構在一塊,可以直接傳遞至車輪,就是整個車的執行器,中間減少了電機和車輪之間的機械環節,使得整個控制信號更加準確和直接。我們未來使用智能駕駛肯定要增加很多元件,元件的增加就會增加電耗,也就需要多增加電池。動力系統的高效性會有優勢,如果動力系統能夠省電,那么就能夠彌補由于智能駕駛系統引起的損耗,分布式驅動與電子差速可以提高智能駕駛應對復雜路況的能力。
前面說的是輪轂電機的技術,下面簡單地說一下我們的應用。輪轂電機在國外是歐洲的公司用,實際上已經是在8個國家10多條純電動商用車的路線上運營,最早的一批是從2009年開始營運。這是我們在歐洲使用的車型,包括公交以及一些商用車,還有城市物流車的應用,還有純電動多節車廂的公交車,這里是四節車廂、三個驅動橋,也是我們一起探討的新的車型,適用于輪轂電機驅動。
最后借著這個機會講一講我們所做的中國版。2018年我們將會推出扭矩更大、尺寸更小的通用商用車的輪轂電機系統,效率也都得到了很大的提升。
問:輪轂的散熱是怎么做的?
答:因為是大扭矩,效率是我們要重點考慮的,而且電機和控制器也要散熱,都是集成在電機里面。通過嚴格的散熱分析,我們還是采用水冷,主要是從冷卻水路的布置當中考慮,我們完全都是能夠達到整個電機的使用要求。
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