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本文是根據(jù)8月8-9日在青島舉辦的第十四屆國(guó)際汽車(chē)變速器及驅(qū)動(dòng)技術(shù)研討會(huì)（TMC）現(xiàn)場(chǎng)聆聽(tīng)材料整理而成。 總目錄 第1章 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)概述 第2章 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 第3章 減速器和多擋箱 第4章 逆變器和碳化硅 第5章 電驅(qū)動(dòng)總成 第6章 混合動(dòng)力 第7章 商用車(chē)電驅(qū)動(dòng) 第8章 電驅(qū)橋和輪轂電機(jī) 第7章 商用車(chē)電驅(qū)動(dòng) 7.1 重卡的應(yīng)用場(chǎng)景分析 7.2 新能源重卡技術(shù)路線(xiàn) 7.3 重卡的混動(dòng)技術(shù)路線(xiàn) 7.4 重卡的純電技術(shù)路線(xiàn) 7.5 清華大學(xué)關(guān)于重卡電動(dòng)化的研究 7.6 一汽解放關(guān)于混動(dòng)技術(shù)路線(xiàn)的實(shí)踐 7.7 比亞迪商用車(chē)電控的開(kāi)發(fā) 7.8 天津大學(xué)關(guān)于新能源重卡變速箱的研究 7.9 法士特中央電驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線(xiàn) 7.10 玉柴的機(jī)電耦合混動(dòng)系統(tǒng) 7.1重卡的應(yīng)用場(chǎng)景分析 全國(guó)的貨運(yùn)量70%靠的是公路運(yùn)輸，公路運(yùn)輸中長(zhǎng)途重卡又是主力，長(zhǎng)途重卡的發(fā)展趨勢(shì)是重型車(chē)的平均噸位數(shù)在上升，物流車(chē)的重型化趨勢(shì)明顯，其中牽引車(chē)數(shù)量增長(zhǎng)11.5%。
重卡每年行駛的里程數(shù)已經(jīng)達(dá)到了15萬(wàn)公里，平均每天都要跑五六百公里，物流平均每天行駛時(shí)間也在增加，每天行駛時(shí)間超過(guò)8小時(shí)的占比很大，也就意味著停車(chē)充電以及停車(chē)換電也是不滿(mǎn)足的，因?yàn)橹匦腿加蛙?chē)目前的續(xù)航里程在3000-4000公里，如果用替代能源的話(huà)，就要解決時(shí)效性的問(wèn)題。 2021年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，去年社會(huì)物流總額是335萬(wàn)億元，是GDP的3倍。貨物運(yùn)輸521億噸，公路運(yùn)輸391億噸，占75%。碳排放方面，商用車(chē)跟乘用車(chē)基本上對(duì)半了，本質(zhì)上來(lái)講，汽車(chē)燒的油實(shí)際上一半給了汽油機(jī)，一半給了柴油機(jī)。從排放來(lái)講，貨車(chē)氮氧化合物的排放占所有交通的84.3%，顆粒物排放占90%。 對(duì)于重型卡車(chē)來(lái)講，混動(dòng)也是提高效率、降碳的重要技術(shù)途徑。歐洲有一個(gè)地平線(xiàn)計(jì)劃，實(shí)際上專(zhuān)門(mén)針對(duì)重載卡車(chē)也開(kāi)展了相關(guān)的一些研究?；靹?dòng)向牽引車(chē)、貨車(chē)、客車(chē)等中重型商用車(chē)發(fā)展，混動(dòng)化是車(chē)用內(nèi)燃動(dòng)力方向。
油費(fèi)在整個(gè)TCO成本中占了30%，長(zhǎng)距離行駛時(shí)，可能司機(jī)往往一個(gè)月都在路上，從天津配貨到上海，上海到深圳，轉(zhuǎn)一個(gè)圈再回家，這樣就導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間生活在車(chē)上，車(chē)上的空間和用電的負(fù)荷，因?yàn)楹芏嗉译?、吃飯、喝水、冬天的采暖、夏天的制冷都需要電，?chē)不光是省油，還需要有家電使用的便利性。 重型長(zhǎng)途貨車(chē)年行駛里程在10-20萬(wàn)公里，如果節(jié)油率按照10%到20%，混動(dòng)極限能做到18%多，貨車(chē)用戶(hù)投資回報(bào)周期來(lái)說(shuō)，物流公司包括散戶(hù)，能接受的是一年半的時(shí)間，就是增加的成本跟省下的油錢(qián)持平，他能夠用兩到三年，省下的油錢(qián)能抵消他的投資，再用兩到三年，利潤(rùn)更高。 關(guān)于混動(dòng)、純電、燃料電池，在長(zhǎng)途重卡這個(gè)場(chǎng)景下，由于重量問(wèn)題、制動(dòng)問(wèn)題和購(gòu)買(mǎi)成本的問(wèn)題、以及配套設(shè)施的問(wèn)題，綜合考慮，2025年到2030年之間，可能混動(dòng)滿(mǎn)足法規(guī)，以及滿(mǎn)足用戶(hù)投資回報(bào)需求，是一個(gè)比較折中的方案。 內(nèi)燃機(jī)的比例越來(lái)越少，純電動(dòng)、燃料電池越來(lái)越多，卡車(chē)混動(dòng)也有，但是我們認(rèn)為應(yīng)該主要就是輕混，如果是中混或者插電式混合動(dòng)力，可能少量的場(chǎng)景會(huì)有，但不會(huì)是大范圍的應(yīng)用。
實(shí)際上新能源中重卡目前的滲透率還是比較低的，去年中國(guó)達(dá)到了1%，今年上半年已經(jīng)超過(guò)了一萬(wàn)臺(tái)，現(xiàn)在大概在4%左右，我們預(yù)計(jì)在2025年以后會(huì)大概到15%，到2030年以后大概接近40%左右。 今年新能源重卡上半年的銷(xiāo)量大概在10000臺(tái)左右，相比去年整整翻了五倍，從新能源目前銷(xiāo)售的產(chǎn)品來(lái)看，基本上是換電、局部區(qū)域的一些運(yùn)輸，現(xiàn)在這些產(chǎn)品不能往長(zhǎng)途車(chē)上去用，很根本性的一個(gè)問(wèn)題就是續(xù)航解決不了，現(xiàn)在重卡用280多度電的產(chǎn)品，重量相比之前傳統(tǒng)的車(chē)要增加兩到三噸，續(xù)航只能跑一百多公里，如果長(zhǎng)途車(chē)的續(xù)航達(dá)不到800到1000公里以上的話(huà)，基本上用戶(hù)不可能選擇它。
▲搭載清華大學(xué)內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)的福田氫能重卡 如果要解決續(xù)航問(wèn)題的話(huà)，關(guān)于混動(dòng)，不管是用柴油混動(dòng)還是燃?xì)饣靹?dòng)，還是其他替代燃料的一些路徑，是中長(zhǎng)期的方向。當(dāng)然也提到后續(xù)燃料電池作為長(zhǎng)途運(yùn)輸最終極的方案，但是從目前我們?cè)圏c(diǎn)的燃料電池車(chē)來(lái)看，也是存在很多技術(shù)瓶頸的，包括重量?，F(xiàn)在燃料電池牽引車(chē)在11噸左右，商用車(chē)近20年發(fā)展，從以前9噸、10噸左右，通過(guò)20年的努力，好不容易降了百分之二三十，新能源的路線(xiàn)一下又讓重量回到20年之前了，這是我們下一步要重點(diǎn)解決的方向。 7.2新能源重卡技術(shù)路線(xiàn) 現(xiàn)在從里程的范圍來(lái)看，如果運(yùn)輸距離拉到一千公里，在現(xiàn)有電池方案沒(méi)有達(dá)到這么高的能量密度的情況下，短期在長(zhǎng)續(xù)航里程還是要用混合動(dòng)力的技術(shù)路線(xiàn)。當(dāng)然長(zhǎng)期發(fā)展來(lái)看，現(xiàn)在還是要堅(jiān)持氫燃料的路線(xiàn)，國(guó)外現(xiàn)在重點(diǎn)在發(fā)力液氫，包括75兆帕的路線(xiàn)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在主要是35兆帕的路線(xiàn)在做。純電動(dòng)解決的可能是區(qū)域的一個(gè)運(yùn)營(yíng)，里程的突破邊際短期還是要基于場(chǎng)景去做產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。 商用車(chē)因?yàn)榧?xì)分非常多，從我們的角度大概分了二百多種，針對(duì)不同的細(xì)分市場(chǎng)，需求是不一樣的。
從技術(shù)路線(xiàn)上來(lái)講，接下來(lái)純電動(dòng)以及氫能源會(huì)是一個(gè)發(fā)展的方向，因?yàn)楦鶕?jù)不同的場(chǎng)景，對(duì)燃料電池來(lái)講，對(duì)日常運(yùn)行較長(zhǎng)的，每天跑四五百公里以上，而且對(duì)車(chē)輛的重量、油耗都要求比較高的。純電動(dòng)的應(yīng)用就是比較日常的里程，可預(yù)測(cè)固定的充電場(chǎng)景，以及在城市行駛的比較多。最初十年前，我們?cè)诎l(fā)展客車(chē)的時(shí)候也討論過(guò)是純電動(dòng)還是混合動(dòng)力，剛開(kāi)始是混合動(dòng)力的，因?yàn)榇蠹艺J(rèn)為混合動(dòng)力是一個(gè)過(guò)渡，但因?yàn)閲?guó)家強(qiáng)烈支持純電動(dòng)，所以純電動(dòng)發(fā)展的比較快，現(xiàn)在在公交車(chē)領(lǐng)域，如果是純粹公交車(chē)的話(huà)，接近100%是純電動(dòng)，部分是混合動(dòng)力，占的比例相對(duì)來(lái)講比較少了。 商用車(chē)長(zhǎng)途重卡一定是多種技術(shù)路線(xiàn)并存的，氫燃料的產(chǎn)業(yè)化時(shí)間肯定是靠后的，但是這個(gè)技術(shù)路線(xiàn)是一定存在的，而且是非常重要的一個(gè)技術(shù)路線(xiàn)，因?yàn)檫@個(gè)涉及到能源結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。 動(dòng)力系統(tǒng)方面，下一代的產(chǎn)品基本以橋驅(qū)和分布式驅(qū)動(dòng)為主，當(dāng)然不能解決所有重型車(chē)的問(wèn)題，因?yàn)楝F(xiàn)在重型車(chē)大概有12個(gè)場(chǎng)景，所以每個(gè)場(chǎng)景下對(duì)輪邊扭矩的需求是不一致的，長(zhǎng)期來(lái)講，中央驅(qū)動(dòng)和橋驅(qū)應(yīng)該是一個(gè)并存的方式。 重卡的高功率需求，一般都要求大于250千瓦以上的動(dòng)力。礦卡的功率可能要高達(dá)400千瓦以上，商用車(chē)目前的動(dòng)力配置，有中央驅(qū)動(dòng)式的，有分布式的，還有集中式的電驅(qū)動(dòng)橋，針對(duì)多方案匹配來(lái)看，有單電機(jī)大功率的，還有匹配兩個(gè)電機(jī)的，或者多個(gè)電機(jī)的。
關(guān)于技術(shù)的路線(xiàn)，我們認(rèn)為接下來(lái)的發(fā)展應(yīng)該還是一個(gè)中央驅(qū)動(dòng)跟電驅(qū)動(dòng)橋?yàn)橹?，因?yàn)樗植煌膱?chǎng)景。對(duì)中央驅(qū)動(dòng)來(lái)講，現(xiàn)在整個(gè)底盤(pán)尤其車(chē)橋這一塊，可以不做很多的變化，兼容各種形式的車(chē)橋，尤其卡車(chē)，有的還有6×4，需要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的，要求還是比較嚴(yán)的，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的控制也比較低。但是從長(zhǎng)期來(lái)講，我們認(rèn)為還是要用電驅(qū)動(dòng)橋，而且是高度集成化的電驅(qū)動(dòng)橋，例如把變速箱、電機(jī)、電控全部集成在一起的，尤其是以后燃料電池、純電動(dòng)的這些布置。 純電動(dòng)在長(zhǎng)途重卡短期內(nèi)是不適合的，換電的場(chǎng)景是有區(qū)域性的，因?yàn)閾Q電站的投放，包括充電設(shè)施的建設(shè)，包括成本的投入是比較大的。所以短期混動(dòng)是一個(gè)解決方案，當(dāng)然混動(dòng)到底用什么樣的方式，既能降低成本，又能實(shí)現(xiàn)輕量化，又能提高節(jié)油率，這可能是下一步要思考的問(wèn)題。 在氫燃料電池沒(méi)有成熟之前，混動(dòng)是一個(gè)趨勢(shì)，不管是傳統(tǒng)混動(dòng)還是插電混動(dòng)，但是還沒(méi)有滿(mǎn)足商用車(chē)需求條件，所以目前看還不是很成熟。長(zhǎng)途牽引工況的話(huà)，基本上混動(dòng)節(jié)油水平大概在5%到8%。 沒(méi)有一條技術(shù)路線(xiàn)是適合長(zhǎng)途應(yīng)用的。純電動(dòng)重卡駕駛員恨不得24小時(shí)開(kāi)，哪有時(shí)間充電？混合動(dòng)力現(xiàn)在就是成本高，哪怕做一套最便宜的商用車(chē)的混動(dòng)，做P1，也需要大概十幾度的電池，還需要大概四五十千瓦的電機(jī)，這樣成本大概增加五萬(wàn)左右，用1.5年的時(shí)間通過(guò)節(jié)油效果把它賺回來(lái)，還要考慮到后面二手車(chē)市場(chǎng)的話(huà)，實(shí)際上這個(gè)東西又不現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)階段來(lái)看。包括氫和其他燃料都會(huì)存在加氫的問(wèn)題。 7.3重卡的混動(dòng)技術(shù)路線(xiàn) 混合動(dòng)力重卡有了電以后，會(huì)給司機(jī)帶來(lái)很大的便利性，車(chē)上有電飯鍋、燒水的，還有停車(chē)以后，用戶(hù)不希望停車(chē)以后開(kāi)著發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)著發(fā)動(dòng)機(jī)用空調(diào)的話(huà)，一是空調(diào)效果不好，二是噪音很大，還有安全隱患，也有很多服務(wù)區(qū)不允許這么干。所以說(shuō)停車(chē)以后都是用電。如果作為混合動(dòng)力，帶電量足夠他生活，一個(gè)普通家庭一天的電量十度電就夠了，家里耗電量最大的是熱水器，冰箱耗電是很低的。如果說(shuō)車(chē)子有十度電量，司機(jī)停車(chē)以后等一天、兩天都是足夠的。 四階段油耗出來(lái)以后，混動(dòng)可能會(huì)是我們下一步的短期解決方案。但是長(zhǎng)期來(lái)講，還是要減少對(duì)油的依賴(lài)，氫燃料和純電動(dòng)技術(shù)未來(lái)還是我們要重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的。
▲陜汽插電式增程混合動(dòng)力牽引汽車(chē) 從微車(chē)一直到重型車(chē)，在四階段油耗限值的比例上是有一定差異的，我們現(xiàn)在預(yù)期是比三階段油耗降低15%，但是不同的產(chǎn)品線(xiàn)比值會(huì)有一定的差異。在中重型的方向現(xiàn)在還是按著P2的方向在做，這是當(dāng)前的一個(gè)技術(shù)路線(xiàn)，因?yàn)楝F(xiàn)在混合動(dòng)力的構(gòu)型在重型車(chē)上還沒(méi)有其他的創(chuàng)新構(gòu)型，從節(jié)油率角度講，P2肯定是不如雙電機(jī)混動(dòng)的，至于是PS還是P13這種構(gòu)型，或者是其他雙電機(jī)構(gòu)型，實(shí)際上這一塊主要的瓶頸還是在機(jī)電耦合系統(tǒng)，但是輕卡以下的大概率是可以取消變速箱的，用單減的方案或者是單減+2AT這種路線(xiàn)是可以實(shí)現(xiàn)的。 從技術(shù)來(lái)講，我們認(rèn)為混合動(dòng)力尤其目前從國(guó)內(nèi)這一塊，需要一個(gè)比較好的、特別可靠的AMT變速箱，這一塊可能目前來(lái)講，在國(guó)內(nèi)除了采埃孚，其他的可能還需要一些改進(jìn)。
采埃孚在十幾年前做混合動(dòng)力的概念，就是基于A(yíng)MT變速箱，目前在中國(guó)這邊，多數(shù)MT變速箱還是占主流，AMT實(shí)際上剛引進(jìn)過(guò)來(lái)，現(xiàn)在市場(chǎng)占有率還不是特別高，一下再?gòu)腁MT轉(zhuǎn)到混動(dòng)可能成本比較很高，再一個(gè)就是AMT變速箱跟混動(dòng)的控制系統(tǒng)如何兼容，我想這可能也是國(guó)內(nèi)要克服的問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)技術(shù)都是有的，到國(guó)內(nèi)怎么把它實(shí)現(xiàn)，這些需要國(guó)內(nèi)的零部件供銷(xiāo)商一起合作解決這個(gè)問(wèn)題。 中短期來(lái)看，三到五年我們覺(jué)得還是看好“弱混”，可能更多是發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)家的身影，它有可能會(huì)做一個(gè)P1。隨著部件成本的下降和可靠性的提升，最后有可能會(huì)戰(zhàn)勝傳統(tǒng)車(chē)輛。弱混肯定在節(jié)能效果上比傳統(tǒng)車(chē)好，至少可以做一點(diǎn)助力和做一些能量回饋。 7.4重卡的純電技術(shù)路線(xiàn) 純電全新平臺(tái)實(shí)際上要突破原來(lái)油改電的技術(shù)瓶頸，以前油改電技術(shù)難度小，開(kāi)發(fā)周期短，但是它的瓶頸就是固有約束太多，無(wú)法突破現(xiàn)有的橫梁和縱梁的邊界。所以下一步要基于模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)際上這個(gè)全新平臺(tái)一定要做，所謂全新平臺(tái)或者滑板底盤(pán)做的就是模塊化和平臺(tái)化的概念。下一步的全新平臺(tái)到底是什么樣的平臺(tái)？現(xiàn)在乘用車(chē)大量在推800伏，第一是高功率，第二是充電速度，就是超級(jí)充電，商用車(chē)短期內(nèi)800伏路線(xiàn)，可能我們還沒(méi)有辦法真正產(chǎn)業(yè)化，因?yàn)楫吘股a(chǎn)工具要考慮成本，所以只有在乘用車(chē)真正批量之后，如何把乘用車(chē)的資源怎么進(jìn)行商用車(chē)的轉(zhuǎn)化，這是所有主機(jī)廠(chǎng)要做的。
單一商用車(chē)推進(jìn)800伏是很難的，所以我們要做乘用車(chē)的資源和技術(shù)的復(fù)用，一是加大速率，提高電機(jī)轉(zhuǎn)速；第二是把單電機(jī)變雙電機(jī)?，F(xiàn)在從架構(gòu)的趨勢(shì)上來(lái)看，在重型車(chē)，尤其重卡，我們用雙電機(jī)的解決方案會(huì)成為一個(gè)主流的趨勢(shì)。 從控制器輸出來(lái)看，現(xiàn)在控制器的輸出電壓，商用車(chē)目前大部分用的都是非車(chē)規(guī)級(jí)的，因?yàn)樯逃密?chē)的電壓一般是額定540V，如果再要往上走的話(huà)，車(chē)規(guī)級(jí)的可能就不太適用了。車(chē)規(guī)級(jí)的碳化硅目前的電壓范圍在400V到900V，也有做到1000V的，所以從這幾種情況來(lái)看，商用車(chē)的電壓是可以提升到額定750V的，可以采用碳化硅這個(gè)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足輕量化、高集成、長(zhǎng)續(xù)航的需求。 高壓優(yōu)勢(shì)是可以提高系統(tǒng)的輸出功率，提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率密度，可以集成更多的東西進(jìn)去，也可以提升整車(chē)的續(xù)航能力。當(dāng)然也有一定的缺陷，耐壓等級(jí)整套系統(tǒng)可能要做優(yōu)化，絕緣要求也需要提高。因?yàn)樘蓟枘壳俺杀疽彩潜容^高的，所以短期內(nèi)成本略有上升，如果從整車(chē)來(lái)說(shuō)，這個(gè)成本不一定會(huì)上升。所以從各方面因素來(lái)考慮，提高整車(chē)系統(tǒng)電壓等級(jí)至800V，并采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)加碳化硅電控，目前是商用車(chē)大功率的最佳解決方案。 關(guān)于商用車(chē)高壓化，如果快的話(huà)，也是三到五年的事情，因?yàn)槌擞密?chē)現(xiàn)在搞得如火如荼，當(dāng)然商用車(chē)可能也有一個(gè)過(guò)程，因?yàn)楝F(xiàn)在商用車(chē)大家也在慢慢往電動(dòng)化走，但是總的來(lái)說(shuō)，電動(dòng)化的方向是肯定的，國(guó)家“雙碳”目標(biāo)已經(jīng)明確了，商用車(chē)如何高電壓化，碳化硅能不能切入，對(duì)商用車(chē)來(lái)說(shuō)是一個(gè)更好的機(jī)會(huì)，畢竟用了碳化硅效率更高，續(xù)航能力各方面都會(huì)提升。 7.5清華大學(xué)關(guān)于重卡電動(dòng)化的研究 清華大學(xué)對(duì)現(xiàn)有的電機(jī)怎么在商用車(chē)上布置做了一個(gè)類(lèi)型的劃分。第一種是輪轂電機(jī)直驅(qū)或者是外轉(zhuǎn)子的輪轂電機(jī)直驅(qū)的方案。第二種方案是把電機(jī)放在輪轂里面，但是加上減速器，通過(guò)減速器把電機(jī)的要求降下來(lái)。第三種是兩級(jí)減速，進(jìn)一步獲得比較好的、比較輕的整個(gè)橋的重量。當(dāng)然也有基于非整體橋的方案，把輪邊電機(jī)直接通過(guò)傳動(dòng)萬(wàn)向軸來(lái)驅(qū)動(dòng)，然后也有輪邊的減速器。如果是整體橋的話(huà)，也可以通過(guò)直接的半軸來(lái)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然目前行業(yè)里大量在產(chǎn)業(yè)化的就是集中驅(qū)動(dòng)的方案，把原來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)換成電機(jī)、變速箱、減速器這些，后面整個(gè)橋都不動(dòng)，當(dāng)然這個(gè)方案是最容易實(shí)現(xiàn)的，但是它在性能上所獲得的優(yōu)勢(shì)也是最低的。
▲Dana Spicer e-Hub Drive 清華大學(xué)試驗(yàn)結(jié)果：車(chē)速大概100公里/小時(shí)、總重49噸，用電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率大概200千瓦左右。如果用分布式的電驅(qū)橋或者輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，大概降到142千瓦。如果在這個(gè)基礎(chǔ)上再通過(guò)隊(duì)列駕駛技術(shù)，比如說(shuō)通過(guò)機(jī)械連接把它連起來(lái)，就像列車(chē)一樣，最理論的情況，平均每輛車(chē)只需要116千瓦的功率，節(jié)能效果是非常明顯的，也就是說(shuō)將來(lái)重卡因?yàn)槭情L(zhǎng)途物流的主力，重卡經(jīng)過(guò)電動(dòng)化、智能化改造之后，氫耗量將從14KG/100KM，降到不到7KG/100KM，也就是續(xù)駛里程會(huì)提高100%。 清華大學(xué)做了一個(gè)簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)，到2025年，采用電動(dòng)輪或者電動(dòng)橋的技術(shù)，氫堆160千瓦的時(shí)候，它的效率能夠做到55%。那么有一個(gè)液氫罐子就能夠?qū)崿F(xiàn)120公里的續(xù)駛里程。到2030年，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的綜合效率，就是電機(jī)到輪邊減速器的效率93%，燃料電池的平均功率只需要140千瓦，效率可以提升到60%，這個(gè)時(shí)候只需要一個(gè)80公斤的液氫罐子就可以開(kāi)120公里，這是未來(lái)長(zhǎng)途物流重卡的發(fā)展方向。 所以我們認(rèn)為在短途，現(xiàn)在重卡短途換電已經(jīng)慢慢成為主流趨勢(shì)，短途換電配合高效的電驅(qū)橋，短途沒(méi)有問(wèn)題，可以解決，長(zhǎng)途還是要走液氫燃料電池這個(gè)路線(xiàn)，一天一千公里沒(méi)有問(wèn)題，一次加氫一千公里。將來(lái)液氫的加氫站只要圍繞高速公路、重要城市的郊區(qū)來(lái)布局就可以，布局的量可以比較少，但是一次加氫的續(xù)駛里程可以很長(zhǎng)?，F(xiàn)在針對(duì)新一代燃料電池技術(shù)，包括整車(chē)降滾阻降風(fēng)阻的技術(shù)，再加上氫燃料電池效率提升的技術(shù)，到2025年前后，氫燃料商用車(chē)將取得很大的技術(shù)突破，在節(jié)能減碳方面將會(huì)得到非常好的效果，那個(gè)時(shí)候就會(huì)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，而且我們相信到那個(gè)時(shí)候，燃料電池的成本只需要1000塊錢(qián)/千瓦，就可以進(jìn)行普及了。目前我們正在制定相關(guān)的液氫重卡的標(biāo)準(zhǔn)，我們也希望行業(yè)里越來(lái)越多的人參與這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，幫助我們推動(dòng)在長(zhǎng)途重型車(chē)輛的低碳化方面，走出我們中國(guó)特色的道路。 7.6解放卡車(chē)關(guān)于混動(dòng)技術(shù)路線(xiàn)的實(shí)踐 青汽作為解放的一個(gè)基地，從2015年開(kāi)始做混合動(dòng)力，做了兩種構(gòu)型，有P1的，也有P2的。 針對(duì)于長(zhǎng)途重卡，傾向于用P2，因?yàn)樯逃密?chē)的布置空間非常緊湊，如果并聯(lián)基本不可能，因?yàn)檐?chē)架的寬度已經(jīng)限制死了，橫向展不開(kāi)，基本塞滿(mǎn)了。圍繞混動(dòng)，從整車(chē)角度關(guān)注的幾個(gè)核心技術(shù)，整車(chē)角度我們關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)的控制，以及電池、電機(jī)的控制，混動(dòng)有很大一塊因素是換檔控制，只有把AMT跟發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)合控制，才有可能實(shí)現(xiàn)更高的節(jié)油率。 我們?cè)谥髁鳡恳?chē)上做了一款P2，也是按照正向開(kāi)發(fā)的，所有的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)三高都跑完了，尤其冬季的試驗(yàn)，為什么冬季的試驗(yàn)？因?yàn)榈搅藝?guó)六以后對(duì)排溫的要求非常高，如果排溫控制不好，那么你的混動(dòng)到冬天節(jié)油率是很低的。 解放經(jīng)過(guò)幾年的市場(chǎng)運(yùn)作，包括道路試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)混合動(dòng)力控制策略上有一個(gè)痛點(diǎn)。什么痛點(diǎn)呢？上坡的時(shí)候沒(méi)有電了，下坡的時(shí)候想回收，電池滿(mǎn)了。然后混動(dòng)的電也不能無(wú)窮大，最理想的情況是混動(dòng)的電池?zé)o限大，想用就用，想收就收，這樣會(huì)帶來(lái)成本的增加，那也不合算。所以說(shuō)如何用最少的電實(shí)現(xiàn)最高的節(jié)油率。我們的控制策略是什么呢？根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，測(cè)算出來(lái)一個(gè)扭矩，需要加扭了，經(jīng)常出現(xiàn)正上坡，電池的電放沒(méi)了，還有就是下坡的時(shí)候，爬坡的時(shí)候動(dòng)力不夠了，這一系列痛點(diǎn)。第二個(gè)痛點(diǎn)是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)總在中低負(fù)荷工作，爬坡上不去。還有就是我想用電池助力的時(shí)候，充電的時(shí)候，電池的溫度又上去了，又滿(mǎn)足不了，我們通過(guò)理論模型仿真出來(lái)P2在高速公路工況應(yīng)該能做到15%到18%的節(jié)油率，實(shí)際根本做不到，能做到5%就不錯(cuò)了。原因是我們關(guān)于排溫的預(yù)測(cè)模型現(xiàn)在目前無(wú)法仿真，再就是電池的熱管理系統(tǒng)也是無(wú)法預(yù)測(cè)的，都是溫度高了降溫，溫度低了保溫。 我們一共做了三個(gè)技術(shù)，一個(gè)是預(yù)見(jiàn)性自適應(yīng)巡航系統(tǒng)。這個(gè)工作策略就是平路的時(shí)候能保持基本不換檔，上坡的時(shí)候提前減檔，下坡的時(shí)候進(jìn)行加檔。第二個(gè)是PEM預(yù)見(jiàn)性能量管理技術(shù)，能夠基于地理位置信息提前進(jìn)行放電和充電。第三個(gè)是預(yù)見(jiàn)性溫度管理技術(shù)，能夠?qū)Α叭姟毕到y(tǒng)，電池、電控、電機(jī)，包括排溫進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)合地理位置來(lái)預(yù)測(cè)排溫的變化，由三電溫度的變化來(lái)進(jìn)行充放電控制。 我們把前面三個(gè)技術(shù)用車(chē)聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)對(duì)典型工況進(jìn)行了仿真，第二我們把電池電機(jī)真實(shí)的物理特性進(jìn)行了仿真，這時(shí)候仿真節(jié)油率是21.4%，因?yàn)橛行┎考奶匦赃€達(dá)不到理想狀態(tài)。第三是我們做了整車(chē)試驗(yàn)，這是我們?cè)谌珖?guó)跑的，在滿(mǎn)載高速工況下混合動(dòng)力整車(chē)節(jié)油率平均20.7%，預(yù)見(jiàn)性巡航控制技術(shù)在8%到12%。我們卡車(chē)的效果是省油，發(fā)動(dòng)機(jī)的排溫也比較理想。 7.7比亞迪商用車(chē)電控的開(kāi)發(fā) 比亞迪商用車(chē)的電控發(fā)展了幾代，最開(kāi)始是一些分布式的電控，2012年的時(shí)候開(kāi)發(fā)了六合一的高壓電控總成，當(dāng)然六合一的高壓電控是我們所謂的物理集成。在這里我也劇透一下，我們今年在開(kāi)發(fā)全新一代的商用車(chē)底盤(pán)電動(dòng)平臺(tái)，包括客車(chē)底盤(pán)電動(dòng)平臺(tái)和卡車(chē)底盤(pán)電動(dòng)平臺(tái)，這個(gè)全新的平臺(tái)會(huì)搭載C2C刀片電池，還有碳化硅的集成多合一控制器，還有域控，還有扁線(xiàn)電機(jī)的輪邊橋，還有在重卡上面可能會(huì)用扁線(xiàn)電機(jī)的集成橋。 比亞迪商用車(chē)早期開(kāi)發(fā)的多合一電控，主要包含六大部分，兩個(gè)MCU，一路DCDC，還有PDU，我們行業(yè)上面叫的五合一，我們也做了一些對(duì)比，發(fā)現(xiàn)它的五合一比我們的五合一少了一部分，少了一部分PDU，PDU充電的這部分，它外面還是配了一個(gè)PDU的大盒子，比亞迪所有的零部件都有研發(fā)能力，我們有弗迪動(dòng)力、弗迪科技、弗迪電池，所以有強(qiáng)大的垂直整合能力。我們把外面的PDU也集成到大的箱子里面。 比亞迪通過(guò)高度的垂直整合，深度集成了電機(jī)控制器、PDU、DCDC，還有充電部分的配件，集成到大的高壓集成的六合一，我們首創(chuàng)并規(guī)模化應(yīng)用了六合一的高壓電控平臺(tái)，打造了高標(biāo)準(zhǔn)、高性能的“26111”核心技術(shù)平臺(tái)。我們今年在開(kāi)發(fā)一個(gè)全新的平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)我們應(yīng)該是在2023年的年終會(huì)下線(xiàn)，在2024年整車(chē)會(huì)批量交付歐洲客戶(hù)。 比亞迪早期的電機(jī)控制器，基于比亞迪的四代晶元，415打造的模塊，空間節(jié)省50%，減重47%，這個(gè)模塊具有幾個(gè)特點(diǎn)：開(kāi)通快，關(guān)斷快，低功耗、高安全。4.0晶元應(yīng)該是到明年，計(jì)劃2025年以后所有的商用車(chē)都會(huì)切換到碳化硅的平臺(tái)，也就是我剛剛講的我們明年要下線(xiàn)的全新一代電動(dòng)平臺(tái)。 我們?cè)谏逃密?chē)上做的測(cè)試，是基于以前IGBT車(chē)型來(lái)改制的車(chē)，我們發(fā)現(xiàn)商用車(chē)像公交車(chē)，像一些環(huán)衛(wèi)車(chē)、渣土車(chē)，這些車(chē)速都是比較低的，它不像乘用車(chē)，碳化硅在低速下面的效率，明顯是優(yōu)于IGBT的。我們認(rèn)為商用車(chē)領(lǐng)域可能更適合碳化硅電控。 對(duì)于模塊的話(huà)，碳化硅主要還是提高效率，減少體積，降低成本，具有更低的反向恢復(fù)損耗，開(kāi)關(guān)損耗，還有小電流的通態(tài)損耗，有更高的開(kāi)關(guān)頻率，總損耗下降能達(dá)到差不多60%。在商用車(chē)上面，能耗百公里能提升6%左右。碳化硅電控開(kāi)發(fā)也有一些挑戰(zhàn)。怎么樣降低尖峰電壓，怎么樣降低門(mén)級(jí)串?dāng)_，最主要的是降低軸電流、軸電壓，防止電機(jī)燒蝕，還有溫度保護(hù)。 比亞迪的規(guī)劃應(yīng)該在2025年，所有乘用車(chē)跟商用車(chē)都是要全面切換到碳化硅?，F(xiàn)在碳化硅的成本是IGBT成本的大概三倍，我們認(rèn)為碳化硅的成本在IGBT成本兩倍左右的時(shí)候，應(yīng)該是碳化硅批量應(yīng)用、規(guī)模化應(yīng)用開(kāi)始的時(shí)候。這個(gè)時(shí)間應(yīng)該不會(huì)很晚，我們預(yù)計(jì)應(yīng)該就在2024、2025年這個(gè)時(shí)候。 目前碳化硅成本大概是IGBT的2倍多一點(diǎn)，我們認(rèn)為如果達(dá)到2倍左右的時(shí)候，對(duì)商用車(chē)來(lái)說(shuō)，整車(chē)的能耗降低遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳化硅模塊比IGBT模塊貴的成本。所以我們認(rèn)為碳化硅在商用車(chē)方面應(yīng)該是未來(lái)一個(gè)主要的趨勢(shì)。 7.8天津大學(xué)關(guān)于新能源重卡變速箱的研究 牽引車(chē)的一個(gè)特征實(shí)際上主要是在高速公路上運(yùn)行的，所以它不需要純電驅(qū)動(dòng)，也就是說(shuō)采用單電機(jī)并聯(lián)的混動(dòng)構(gòu)型可以滿(mǎn)足要求，因?yàn)閺乃\(yùn)行的特征，可以看到它有一個(gè)啟動(dòng)的啟停、電機(jī)的助力或者是自動(dòng)能量的回收，以及它的行車(chē)發(fā)電等一些功能。實(shí)際上牽引車(chē)更主要的是要提升發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。 我們研究的貨車(chē)采用的是雙電機(jī)串并聯(lián)，采用的是四擋的變速箱、電磁離合器，以及動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略。為什么我們采用四擋呢？實(shí)際上也是做過(guò)一些研究的，擋位數(shù)越高，肯定效果越好，但是我們也發(fā)現(xiàn)四擋以后，檔位數(shù)增加以后變化就沒(méi)有那么顯著了，綜合成本各個(gè)角度，所以我們還是決定在貨車(chē)開(kāi)發(fā)混動(dòng)系統(tǒng)里面確定了這么一種采用四檔變速箱的構(gòu)型方案。 由此開(kāi)發(fā)了一個(gè)新型的四檔混合動(dòng)力變速箱，它的特征是大轉(zhuǎn)矩，用比較小的檔位能夠滿(mǎn)足變速箱大轉(zhuǎn)矩輸出的要求，然后效率高，采用電磁離合器控制的換檔技術(shù)。這是這個(gè)變速箱的特點(diǎn)。 實(shí)際上這臺(tái)牽引車(chē)實(shí)現(xiàn)了油耗降低34%，將近1/3的目標(biāo)，真正來(lái)自于混動(dòng)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)大概8%左右，風(fēng)阻大概5%，滾阻6%，當(dāng)然還有其他的一些節(jié)能貢獻(xiàn)。當(dāng)然在混動(dòng)系統(tǒng)里面，大部分能量節(jié)能來(lái)源于制動(dòng)能量的回收。 混動(dòng)貨車(chē)的特征，從能量流分析來(lái)看，從發(fā)動(dòng)系統(tǒng)到傳動(dòng)系統(tǒng)，到整車(chē)，到ISG電機(jī)，以及到電池系統(tǒng)等等，以及能量回收，開(kāi)發(fā)的混動(dòng)系統(tǒng)貢獻(xiàn)率大概17.4%。 我們基于功率切換的能量管理策略和控制策略?xún)?yōu)化，以電池SOC驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小為依據(jù)進(jìn)行功率分配，以驅(qū)動(dòng)功率和車(chē)速為依據(jù)變速箱檔位置換切換，以整車(chē)油耗最優(yōu)化為控制目標(biāo)，開(kāi)發(fā)了整車(chē)控制策略。 在整個(gè)貢獻(xiàn)率分配方面，可以看到基本上達(dá)到了降低1/3油耗的目標(biāo)，混動(dòng)的貢獻(xiàn)達(dá)到17.4%，發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到9%。實(shí)際上我們開(kāi)發(fā)這臺(tái)車(chē)沒(méi)有用原來(lái)的燃油車(chē)，因?yàn)檎麄€(gè)的車(chē)型是包括整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)是完全重新開(kāi)發(fā)出來(lái)的，所以我們當(dāng)時(shí)比較了一個(gè)裝這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的其他車(chē)，折算混合動(dòng)力貢獻(xiàn)16.6%，對(duì)于貨車(chē)來(lái)講，實(shí)際上也是可以達(dá)到17%的節(jié)油效果。 7.9法士特中央電驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線(xiàn) 重卡商用車(chē)的純電動(dòng)系統(tǒng)，有兩種技術(shù)路線(xiàn)，一種是中央驅(qū)動(dòng)式的驅(qū)動(dòng)路線(xiàn)，一種是電驅(qū)橋。中央驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)路線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)改變檔位調(diào)整電機(jī)的工作點(diǎn)，對(duì)于傳統(tǒng)車(chē)企而言，它對(duì)整個(gè)生產(chǎn)鏈各個(gè)方面的變化是最小的，同時(shí)可以適應(yīng)各個(gè)細(xì)分市場(chǎng)細(xì)分工況。電驅(qū)橋的一些技術(shù)我們也做過(guò)一些系統(tǒng)的研究，以后在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，這兩種技術(shù)路線(xiàn)一定是并存發(fā)展的。
說(shuō)到中央集成的技術(shù)路線(xiàn)，它和電驅(qū)橋是一樣的，它也會(huì)經(jīng)歷從模塊化的多檔變速器，再到集成式的多檔變速器，再到高度集成的多檔變速器，這個(gè)發(fā)展過(guò)程和電驅(qū)橋是類(lèi)似的，同樣是為了解決成本、效率以及客戶(hù)所關(guān)注的經(jīng)濟(jì)收益這幾個(gè)方面的因素。 法士特通過(guò)這五六年的研究，也把新能源的載荷譜初步有了研究結(jié)果，比如新能源車(chē)輛在應(yīng)用過(guò)程中，峰值功率大概占它整個(gè)功率的1/5，這也可以作為新能源車(chē)輛在開(kāi)發(fā)過(guò)程中整個(gè)齒輪系統(tǒng)校核的一個(gè)很重要的依據(jù)。 第二，高速齒輪。對(duì)于乘用車(chē)而言，兩萬(wàn)轉(zhuǎn)現(xiàn)在在市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用了。但是對(duì)于商用車(chē)，輸出大概在兩萬(wàn)五到三萬(wàn)扭米之間，這種條件下，對(duì)高速齒輪的研究還是有一定挑戰(zhàn)性的，因?yàn)榧纫紤]高速，還要考慮它的承載能力。因此我們對(duì)重載條件下的高速齒輪技術(shù)也進(jìn)行了系統(tǒng)研究，比如說(shuō)目前重卡主流的新能源產(chǎn)品輸入轉(zhuǎn)速大概在四五千轉(zhuǎn)，目前已經(jīng)做到七千到一萬(wàn)二，這個(gè)轉(zhuǎn)速基本可以做到量產(chǎn)。這個(gè)條件下我們做了研究，對(duì)于減速器而言，7000轉(zhuǎn)以?xún)?nèi)減速器的噪音是它的主要來(lái)源，超過(guò)7000轉(zhuǎn)，減速器和電機(jī)在NVH方面的貢獻(xiàn)可能各占一半。 電機(jī)方面，因?yàn)楸饩€(xiàn)電機(jī)在乘用車(chē)用得比較多了，但是受制于需要有量的支撐，所以在商用車(chē)?yán)锩嫖覀円彩菑?020年開(kāi)始陸陸續(xù)續(xù)把扁線(xiàn)電機(jī)引入到了商用車(chē)的應(yīng)用范疇里面，進(jìn)一步降低了變速箱整體三合一系統(tǒng)的重量。另外一個(gè)方面就是關(guān)于高速電機(jī)，高速電機(jī)目前對(duì)于重載車(chē)而言，基本可以做到七千到一萬(wàn)二，根據(jù)目前行業(yè)的一些發(fā)展特點(diǎn)，我認(rèn)為它可能會(huì)穩(wěn)定在這個(gè)區(qū)間一段時(shí)間，陸陸續(xù)續(xù)它的應(yīng)用也拓展到商用車(chē)?yán)锩鎭?lái)。但是油冷電機(jī)，由于商用車(chē)重載的特性，變速箱的磨損各方面會(huì)對(duì)油冷電機(jī)造成很大影響，因此油冷電機(jī)在商用車(chē)?yán)锩娴耐茝V也是有一個(gè)過(guò)程。 基于上述做的一些工作，我們?cè)诮衲晖瞥隽溯敵雠ぞ卦趦扇f(wàn)到兩萬(wàn)五千扭米的基于重卡的二合一和三合一系統(tǒng)，這款產(chǎn)品前端就是采用了我剛剛給各位匯報(bào)的扁線(xiàn)電機(jī)，變速箱是四檔變速箱，和電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)。四檔的AMT也是采用了集成化設(shè)計(jì)，這款產(chǎn)品和我們前期推出的產(chǎn)品，以及市場(chǎng)主流產(chǎn)品相比，它的重量可以從原來(lái)550公斤下降到目前的360公斤，在輕量化以及成本方面有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于其他方面，包括電機(jī)的高效區(qū)、NVH、系統(tǒng)效率等方面也有它獨(dú)有的特點(diǎn)，我們這款產(chǎn)品預(yù)計(jì)在年底和我們的客戶(hù)見(jiàn)面。 重卡中央驅(qū)動(dòng)式這種產(chǎn)品，從一開(kāi)始推出市場(chǎng)的時(shí)候，當(dāng)時(shí)應(yīng)該是以六檔，包括檔位還有更多為主，主要是受電機(jī)發(fā)展的限制，后來(lái)隨著電機(jī)的發(fā)展，電機(jī)的尺寸小了，峰值功率、轉(zhuǎn)速也上去了，陸陸續(xù)續(xù)推出了四檔產(chǎn)品。結(jié)合電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，變速箱的檔位會(huì)越來(lái)越少，我們預(yù)計(jì)后面會(huì)以三檔箱和四檔箱產(chǎn)品為主。
關(guān)于換檔為什么用嚙合套而不用同步器。兩方面原因，一個(gè)是成本的原因，一個(gè)嚙合套幾十塊錢(qián)，一套同步器下來(lái)最便宜的也得兩三百塊錢(qián)，這么一臺(tái)變速箱，四擋的就需要有兩臺(tái)同步器，成本是一方面因素，另外一方面是換檔過(guò)程中用嚙合套它的控制程序通過(guò)調(diào)速完全可以滿(mǎn)足變速箱的使用要求。 4E200使用高速電機(jī)加單減加四檔箱的方案，綜合效率大概在94%到95%之間。 法士特開(kāi)發(fā)的這個(gè)四檔箱，重量是358公斤，這是一體化設(shè)計(jì)，電機(jī)和變速器殼體是共用的，僅僅是用了扁線(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和電子，所電機(jī)的峰值功率如果沒(méi)記錯(cuò)的話(huà)是260千瓦左右。 7.10玉柴的機(jī)電耦合混動(dòng)系統(tǒng) 我們做機(jī)電耦合系統(tǒng)的主要目的還是為了充分發(fā)揮電機(jī)的寬效率和快速響應(yīng)性，讓發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)高效區(qū)工作，它的節(jié)油路徑有三個(gè)方面，第一是取消發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，第二是保持發(fā)動(dòng)機(jī)高效工作，第三是制動(dòng)能量回收。滿(mǎn)足這三個(gè)節(jié)油路徑的一些應(yīng)用場(chǎng)景和路況主要是平均車(chē)速比較低、工況變化復(fù)雜的一些城市路況、國(guó)道路況，還有一些山區(qū)、上下坡。 具體來(lái)說(shuō)一些細(xì)分場(chǎng)景，首先是載貨車(chē)，我們選了快運(yùn)和日散，它的應(yīng)用場(chǎng)景主要是涉及到一些國(guó)道。我們對(duì)于這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際路口也做了一些測(cè)算，綜合來(lái)看，整個(gè)運(yùn)行特征上，怠速時(shí)間占比超過(guò)了13%，減速制動(dòng)的時(shí)間比例超過(guò)了10%，這些都為混動(dòng)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了條件。 第二個(gè)細(xì)分市場(chǎng)是自卸車(chē)，自卸車(chē)大家都知道主要是在城市內(nèi)運(yùn)行，以城市道路為主，兩端壞路，使用車(chē)速比較低，10到50公里，怠速時(shí)間占比15%以上，減速制動(dòng)時(shí)間15%到20%，怠速和制動(dòng)都比較適合應(yīng)用混動(dòng)系統(tǒng)，主要是它有城市工況。 第三個(gè)細(xì)分場(chǎng)景是水泥攪拌車(chē)，它也是三五十公里的時(shí)速，以城市道路為主。水泥攪拌車(chē)的特點(diǎn)是什么呢？它主要有四個(gè)工況，第一個(gè)就是等待裝料，裝滿(mǎn)了以后運(yùn)輸、送料，送完料是等待卸料，最后再回車(chē)。整個(gè)過(guò)程中上裝是一直在運(yùn)行的，在等待裝料和卸料的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)是小負(fù)荷工作或者是怠速工作，如果用上混動(dòng)系統(tǒng)的話(huà)，這些能耗的工作區(qū)域都可以避免。從我們統(tǒng)計(jì)的實(shí)際路況的分析來(lái)看，怠速工況占比68%，行駛工況占32%，整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于小負(fù)荷的低轉(zhuǎn)速的工況下運(yùn)行，所以這個(gè)場(chǎng)景很適合應(yīng)用混動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)油。 總體來(lái)看，適用混動(dòng)系統(tǒng)的一些路況就是工況比較復(fù)雜的城市道路，還有國(guó)道和山區(qū)路況。運(yùn)行工況主要是怠速多、啟停多、車(chē)速變動(dòng)大、制動(dòng)多。適配場(chǎng)景就是上面所說(shuō)的這些城市和區(qū)域配送、城建物流，還有就是隨車(chē)吊和公路客車(chē)。這是混動(dòng)適配的一些場(chǎng)景。
混動(dòng)系統(tǒng)有很多種構(gòu)型，包括P0、P1、P2、P3、P4、DHT，從功能來(lái)看，DHT的功能應(yīng)該是最全的，從性能來(lái)看，DHT的節(jié)油率是最高的，舒適性也是最好的，但是控制復(fù)雜度和可靠性要求也更高。這是從定性的角度來(lái)分析混動(dòng)構(gòu)型。 玉柴這套系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)之初就做了清晰定位，第一就是高集成度，首先采用高速永磁電機(jī)，最高轉(zhuǎn)速超過(guò)15000rpm，雙電機(jī)采用平行布置使結(jié)構(gòu)更加緊湊，雙行星排耦合設(shè)計(jì)、三套軸緊湊設(shè)計(jì)，也做了全局最優(yōu)輕量化設(shè)計(jì)。 為了實(shí)現(xiàn)高節(jié)油率，我們做了很多工作，首先是采用行星排功率分流，可精準(zhǔn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)行在最優(yōu)工作區(qū)域。發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式，傳動(dòng)效率高達(dá)99%。發(fā)動(dòng)機(jī)做了專(zhuān)用化開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足混動(dòng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁啟停和最優(yōu)經(jīng)濟(jì)區(qū)的高效率要求。相對(duì)三階段油耗法規(guī)限值，公交工況節(jié)油率超過(guò)50%，公路工況節(jié)油率超過(guò)30%。 參考資料:
第8章 電驅(qū)橋和輪轂電機(jī) 8.1 AAM偏置同軸電驅(qū)橋 8.2 豐田平行軸電驅(qū)橋 8.3 清華大學(xué)關(guān)于重卡電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究 8.4 采埃孚和一汽解放的重卡電驅(qū)動(dòng)橋 8.5 輪轂電機(jī) 8.1 AAM偏置同軸電驅(qū)橋
這是AAM最新研發(fā)的T系列同軸式皮卡及輕型商用車(chē)電驅(qū)動(dòng)橋。首先這是一個(gè)商用車(chē)橋，它具備商用車(chē)橋的所有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。其次它又是電驅(qū)動(dòng)橋，大家可以看到我們的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于是把傳統(tǒng)車(chē)橋與電驅(qū)動(dòng)單元合二為一。 這里是所有關(guān)于該產(chǎn)品的關(guān)鍵參數(shù)，同軸式電驅(qū)動(dòng)橋。整橋承重是2.2噸或者3.1噸，采用緊湊的齒輪結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最大限度縮短齒輪的中心距，從而達(dá)到整橋結(jié)構(gòu)緊湊的目的。電機(jī)最高扭矩380扭米，傳遞到輪邊的最大扭矩是4500扭米，電機(jī)是160千瓦的峰值功率，齒輪箱內(nèi)部采用的是激光焊接差速器，激光焊接差速器可選差速鎖。
整個(gè)電驅(qū)橋設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，首先大家聽(tīng)到我前面多次強(qiáng)調(diào)“輕量化”，整橋采用結(jié)構(gòu)分析，在滿(mǎn)足整橋剛度和強(qiáng)度的要求之下，盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到整橋的輕量化設(shè)計(jì)。同時(shí)我們采用緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于整車(chē)布置空間的選擇。同時(shí)因?yàn)槭禽p量化，更利于整車(chē)的操控性。我們采用插管式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，橋管與殼體連接的方式是通過(guò)插管焊接方式，最大限度簡(jiǎn)化了橋管與殼體的連接方式，從而達(dá)到了結(jié)構(gòu)緊湊和輕量化的目的。其次是因?yàn)椴骞芎附拥慕Y(jié)構(gòu)，可以快速根據(jù)客戶(hù)不同的需求、應(yīng)用場(chǎng)景以及客戶(hù)邊界來(lái)更換不同的橋管，從而達(dá)到快速選型、縮短開(kāi)發(fā)周期的目的。 大家也知道整個(gè)商用橋的重量和結(jié)構(gòu)緊湊是對(duì)整車(chē)操控性和所有性能至關(guān)重要的因素，那么我們?cè)谳p量化和結(jié)構(gòu)緊湊上采取了以下方式。 首先所有殼體經(jīng)過(guò)拓?fù)浞治霾捎脡鸿T鋁構(gòu)造，同時(shí)在保證了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的情況下，盡可能簡(jiǎn)化重量。 第二，電機(jī)軸與整橋的輸出軸在同一根軸線(xiàn)上。通過(guò)二級(jí)齒輪連接差速器總成，差速器總成采用的是將齒輪與差速器殼體合二為一的方式，最大程度減少差速器總成在軸線(xiàn)方向上的結(jié)構(gòu)尺寸，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得整個(gè)齒輪傳動(dòng)的中心距更小，使得整橋結(jié)構(gòu)更加緊湊，更利于整車(chē)的布置。 第三，采用插管焊的結(jié)構(gòu)。依托AAM成熟的插管焊技術(shù)，可以將不同的材料，壓鑄鋁的橋殼和鋼的橋管焊接在一起，這樣的好處是通過(guò)壓鑄鋁的殼體簡(jiǎn)化重量，同時(shí)用插管焊的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了連接部分的結(jié)構(gòu)。此外，因?yàn)槲覀兛梢院苋菀赘鼡Q橋管來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，所以在不改變主要零部件的情況下，只需要更改與客戶(hù)接口相關(guān)的零部件就可以滿(mǎn)足不同的車(chē)型匹配、應(yīng)用場(chǎng)景匹配，所以可以最大限度降低開(kāi)發(fā)周期。 因?yàn)槲覀儾捎昧送S式設(shè)計(jì)，所有零部件分布均勻，結(jié)構(gòu)緊湊，我們?cè)谡?chē)的布置上更利于整車(chē)操控。在整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，美橋除了對(duì)所有零部件需要做分析來(lái)滿(mǎn)足所有的壽命要求、強(qiáng)度要求、結(jié)構(gòu)要求，此外我們會(huì)針對(duì)商用橋部分，分析所有焊縫處壽命和零部件壽命，同時(shí)還會(huì)分析在多連桿結(jié)構(gòu)情況下，所有焊縫處和零部件的壽命。多連桿情況下，我們還會(huì)分析所有支架所承受的應(yīng)力，從而指導(dǎo)支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 電機(jī)的冷卻油是與齒輪的潤(rùn)滑油共用，冷卻的方式是通過(guò)從定轉(zhuǎn)子上方淋浴的方式來(lái)冷卻電機(jī)。經(jīng)過(guò)流體分析，我們?cè)谡麄€(gè)橋的殼體內(nèi)部設(shè)置了很多主動(dòng)潤(rùn)滑油道，一方面保證電機(jī)冷卻所需要油的循環(huán)，另一方面是保證所有零部件，包括齒輪和軸承所需要的潤(rùn)滑油能得到充分的潤(rùn)滑。電機(jī)的電壓是380伏，最大的轉(zhuǎn)速是13700轉(zhuǎn)，最大扭矩是380扭米，峰值功率160千瓦。 電機(jī)已經(jīng)完成了實(shí)測(cè)的外特性，電機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候是380伏，我們?cè)趯?shí)際外特性測(cè)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)該電機(jī)還是有很大提升空間，在380伏的時(shí)候得到的電機(jī)輸出扭矩是400扭米，高于當(dāng)初設(shè)計(jì)的380扭米，這樣帶來(lái)的好處是輪端扭矩從原來(lái)4500扭米提升到4800扭米。
總體來(lái)說(shuō)，該電機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)際測(cè)試結(jié)果高于設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明可以用于更嚴(yán)苛的場(chǎng)景。電機(jī)實(shí)測(cè)最高的效率98%，90%效率占比達(dá)到82%。我們也測(cè)試了電機(jī)的溫升，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，電機(jī)在最大功率的工況下滿(mǎn)足溫升的所有要求，說(shuō)明該電機(jī)設(shè)計(jì)是滿(mǎn)足我們的設(shè)計(jì)要求的。 目前我們已經(jīng)完成了所有該電驅(qū)動(dòng)商用橋的樣件制作，所有樣件全部用于A(yíng)AM內(nèi)部的臺(tái)架試驗(yàn)，臺(tái)架試驗(yàn)我們是這么考慮的，因?yàn)槭紫冗@個(gè)橋的特殊性包含三部分特征，首先它有齒輪箱部分，其次是商用橋，我們有整個(gè)橋殼的部分，最后它是帶電機(jī)總成的一個(gè)橋，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)臺(tái)架試驗(yàn)的時(shí)候，充分考慮到要滿(mǎn)足三個(gè)部分的試驗(yàn)要求，來(lái)充分驗(yàn)證三個(gè)部分的零部件特性，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)，齒輪箱部分設(shè)計(jì)了相應(yīng)的試驗(yàn)區(qū)驗(yàn)證所有齒輪和殼體的疲勞壽命，橋殼部分設(shè)計(jì)了類(lèi)似于傳統(tǒng)橋的橋殼試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證橋殼的剛度和壽命，帶電機(jī)的總成我們?cè)O(shè)計(jì)了很多試驗(yàn)。目前為止，所有關(guān)鍵試驗(yàn)全都完成并通過(guò)，小部分試驗(yàn)還在進(jìn)行中，預(yù)計(jì)在9月底完成所有的試驗(yàn)結(jié)果。 8.2豐田平行軸電驅(qū)橋 我們的電驅(qū)動(dòng)橋采用三軸式兩級(jí)減速機(jī)，采用油冷交流同步電機(jī)，最高轉(zhuǎn)速12000rpm，最大扭矩/功率是300Nm/150kW，含量（含車(chē)橋）是221公斤，輪邊扭矩達(dá)到5173Nm。
采用的是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的平行三軸齒輪系統(tǒng)。停車(chē)制動(dòng)器和駐車(chē)機(jī)構(gòu)也被集成在電驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)，也為整個(gè)系統(tǒng)的小型化做了貢獻(xiàn)。 接下來(lái)介紹一下技術(shù)特征。總共有四點(diǎn)，分別是小型化、高強(qiáng)度、低損失和靜謐性。 首先介紹一下開(kāi)發(fā)要點(diǎn)。在一個(gè)有限的空間內(nèi)，差不多是700×350×440mm的范圍里面，要放進(jìn)去電機(jī)、減速器、停車(chē)制動(dòng)器，以及其他各種總成，所以整個(gè)系統(tǒng)必須得小型緊湊才能放進(jìn)去。第二是高強(qiáng)度，因?yàn)轵?qū)動(dòng)橋跟輪胎是剛性連接的，路面的振動(dòng)可以直接傳遞到驅(qū)動(dòng)橋上，所以驅(qū)動(dòng)橋的剛度要足夠高。第三作為客車(chē)要保證續(xù)航距離，氫罐容量有限制，冬奧會(huì)的路況都是坡，天氣也比較寒冷，整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的損失必須得控制得比較好才行。最后一個(gè)是靜謐性，因?yàn)槲覀儧](méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)橋的上面直接是乘客空間，對(duì)靜謐性的要求比較高，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的NVH要求就比較嚴(yán)格。
整個(gè)系統(tǒng)小型化，就像電機(jī)的小型化，主要是高電壓，采用效率高的油冷系統(tǒng)。我們?yōu)榱朔奖愎芾睚X輪的發(fā)熱和電機(jī)的發(fā)熱，就把它們倆分開(kāi)管理，提升電機(jī)的冷卻效率。齒輪是比較常規(guī)的一個(gè)攪拌潤(rùn)滑。電機(jī)屬于油泵強(qiáng)制潤(rùn)滑，冷卻過(guò)的油供給電機(jī)里面的上置油管，還有一個(gè)軸心，通過(guò)內(nèi)外結(jié)合的方式，通過(guò)一個(gè)噴淋的方式冷卻電機(jī)的轉(zhuǎn)子和電子，提升它們的冷卻效率，降低冷卻系統(tǒng)的體積，為電機(jī)的小型化做了貢獻(xiàn)。 為了達(dá)成整個(gè)系統(tǒng)的小型化，電機(jī)小型化是必要的。具體方法是通過(guò)一個(gè)高轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)高功率電機(jī)的小型化。電機(jī)的輸出軸跟減速器的輸出軸是直接相連的，它們倆的轉(zhuǎn)速是一樣的，我們?yōu)榱私档退鼈兘佑|的摩擦，就涂了一下潤(rùn)滑脂，但是在轉(zhuǎn)速比較高的時(shí)候，潤(rùn)滑脂會(huì)慢慢分散出去，這樣就造成潤(rùn)滑不足。我們做了一個(gè)對(duì)策，在花鍵上面開(kāi)了一個(gè)槽，加了一個(gè)密封圈，把這個(gè)潤(rùn)滑脂給封在里面，這樣就保證了它的潤(rùn)滑效能。 這也是電機(jī)的小型化。通過(guò)高減速比，電機(jī)高轉(zhuǎn)速化去實(shí)現(xiàn)電機(jī)的小型化。攪拌油因?yàn)楦咿D(zhuǎn)速的離心力流到行星齒輪外周，為了保證行星齒輪軸的潤(rùn)滑性設(shè)定接油盤(pán)。保證高轉(zhuǎn)速下的潤(rùn)滑性，使得高功率電機(jī)通過(guò)高速化去實(shí)現(xiàn)小型化。
減速器的小型化，這邊是電機(jī)的輸出軸，經(jīng)過(guò)一級(jí)減速之后傳遞給中間軸，最終所有負(fù)荷被這兩個(gè)殼體吸收掉，所以殼體如果剛性不夠的話(huà)容易產(chǎn)生變形。然后我們做了一下CAE解析，把殼體進(jìn)行區(qū)分，從側(cè)面到表面這樣一個(gè)高度去劃分，顏色表示應(yīng)力，我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)力最大部位差不多在這個(gè)地方，也是在靠近軸承最上面的地方。后面我們把加強(qiáng)筋給優(yōu)化了一下，通過(guò)降低它的應(yīng)力，它的應(yīng)力比優(yōu)化之前降低了12%。我們通過(guò)抑制殼體的厚度，優(yōu)化加強(qiáng)筋的配置來(lái)提高殼體剛性，為系統(tǒng)的小型化做出貢獻(xiàn)。 這是冷卻系統(tǒng)降低損失的措施。為了保證電機(jī)的輸出功率，整個(gè)冷卻系統(tǒng)就很重要。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成是有散熱器、熱冷交換器和油泵，散熱器這邊有個(gè)風(fēng)扇，通常做法要么是一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)速，要么是低檔和高檔兩個(gè)檔位。我們?cè)谲?chē)上修改了一下變成四個(gè)檔位，在冷卻的溫度范圍里面，在低溫的時(shí)候低轉(zhuǎn)速，高溫的時(shí)候高轉(zhuǎn)速，保證最大效果的同時(shí)降低它的電費(fèi)。 這是在傳遞側(cè)，驅(qū)動(dòng)橋的共振點(diǎn)跟車(chē)橋、板簧靠近，所以容易產(chǎn)生共振。我們?yōu)榱私档驼穹谧兯倨魃厦婕恿俗枘崞?，降低它的振幅，從而減少噪音。整個(gè)增幅降低了差不多兩個(gè)分貝，車(chē)內(nèi)噪音降低了兩個(gè)分貝。
最后是一個(gè)總結(jié)。主要有四點(diǎn)，為了對(duì)低碳社會(huì)的構(gòu)筑作出貢獻(xiàn)，采用車(chē)橋一體式電驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造，開(kāi)發(fā)了面向北京冬奧會(huì)的專(zhuān)用FCEV客車(chē)，通過(guò)以下方式達(dá)成開(kāi)發(fā)目標(biāo)。第一采用油冷高轉(zhuǎn)速電機(jī)，實(shí)現(xiàn)小型化。第二是優(yōu)化殼體加強(qiáng)筋，高壓線(xiàn)束形狀，滿(mǎn)足車(chē)橋一體式電驅(qū)動(dòng)橋必須的強(qiáng)度。第三是改善油回路，分割磁鐵，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)低損失。第四是改善NV發(fā)生側(cè)的強(qiáng)制力，傳遞側(cè)的敏感度，實(shí)現(xiàn)靜謐性。 8.3清華大學(xué)關(guān)于重卡電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究 不同的車(chē)輛，它的動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)在并沒(méi)有固定的或者說(shuō)非常統(tǒng)一的模式，不同的方案大家都在探索當(dāng)中。這里面比如說(shuō)像直驅(qū)的，像輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方案現(xiàn)在在軍車(chē)?yán)锩嬉灿袘?yīng)用了，像卡車(chē)和客車(chē)的輪邊雙級(jí)減速的，還有變成整體式的驅(qū)動(dòng)橋，把電機(jī)放在中央。對(duì)于集中驅(qū)動(dòng)方案現(xiàn)在已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了，整個(gè)橋的驅(qū)動(dòng)效率還有動(dòng)力系統(tǒng)的重量都是比較高的。
我們針對(duì)集中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以做一個(gè)初步的估算，基于傳統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)重量大，效率低，大概只有85%左右的效率。 為了提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率，且不說(shuō)發(fā)電用什么來(lái)發(fā)電，你可以用柴油機(jī)來(lái)發(fā)電，用氨氫發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)發(fā)電，也可以用氫燃料電池來(lái)發(fā)動(dòng)，但是你的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率本身要高。首先大家比較容易想到的是電機(jī)和半軸同軸的方案，可以提高傳動(dòng)效率。 在重載的領(lǐng)域現(xiàn)在也在發(fā)展，整體式的承載式的驅(qū)動(dòng)橋，只不過(guò)把橋殼內(nèi)部由原來(lái)的減速和差速的機(jī)構(gòu)變成兩個(gè)獨(dú)立的電機(jī)放在里面，也就是說(shuō)從這個(gè)橋到輪邊系統(tǒng)還可以兼容傳統(tǒng)的系統(tǒng)，這是清華大學(xué)培育的企業(yè)正在研發(fā)的，針對(duì)45噸橋的大爬坡度的一個(gè)方案。
（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)） 當(dāng)然針對(duì)我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，我們也認(rèn)為基于現(xiàn)在機(jī)械橋殼的尺寸，基于現(xiàn)有電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造能力，是可以放下兩個(gè)電機(jī)的，通過(guò)軟件的方式實(shí)現(xiàn)左右的差速，叫做電子差速。但是在輪邊可以兼容比如說(shuō)輪邊減速和制動(dòng)系統(tǒng)，還兼容傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)，這樣的一個(gè)方案從電機(jī)到輪邊只需要一級(jí)減速，所以它的效率可以做到96%，也就是說(shuō)可以比傳統(tǒng)的機(jī)械集中驅(qū)動(dòng)方案大概提高10個(gè)百分點(diǎn)的傳動(dòng)效率，這還是非常顯著的。 那么其他的，包括懸架、制動(dòng)接口都可以接口傳統(tǒng)機(jī)械橋，我認(rèn)為將來(lái)帶重載領(lǐng)域是一個(gè)非常重要的發(fā)展方向，因?yàn)槲覀冊(cè)陔婒?qū)動(dòng)方面的改變，原來(lái)在城市里頭跑的，一般用串聯(lián)混合動(dòng)力，因?yàn)榇?lián)混合動(dòng)力對(duì)頻繁起停的效果是非常好的，但是我們?cè)诟咚俟r，也就是柴油機(jī)可以直驅(qū)的方案，電動(dòng)化是效率不見(jiàn)得改善的，比如說(shuō)柴油機(jī)要用串聯(lián)的方案，柴油機(jī)要帶發(fā)電機(jī)，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)到輪邊，這個(gè)傳動(dòng)效率不如直驅(qū)的效率。但是由于我們現(xiàn)在變成這樣的簡(jiǎn)化的電驅(qū)橋之后，由于橋本身的效率提高了10%，即使用串聯(lián)的構(gòu)型，也比原來(lái)機(jī)械直驅(qū)的效率高。如果是在城市工況，它的驅(qū)動(dòng)效率改善就更高了，這是給我們帶來(lái)非常重要的一個(gè)影響。
（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)） 我們不僅僅瞄準(zhǔn)的是在城區(qū)的高效性，通過(guò)電機(jī)和減速器的優(yōu)化匹配，我們?cè)?%的坡度上面，在60到80公里的常用車(chē)速，電機(jī)能夠達(dá)到97%的效率，加上輪邊減速器大概也是97%的效率，綜合效率可以達(dá)到93%、94%。即使不是在坡，就是在平路上面，平路上面大概190牛米，仍然可以維持在94%的效率，這個(gè)效率就比傳統(tǒng)的高出了10%。也就是說(shuō)對(duì)于長(zhǎng)途重卡來(lái)講，每天跑800到1000公里的重卡來(lái)講，這是一個(gè)非常重要的趨勢(shì)。那也就是說(shuō)通過(guò)橋的優(yōu)化、電機(jī)的優(yōu)化、減速器的優(yōu)化，最后能夠使得它的經(jīng)濟(jì)性比傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高出10%左右。 當(dāng)然我們也在探索更加激進(jìn)的方案，把電機(jī)直接放到輪轂里面，叫做輪轂電機(jī)，我們也進(jìn)行了探索，并且裝車(chē)進(jìn)行了測(cè)試，它在性能上面跟現(xiàn)在國(guó)外整體橋來(lái)講，不論是重量還是效率，都是有優(yōu)勢(shì)的。這是我們做出來(lái)的這個(gè)橋的照片，當(dāng)時(shí)也是配合福田，北京市科委支持的一個(gè)項(xiàng)目，我們做了相關(guān)的測(cè)試，也印證了初步的性能。 我們現(xiàn)在基于第一輪，我們正在做第二輪，要實(shí)現(xiàn)高效率，就是電機(jī)到輪邊一級(jí)減速，輕量化之后整個(gè)重量不到800公斤，而且高集成，實(shí)現(xiàn)高安全，相信很快大家就能見(jiàn)到。 針對(duì)公交的要求就比較低了，一萬(wàn)扭米是很容易實(shí)現(xiàn)的，并且我們也在跟中車(chē)青島四方和長(zhǎng)城客車(chē)廠(chǎng)，這種多節(jié)的，他們叫智能無(wú)軌列車(chē)，每一個(gè)都是轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，這些將來(lái)可能都會(huì)得到應(yīng)用。
（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)） 總之，電驅(qū)動(dòng)方面，我們已經(jīng)樹(shù)立了新的效率標(biāo)桿，電動(dòng)化以輪轂電機(jī)為核心，或者是集中的電驅(qū)橋，高效的電驅(qū)系統(tǒng)將成為行業(yè)的標(biāo)桿。它帶來(lái)的問(wèn)題是要在軟件上做相應(yīng)的改動(dòng)，基本上在這些方面我們都要有，比如控制算法，并且要求兼容自動(dòng)化的這樣一個(gè)接口，就是底層的分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)跟上層的智能化系統(tǒng)要完全無(wú)縫連接，也就是說(shuō)這個(gè)車(chē)的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)向全面要線(xiàn)控化。 8.4采埃孚和一汽解放的重卡電驅(qū)動(dòng)橋 ZF新能源重卡傳動(dòng)方面有兩個(gè)產(chǎn)品，一個(gè)是中央驅(qū)動(dòng)，一個(gè)是電驅(qū)動(dòng)橋，中央驅(qū)動(dòng)7月份在德國(guó)已經(jīng)展了360千瓦的中央驅(qū)動(dòng)的一個(gè)系統(tǒng)，是兩個(gè)電機(jī)，兩個(gè)控制器，電機(jī)就是油冷扁線(xiàn)電機(jī)，控制器是碳化硅控制器，里面還帶三檔的自動(dòng)變速箱，應(yīng)該說(shuō)非常集成，這些零件全部集成在一起。下一代電驅(qū)動(dòng)橋的理念是類(lèi)似的，也是用扁形電機(jī)、碳化硅控制器，把整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)集成在一起。
ZF CeTrax 2 剛才我講的中央驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品在明年應(yīng)該可以小批量的生產(chǎn)，歐洲的一個(gè)客戶(hù)已經(jīng)預(yù)定，但是車(chē)橋會(huì)稍微慢一點(diǎn)，SOP的時(shí)間在2024年底或者2025年以后，如果來(lái)得及，如果下一屆還需要的話(huà)，明年可以給大家詳細(xì)介紹一下下一代的產(chǎn)品。我們也希望在中國(guó)各種場(chǎng)合舉行這種技術(shù)日，跟客戶(hù)共同分享，我們現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始在布局國(guó)內(nèi)幾個(gè)比較大的OEM廠(chǎng)，談接下來(lái)進(jìn)一步把第二代產(chǎn)品引入到中國(guó)，在中國(guó)國(guó)產(chǎn)化，因?yàn)槿绻辉谥袊?guó)國(guó)產(chǎn)化的話(huà)，是沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)低成本，沒(méi)有辦法快速來(lái)供貨的，因?yàn)橹袊?guó)的發(fā)展確實(shí)是太快了。 ZF下一代電驅(qū)動(dòng)橋額定360千瓦，量產(chǎn)時(shí)間大概在2025年。構(gòu)型來(lái)說(shuō)，是兩個(gè)電機(jī)，中間有一個(gè)齒輪，你可以叫同軸或者平行軸，我們叫同軸這么一種概念，是串在一起的。這個(gè)行業(yè)有做平行軸的，下一代電驅(qū)動(dòng)橋，昨天清華教授講有可能效率達(dá)到93%，我們可以比較輕易地達(dá)到這個(gè)數(shù)。 奔馳重卡電驅(qū)橋不是ZF做的，奔馳跟ZF談過(guò)這種合作，是基于公交車(chē)用的那種輪邊驅(qū)動(dòng)做的，談過(guò)一段時(shí)間之后就沒(méi)有再進(jìn)行下去，采埃孚也認(rèn)為輪邊驅(qū)動(dòng)是用在公交車(chē)上，這種工況會(huì)比較好一點(diǎn)。 電驅(qū)橋我們一直是非?？春玫?，一汽也在研發(fā)。但是我們使用場(chǎng)景沒(méi)有把它放在長(zhǎng)途重卡，我覺(jué)得電驅(qū)橋最適合的是中型車(chē)，中型車(chē)輪邊扭矩需求不大，目前扭矩加上橋的承載相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較適中的。 電驅(qū)橋在什么階段可以產(chǎn)業(yè)化，實(shí)際上有兩個(gè)。第一個(gè)是成本，現(xiàn)在電驅(qū)橋以6×4為例，綜合成本要比中央驅(qū)動(dòng)至少不要高，成本的驅(qū)動(dòng)因素肯定是一個(gè)點(diǎn)。第二個(gè)，效率，肯定比我們傳統(tǒng)的中央驅(qū)動(dòng)好，還有一個(gè)問(wèn)題就是它的可靠性，這是產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)難點(diǎn)，這需要零部件企業(yè)給我們做一些試驗(yàn)，來(lái)保證整個(gè)橋在長(zhǎng)途重卡車(chē)上的可靠。 電驅(qū)橋有很多優(yōu)勢(shì)，除了剛才老師教授講的效率上的一些提升之外，它有很核心的特點(diǎn)，在整車(chē)布局，整車(chē)模塊化、系列化上，它有一個(gè)先天優(yōu)勢(shì)是集成度比較高，這個(gè)優(yōu)勢(shì)在我們現(xiàn)在改我們的產(chǎn)品是體現(xiàn)不出來(lái)的，我們現(xiàn)在改就是為了快，為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。我們后續(xù)什么時(shí)候會(huì)大規(guī)模去用，目前了解各個(gè)主機(jī)廠(chǎng)也在做下一代產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，基本上各個(gè)整車(chē)廠(chǎng)下一代全新的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)其實(shí)都考慮了電驅(qū)橋的技術(shù)路線(xiàn)，因?yàn)樗梢灾匦轮貥?gòu)，針對(duì)新能源車(chē)重新設(shè)計(jì)，這樣它的優(yōu)勢(shì)就能最大化的發(fā)揮出來(lái)。有些零部件廠(chǎng)家也在做系列化的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，我覺(jué)得這個(gè)技術(shù)趨勢(shì)還是很明顯的，下一代新的重卡產(chǎn)品出來(lái)以后，有可能這一塊有些產(chǎn)品就會(huì)在市場(chǎng)上會(huì)出來(lái)。 8.5輪轂電機(jī) 關(guān)于輪轂電機(jī)的市場(chǎng)空間，預(yù)測(cè)是到2026年，這個(gè)應(yīng)用大概每年的增長(zhǎng)率會(huì)在40.3%左右。當(dāng)然根據(jù)市場(chǎng)的需求來(lái)看，輪轂電機(jī)是有它的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，因?yàn)橛昧溯嗇炿姍C(jī)之后，整車(chē)部件會(huì)減少，這樣汽車(chē)的有效利用空間會(huì)增大，而且它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本會(huì)更低，我們相信未來(lái)它是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)然，在電動(dòng)車(chē)發(fā)展的領(lǐng)域上，比如說(shuō)中國(guó)、美國(guó)、日本，我們相信它之后的使用率應(yīng)該會(huì)有一個(gè)大幅度的增長(zhǎng)。
愛(ài)思帝達(dá)耐時(shí)采用一種軸向間隙式的結(jié)構(gòu)，這種扁平的結(jié)構(gòu)非常方便安裝，而且使用的是鐵氧體永磁材料，通過(guò)降低渦流損耗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了高效率，大概在96.2%，這樣的話(huà)基本上具備高效率、低成本的特點(diǎn)。愛(ài)思帝達(dá)耐時(shí)內(nèi)部開(kāi)始研發(fā)設(shè)計(jì)了一個(gè)逆變器，這個(gè)逆變器也是通過(guò)降低電壓波動(dòng)的結(jié)構(gòu)效果，降低了部品的整體成本。 愛(ài)思帝達(dá)耐時(shí)已經(jīng)研發(fā)出了各種產(chǎn)品，而且已經(jīng)用在非常多車(chē)上的樣品上，還沒(méi)有量產(chǎn)，功率是從3千瓦到31千瓦，扭矩是從12到70牛米，當(dāng)然通過(guò)減速比，達(dá)到的輸出扭矩可能在72、300牛米左右。 愛(ài)思帝達(dá)耐時(shí)設(shè)定的目標(biāo)，對(duì)于混動(dòng)我們零部件的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)高性能、小型、輕量化、成本低。對(duì)于EV電動(dòng)車(chē)零部件的特點(diǎn)，我們針對(duì)高效率，專(zhuān)注于低成本方面。當(dāng)然，這也是我們今后一直的目標(biāo)。
在輪轂電機(jī)方面，因?yàn)槠鋵?shí)這個(gè)概念已經(jīng)說(shuō)了很多年，我認(rèn)為有兩方面比較難搞的，第一方面是簧下質(zhì)量的問(wèn)題，因?yàn)檩嗇炿姍C(jī)至少要用兩個(gè)，要么就是四個(gè)，我們是19公斤。 關(guān)于剎車(chē)這塊，這個(gè)輪轂電機(jī)，大家也看到了結(jié)構(gòu)圖，它有一個(gè)減速器，與剎車(chē)的聯(lián)動(dòng)，這可能也是我們今后和我們的客戶(hù)共同設(shè)計(jì)的車(chē)體整體結(jié)構(gòu)的考量。 參考資料：
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來(lái)自： 愛(ài)薩摩 > 《技術(shù)資料》
