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            柳建新:不同電驅系統在商用車領域的探索與實踐

            本站2024-03-31
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            2024年3月26日-28日,2024中國商用車論壇在湖北省十堰市舉辦。本屆論壇由中國汽車工業協會主辦,以“新步伐 新成效 新提高,助力商用車產業高質量發展”為主題,基于行業高質量發展要求、國家“雙碳”目標實現、汽車產業轉型和創新需要,以創新促改革、促轉型、促發展,助力商用車產業高質量發展。其中,在3月28日下午舉辦的“主題論壇六:新產品、新技術助力商用車供應鏈創新發展”上,上海電驅動股份有限公司EV商用車研發總監柳建新發表精彩演講。以下內容為現場發言實錄:

            殷旅江:變革中的商用車供應鏈與新質生產力1.png

            尊敬的羅秘書長,各位領導,各位同事,各位媒體朋友,大家下午好,我來自上海電驅動股份有限公司,主要負責EV商用車的研發工作,作為系統供應商,我今天分享題目是關于不同電驅系統在商用車領域的探索與實踐。

            今天我的分享主要分以下三個方面,因為我們是系統供應商,所以接下來我們一起來聊一下商用車在電動化的進程中前世今生。

            商用車因為車型分類非常復雜,有客車,卡車,卡車還分輕卡和中重卡,另外還有工程機械,在碳排放里面也占有較大比重。中國的商用車電動化最早發力的是混合動力客車,早期引領了商用車電動化的發展,我個人認為也交出了一份滿意的答卷,為整個行業輸送了很多優秀人才,包括供應鏈體系的建立。大概是從2016年開始,客車市場的混合動力需求出現斷崖式下滑,純電動迅速發展起來,到現在基本都是純電動的需求??偝上到y目前依然是直驅為主。后面考慮到降本,電機的高速化,電機和變速箱或者減速器的集成方案應運而生,不過更多是過渡方案?,F在的新項目以及未來的方向應該還是電驅動橋,一方面電機系統的開發可以和乘用車結合,另外成本上也可以做到極致,主要的路線就是中央集中電驅橋和分布式橋驅路線。

            講到卡車,微卡車型早期就是走的電驅橋技術路線,簧下質量較輕,工況也比較好。輕卡早期走的是直驅的技術路線,隨著對成本要求越來越高,電機高速化的需求就比較迫切,所以高速單減有3年的生命周期。接下來這個車型的應用一定是電驅橋,各主機廠以及系統廠家都在進行相應的產品開發。重卡車型,因為整車噸位比較重,路況比較復雜;包括一些環衛車輛需求,包含上裝的應用,取力裝置,目前主流均是AMT的動力總成解決方案?;靹勇肪€目前市場主要是P2和增程系統,整體來講,主要還是電驅橋的路線為主。

            另外一塊我想說一下工程機械,因為現在工程機械也有很多在做電動化的項目,電動叉車很早就在做電動化,最早是48伏異步電機為主,現在為了提升車輛的整體性能,包括大噸位的叉車也在走電動化,所以永磁同步電機的需求及設計開發就有了需求,我們現在也在做這一塊的研究。關于挖掘機和裝載機我們也有在做電動化的產品開發,而且是基于800V的高壓設計。整車的系統架構可能會有一些是油改電,直接替換原來的發動機系統,液壓部分不進行調整?,F在基于全新的設計開發做整體的解決方案,液壓上裝部分和行走部分分開進行設計,同步考慮能量回收的可行性。另外我想說一下混動系統在工程機械里面的應用,它的一個優勢可以把發動機小型化,然后再加上一個發電機系統,電機的位置是P1位置,但是電機兩端輸出,然后根據車輛在不同的工況中的應用進行能量分配,并執行發電或者助力的控制策略。

            接下來大家可以看一下,我們提到了很多乘用車的平臺產品,乘用車總成系統的主流功率需求與輕卡車型,8米以下客車需求基本是一致的,這也就是為什么說乘用車,商用車可以共平臺開發的一個前提基礎。

            接下來我來分享一些典型總成系統的特點及應用,剛才提到低速大扭矩的電機,目前在客車和工程機械里面還是有比較廣泛的應用,包括我們現在做的很多出口的項目,還是采用低速大扭矩電機系統。不過現在需要做更加細致的研究,比如說針對不同的車型,以及不同的應用工況,重點分析電機系統在實際道路中的應用,分析驅動系統在實際的應用工況中哪些工作點占比更高,能量分布占比更大,我們需要重點優化。就像大家所看到的這些泡泡比較大的區間,其實就是整個在實際工況中的能量占比更大,那這些點就是我們優化的空間。然后就是密封以及軸電流帶來的軸承電蝕問題,我們做了很多研究和解決辦法。下圖展示的就是我們現在的一些主流低速大扭矩的電機系統。

            然后我們看一下高速電機,因為剛才提到了很多高速電機的開發是乘商共用,比如我們的扁線電機系統開發,180平臺,220平臺都是借用集團乘用車的平臺開發。優勢之一就是更優的極槽配合,系統效率更高,減少接口類型,標準化設計,然后同樣一款電機平臺搭載高速單減系統和電驅橋。下圖是我們的主流的扁線電機平臺產品,主要應用于橋驅。主要是應用在輕卡車型。

            剛才很多次提到了橋驅,包括很多專家提到電驅橋的技術路線,這里針對橋驅的技術優勢做一個簡單說明,這是這個是一個輕卡車型,采用直驅或者高速單減系統布置,大家可以看到中間有一根比較長的傳動軸,整個電池的布置基本都是在車輛兩側,如果發生碰撞,這個位置就比較不安全,而且電池的裝機量也會受到空間的限制。采用電驅橋的路線后,取消這些懸置安裝,取消傳動軸,一個是節省了成本,再一個是中間傳動軸掉以后,整個電池的布置空間就靈活很多。原來的傳統車橋大多使用單級散齒輪的方式,對于車輛回饋扭矩是有限制的,比如說峰值扭矩400Nm的電機系統,但是對于橋來說可能不允許,可能就會造成能量的浪費。電驅橋會對齒輪進行全新的設計開發,大多采用單級圓柱齒輪,這個效率會增加,電機的回饋扭矩一般也不會受到限制。

            同樣是電驅橋的高速系統的應用,行業也不斷在追求包括成本,重量,效率等方面的極致設計。對于總成系統廠家來說,因為我們專注電機和電控開發,所以整個橋驅的路線有很多演變的過程,現在所展示的是我們正在開發的二合一系統,電機和電控集成在一起,安裝在橋上。當然,考慮到簧下的振動沖擊,目前3.5噸及以下車型采用這種方式較多,針對比較大的噸位,尤其是中重卡,簧下質量較大,對于控制器來講是這個設計邊界比較不友好,還有很多實車的研究工作需要做。

            重卡總成系統,我們現在采用的是445平臺開發,共平臺設計,包括純電,混動系統用電機系統。尤其是增程器系統,包括集成式二合一增程器,我們也在同步進行研究及設計開發工作??紤]到柴油機的振動比較大,我們會和客戶進行很多的實車研究及數據采集分析,把這個產品的設計開發工作做細。

            接下來,因為時間比較緊張,接下來的內容我快一點講一下。我們之前做了很多的多電機驅動系統研究。我們當時做的一個研究是基于同步電機和異步電機的集成高速減速器的設計開發。雙電機系統因為采用高速電機系統,所以整個成本和重量是有優勢的。另外因為是雙電機的系統,當一個電機系統出現故障,另外一個電機可以正常工作,實現比較好的跛行模式。實際工作中,可以選擇單電機工作,也可以選擇雙電機共同工作,根據實際工況達到更好的系統綜合效率。下面是我們所做的一個分析,針對雙電機如何進行扭矩分配,我們根據整車的需求,駕駛員模型,進行循環尋優算法,找到綜合效率最優下的扭矩分布。初步的數據分析結果是異步機因為在高速條件下的效率較好。尤其是沒有離合分離裝置下,無弱磁損耗,所以綜合表現會好一些,如果較多的工況是低速工況,永磁機的效率更優。

            關于混合動力系統,有串聯,并聯,混聯,其實我認為具體哪種系統更好,其實很難下結論,每個系統都有自身的優點和缺點,關鍵是找到適合用戶,適用實際應用工況的路線,更多是從TCO全生命周期成本出發,不僅購車成本低,實際的運營成本也有優勢,包括售后服務等。

            前期我們做了客車上面應用的雙電機雙行星排混合動力系統,因為時間關系,不做詳細講解。主要就是發動機轉速轉矩雙解耦,所以效率會比較高。另外就是通過行星排實現ECVT無級變速,平順性比較好;迭代方式也是比較多的,雙排構型里面可以增加不同的離合或者鎖止機構來實現不同的運行模式,有些重卡混動的研究也在采用這種方式。

            最后簡單介紹一下我們公司,大洋電機的業務主要是兩塊,家電一部分業務,車輛事業集團一部分業務,車輛事業集團以上海電驅動股份為主體,還包括佩特來,杰諾瑞等。這頁展示的是我們在車輛上面的相關產品,包括傳統的起發電機,新能源車輛相關的純電動系統,混動系統,插電式混動系統等,都是包括乘用車應用以及商用車應用。這頁展示的是我們的生產制造工廠,主要是包括十堰工廠,濰坊工廠,上海工廠,蕪湖工廠,還有重慶在建工廠,印度合資工廠等。這是我們的一些測試實驗能力建設。這是我們的主要產品以及應用,包括乘用車的總成系統以及商用車的總成系統。這是我們主要的一些客戶。

            以上就是我匯報的內容,謝謝大家。

            (注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱)

            責任編輯:李秀枝
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