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余平:夯实电机-传动-控制核心 引领电驱动系统总成化

2017年7月28日,中国电动汽车百人会举办了主题为“新能源汽车动力总成开发”的技术研讨会。 精进电动公司创始人、董事长、CEO兼动力总成总工程师余平就电机、传动及控制系统等技术,进行了介绍。他主讲的题目是纯电动和混动的总成化和系统化,这也是新能源汽车进入新的发展时期后的主要趋势。

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 精进电动公司创始人、董事长、CEO兼动力总成总工程师余平

首先在过去一段时间发展的里面,我们看到很多新能源动力系统,不管是轿车、还是客车的,纯电还是混动,很多零部件仍然是离散的零部件。比如所示的电机、控制器、变速或减速器,都是很多零部件简单组装在一起,零部件数量多、价格贵、总装工作量大,而且接口的模式很多。

在新一代的产品里面我们将会把很多分立的零部件集成到一个组件上,比如电机、减速器完全集成到一个总成里面,构成一体化设计,有很多好处,比如减少零部件的数量,降低成本。特别是电机跟齿轮可以联合设计,零部件结构和刚度总体设计,有效应对多阶次的振动噪音。我们供应商这么做,也减少了整车厂的集成开发和总装成本。

商用车也呈现了同样的趋势,以前我们常见的永磁直驱电机,很多产品被小的高速电机加上一个减速器所替代。我们给物流车市场开发的系统,客户昵称“爬坡王”,是电机结合减速的系统。相对于直驱,我们可以把转距提高30%,电机本体的成本降低了60%左右。当然要花点钱做减速器,但总成仍然更加经济。另外,通过这样的布置,我们把电机的安装位置大大提升,总成离地间隙明显改善,通过性明显提升。另外,电机位置提高以后,对电机防水、防止地面石子、杂物迸溅损害也是有好处的。

有关二氧化碳减排,我们可以通过很多研究看到,不论是乘用车还是商用车,在我们国家的能源结构下,二氧化碳减排的潜力是非常大的。目前我国基本上每生产、输送、消耗一度电产生730克的二氧化碳的排放,每升柴油生产消费生命周期的排放基本上是3.5公斤的二氧化碳。所以整个计算下来,如果按照12米公交来结算,在CCBC区循环下,从36升柴油降低到零排放的纯电动公交的话,可以减少一半左右的二氧化碳。也就是说,即使我国3/4的电都是燃煤发出来的,我们仍然可以降低一半的二氧化碳的排放,这个在国际上的贡献都是很大的。

永磁电机的繁荣是否会持续?我认为至少国内还会继续繁荣,我们很多技术可以用于降低永磁体的用量、减少永磁铁的单位成本。去年是分水岭,在客车领域永磁电机彻底淘汰掉了异步电机。而且在永磁电机发展的同时我们也看到,这个市场不断地多元化,更多更新类型的方案不断地涌现。比如,我们电池成本的降低,使电动客车的应用拓展到了高速公路和旅游团体市场。但是我们也遇到一些技术问题,比如传统单电机永磁电机,如果上高速公路,CWTVC循环的高速段就跟不上,持续90公里车速不行。怎么办呢?有很多办法,其中一个是非对称动力分配双电机方案。首先解决功率问题,另外解决效率问题,在任何一个速度点上都可以有效地分配大电机、小电机的使用,发挥不同电机的效率优势。这个视频是双电机在海格客车上,在重庆涪陵的运行状态,相对于单电机系统,爬坡度有保证,而且爬坡的时候速度比较快,没有换挡顿挫。宇通客车出口波兰纯电客车,也发挥了这种双电机系统的多才多艺特点。 面向国内兴起的18米BRT公交,3600牛米的双电机发挥了很棒的应用,给这些车辆“地铁式”的平顺驾驶和乘坐感觉。

在总成化方面,我们在混动也做了很多工作。总成化的核心实际上是机电耦合核心零部件的开发,没有零部件,就不可能集成化。在混联混合动力方面,我们的二代系统升级到了免维护电磁离合器,把中间的干式离合器彻底淘汰掉。我们同步调速做得很好,离合器接合没有任何的冲击,几乎没有噪音,最关键的是它可以做到完全防水。我们也是开发了五年的时间,单件验证了达到100万公里以上。它在国内的城市混动公交大量应用,福田客车的产品甚至直接一下子开进西藏,翻过了5231米的唐古拉山口。厦门金龙也在西班牙做了试运行,客户的反应非常好,特别是免维护特性,备受客户喜爱。在美国,加州太平洋电力公司也是用的我们这个免维护混动系统。电力公司因为维修维护给小区停电要交罚款,所以他们在维护变压器的时候,可以用我们的混联系统继续给电线杆供电,因此我们的自动离合系统为客户省了一台发电机。我们还把它应用到依维柯等轻型商用车,各类轿车混动系统,另配后桥驱动模块。

同样的离合器的概念也可以应用于变速器。这页是我们开发的非常有创新性的两档变速器。大家也知道,纯电动汽车两档变速器一直是行业难题,20年以来不断有人做,不断有人失败,不断有人继续做。我们已经在客车方面取得了非常好的效果,而且正在向物流车、轿车方面推进,现在有了14、5个量产公告。

这是我们刚才看到的一档的结合,这是典型的U型传统部线,2.5到3.5比1和直接档的两档接合。用电磁离合器的换档,第一实现了离合器的大转距容量,否则一般的离合器和同步器受不了;我们也彻底淘汰了AMT易损的换挡机构,大家在箱子外面基本上看不到任何其他的东西,非常干净,跟AT一样,箱子也做到全防水。一体化的变速器跟电机是做在一起的,变速器也成了高压系统的一部分,所以做到全防水很重要。同时我们大大减少了档位,而且我们的离合器在空档的时候没有损耗,使得效率就变得非常高,直接档可以做到99.5%,减速档是98.5%的效率。这个效率非常要紧,电动汽车对传动效率的敏感度要高于传统的汽车。

我们回来看CWTVC循环,用1500牛米的小电机加上两档变速器非常容易的实现了高速段的动力跟随,等于把电机点退回到了功率最高、发热少的工况。这个变速器,我们不仅仅是可以把它跟单电机放在一起使用,也可以跟双电机放在一起使用,有效地降低了电机的成本和材料用量,也发挥了双电机的功率优势还进一步增强了爬坡转距能力,实现了最佳的组合。

另外把这个变速器和混联系统也结合在一起了,构成了一个能够上高速公路而且能够适应旅游、团体客车甚至重型卡车的混动系统。这对美国市场也很重要 - 客户一直盼望此类的系统,因为在美国没有七八十公里的速度限制,至少要维持110、120公路的时速。

领军企业的新产品,比如厦门金龙,十年一代的龙威二代大公路旅游大客车,第二代首推的动力之一是纯电,可以实现320公里的里程,20%以上的爬坡度和100公里时速的巡航,发挥了双电机加上变速器组合的最佳功能。

(本文根据发言整理)

来源:第一电动网

作者:中国电动汽车百人会

本文地址:https://www.d1ev.com/kol/55263

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