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泰特机电何君正:商用车轮毂电机驱动桥总成技术
来源: | 作者:hubeitaite | 发布时间: 2018-03-23 | 1398 次浏览 | 分享到:
1月20-21日,中国电动汽车百人会论坛(2018)在北京钓鱼台国宾馆召开,湖北泰特机电有限公司总裁何君正发表了主题演讲,演讲内容如下:
湖北泰特机电有限公司总裁何君正
湖北泰特作为一个新的公司非常荣幸参加此次技术交流。下面我介绍的是商用车轮毂电机驱动桥总成技术,今天现场也有我们的产品展示。
为什么要开发新能源?这个不重点讲,相信大家都很清楚。现在大家已经形成了一个共识,整个汽车产业应该影响了整个电驱时代,各国都有传统燃油车推出的时间表,我们国家也在讨论这方面的具体实施步骤。电驱时代,我们正在思考一个问题,就是什么样的电驱系统会是最佳的技术方案,现在我们关注的点是从电机到动力输出这个关键的环节里面的效率问题,统计结果是这个环节基本上是70%-94%。我们应该考虑如何减少动力总成系统,包括电机以及到车轮之间传递系统的损耗,我们认为轮毂电机直驱技术是能源最大化的一个解决方案。
介绍一下我们正在使用的几大传递路线:第一种是中央电机,70%-80%的车辆都会采用这种技术。第二种是分布式驱动,主要是轮边电机驱动桥,另一种是更集成化的轮毂电机驱动桥,我们现在走的就是轮毂电机的产品路线。
这张图可以看到三大驱动的传递链,中央驱动中间有电机到车轮之间的减速箱或者变速箱,实现两个轮子之间的插速。轮边电机就是一个电机变为两个电机,再加上两个减速箱分别驱动两个驱动轮。轮毂电机是追求更高效的方案,就是把减速箱也去掉,电机直接集成在轮子里面驱动。
比较一下轮毂电机和其它驱动系统的能耗区别,这是我们在欧洲委托第三方,针对同一部12米的满载纯电动客车,按照城市路况进行电耗检测。实测结果是中央电机1.06度/公里,轮边电机是1.04度/公里,轮毂电机是0.91度/公里。比较同一款车不同的驱动系统,轮毂电机的平均效率要提升15%,电耗节省15%。
国内我们也专门对一部车进行测试,分成满载和空载两种。这也是17.78吨的城市公交。现在我们测出满载的情况下,按照城市公交工况,轮毂电机驱动系统的耗电是0.56度/公里,整车总的电耗是0.82度/公里。下面是我们测的城市工况下的空载情况,轮毂电机总成电耗是0.67度/公里,所以整车的效果还是比较好的,和原来的驱动系统对比应该是省了20%左右的电。
这是我们驱动桥总成的产品,包括轮毂电机控制,是由四大系统组成:第一部分是车轮,它的技术就是轮毂电机的直驱技术。第二部分是电机控制器,也是集成在轮子里面,和电机集成在一块,这是一个高电压的电机驱动技术。第三部分是整车控制技术,我们叫做PCM控制,包括整车的控制和最关键的电子测速技术。第四部分是高压配电技术。
轮毂电机的技术特点主要是这样几个方面:
我们把电机布置在车轮里面,所以整个驱动电机包括控制器都集成在车轮的轮毂内部。使用这种传动方案最显著的特点就是减少了驱动系统的零件,我们把变速箱、车桥、差速器全部省掉,所以对比的是省掉了80%的运动件,而且根据轮毂电机的特点匹配了高效的电机,从而实现效率的最大化。现在我们能够达到的是电机到车轮的输出,效率最高,达到92%-94%。当然还有一个电量反冲,这也是比较直接的一个方案。集成化和检测化的设计就是把控制器高度集成在轮毂里面,原来底盘下面用于传动系统的部分空间都省下来了,便于整车设计的空间最大化,可以把这些空间用来装电池或者其它特殊的功能。
产品设计是按照全生命周期的免维护,欧洲是按照10年100万公里使用,目的是达到运营与维修成本的最小化。由于我们采用了分布式驱动,没有机械的差速器,通过控制两个电机实现电子差速,所以商用车领域产品就是一个滴滴版通道的驱动桥,所有的车辆可以是直接上去,车内没有台阶,都是平的通道,这样的好处就是整个舒适性、承载率都得到了提升。电子差速是两个轮子单独控制扭矩转速,所以对一些路况以提高车辆的通过性。
再就是直驱的特点,整个噪音会非常低,使用工况当中应该是低于75分贝,同时直驱的特点也决定了加速性和平顺性,车辆的舒适方面也得到了提升。
大家可能比较关心的是成本,但不光是买车的成本,还要考虑买车以后整个使用周期。产品效率提升15%,意味着相同的续航里程可以降低电池的装车量。昨天大家也都在说增加续航里程,一定要拼命地增加多装电池或者提高电池的能量密度,一味地提高能量密度可能也有安全隐患。实际上作为一个驱动系统,如果更多地对这个方面关注提高整个效率,也是可以达到延长续航历程的效果。如果是少装电池,整个车辆的轻量化也能够达到,也就是降低整车的重量。滴滴版大通道的设计可以提高车辆的载客数量,而且我们是一个免维护的产品,原来传统的需要维护整个车辆的成本,因为原来的车桥和减速箱都要换油和易损件,所以成本也降低了,我们计算下来TCU应该会下降10%。
轮毂电机在未来的智能驾驶方面也有很大的提升,轮毂电机是驱动系统和执行机构在一块,可以直接传递至车轮,就是整个车的执行器,中间减少了电机和车轮之间的机械环节,使得整个控制信号更加准确和直接。我们未来使用智能驾驶肯定要增加很多元件,元件的增加就会增加电耗,也就需要多增加电池。动力系统的高效性会有优势,如果动力系统能够省电,那么就能够弥补由于智能驾驶系统引起的损耗,分布式驱动与电子差速可以提高智能驾驶应对复杂路况的能力。
前面说的是轮毂电机的技术,下面简单地说一下我们的应用。轮毂电机在国外是欧洲的公司用,实际上已经是在8个国家10多条纯电动商用车的路线上运营,最早的一批是从2009年开始营运。这是我们在欧洲使用的车型,包括公交以及一些商用车,还有城市物流车的应用,还有纯电动多节车厢的公交车,这里是四节车厢、三个驱动桥,也是我们一起探讨的新的车型,适用于轮毂电机驱动。
最后借着这个机会讲一讲我们所做的中国版。2018年我们将会推出扭矩更大、尺寸更小的通用商用车的轮毂电机系统,效率也都得到了很大的提升。
问:轮毂的散热是怎么做的?
答:因为是大扭矩,效率是我们要重点考虑的,而且电机和控制器也要散热,都是集成在电机里面。通过严格的散热分析,我们还是采用水冷,主要是从冷却水路的布置当中考虑,我们完全都是能够达到整个电机的使用要求。
2o18,2期,马报图