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蒋元广:重载商用车电驱动系统解决方案

来源:中国电动汽车网   作者:综合报道   2019/7/4   浏览5303次   

[摘要]7月1日-3日,2019世界新能源大会在(WNEVC)博鳌亚洲论坛国际会议中心隆重举行,北京理工大学机械工程博士、南京越博副总经理、新能源汽车研究院院长兼任乘用车事业部总经理蒋元广发表了主题演讲。

7月1日-3日,2019世界新能源大会在(WNEVC)博鳌亚洲论坛国际会议中心隆重举行,北京理工大学机械工程博士、南京越博副总经理、新能源汽车研究院院长兼任乘用车事业部总经理蒋元广发表了主题演讲,演讲实录如下(略有删减):



今天非常荣幸来做一个交流,关于重载商用车电驱动系统解决方案。上午有一个论坛围绕中重型车的零排放,说明大家关注这个领域。主要报告分为四个部分:


第一,背景的介绍;


第二,关于重载商用车电驱现状和趋势;


第三,总结。


重卡是非常重要的生产资料,近几年得到非常稳定的发展,这主要是传统的重卡,需要2018年达到100多万辆,前年的数据也达到150万辆,我们看到带来一些问题,其中排放的问题比较突出,境外的包量比较少,在氮化物和颗粒物的占比非常高,上午的论坛比较权威。一辆重卡相当于几十台小轿车的排量。运输成本比较高,燃油费从整个运输成本来看占比1/3,很多物流公司也反映这个问题突出。作为电动化在重卡当中出现,氢燃料电池有可能在重卡得到快速的推广,这是未来的目标,但是电动化是一个基础,智能化也是基础,受电池成本和质量的限制,需求主要两个领域:场地用车,固定的场地,港口、码头、矿区;今天上午也提到机场,机场大量使用纯电动拖人的车、拖物的车和飞机的车,固定线路的车,环卫,城市轧土车。港口、码头、矿区是固定的场景。2012年中重卡从2012年开始出现,稳步增长,新能源中重卡主要就是纯电动,混合电动有厂家在研究,没有量产,也可能跟补贴有关,还有一些发动机的技术还需要完善。第二部图是牵引车、机械车和半挂车的几类,适应了前面讲的场景。从2012年的重卡数据来看,比亚迪是比较突出的量,6月份的时候,徐工也发布了100台纯电的重卡,那是我们提供的总乘系统,主要面向与深圳扎土车的市场,可能跟深圳出的扎土车的补贴政策有关,补贴力度比较大。


这是雷神(美国初创公司)做的一个纯电动的牵引车,36吨续航48公里,做了一个样车。宝马的纯电动车做了三辆运行在慕尼黑,效果不错,但是量比较少。这是沃尔沃的电动卡车,FL城市物流的配送,右边的图是做市政用车的24吨两台电机,采用双档变速器,最大续航里程达到300,但是量非常少。奔驰的重卡,重力来自于第二个轴的电机,两个电机达到500,估计加了减速装置,要不然动力需求达不到,特斯拉的重卡也是去年发布的,四个电机两个轴,每个轴有两个电机加减速器,上面是国外的一些案例,说明大家在关注和研发,目前没有批量生产。我们主要看国内的,比较典型就是比亚迪的纯电动扎土车形成批量,满载30吨,48公里,两个桥,每个桥上有电机和4M的箱子。我们给徐工提供的动力总乘,6月份出了一百台扎土车,也是面向深圳,深圳有这样的需求,满载30吨是差不多的。


我们看一下趋势和现状,动力系统比较多,像乘用车的,现在的趋势就是围绕三合一高度集成,前后双电极驱动高性能SUV需要,加上电控的控制器,BM项可以多集成,这是乘用车的趋势发展。商用板块比较多,直驱的轻卡,包括公交直驱也比较多,另外还有受到电机成本和重量的一些影响。所以集成变速箱也是商用车里面运用比较多的一个方案。另外对于电驱桥对于同轴或者不同轴的车辆也大规模进行运用,轻卡进行推广,包括一些商用车在使用,轮毂电机桥大家也在研发,乘用车的方案比较多,技术路线也比较多。简单做一个比较,对于轻型的商用车来讲,市场用得比较多是电机的直驱,带轴的这种,电机+减速器,电机+变速箱这种方案用得比较多,前面两种对于重卡来讲受制于电机的功率,扭矩达不到要求,所以在重卡没有应用,重卡应用比较多是IG+AM的变速箱,比亚迪是单电机+4M的变速器,还有双向的方案,目前双电机的方案用在重卡上面做一些实验。


这是我们总结了一下对于重载商用车的趋势。刚才Dott.Ing先生介绍的,他认为电机是未来的一个趋势,不需要变速箱。我们认为也是这样的,目前来讲还有很长的一段路,人工电机是很好的方向,电机本身的问题需要一些关键技术需要解决。现在来看,变速器的应用要增多,车要适应复杂的工况,包括协调电机是在最大的高效区间,尽量减少电机的规格,电机的成本占比比较多,电机来讲铝壳的齿轮可控比较低,减少总轮的重量,变速器从无到有的重量可以减轻。借用传统的箱子加上改造成AMT,开发成专用的变速器,下面是原来做八档箱在现有的产品上做了一些改造适用于重卡,通过研发重新设计四档箱,变速箱的重量显著减轻。多电机在应用,重卡载荷变化大,电机的高效向追求运行的综合高效来考虑,另外解决4M系统有一个动力中央的问题,部分解决,从18吨-40吨的等速需求的功率来看,我们找了两个点在图上做了对比,从这边来看,从载荷的三个车型曲线来讲,从功率需求点来找对应的效率区间,这是在这个位置,双电机驱动的方案可以优化,向中间去靠拢。这样在效率上有所提升,另外一个趋势就是从集成度来讲与乘用车一样,变速箱向车桥的集成向下面发展,左边是双电机桥的方案,包括AMG和AMCU的方案,另外电动包的合成形成底盘,这是沃尔沃做的一件事情,形成卡车的平台。


电机电控像刚才温老师提了很多,我不讲了,高速的电机和高速的变速器的应用提高轻量化,油的技术和变线的技术,另外也在考虑对于重卡来讲能不能尽量减少系列和赋用一些零部件,所以我们提高模块化的一个趋势和思想。共用一个电机通过电驱桥可以用在7.5吨黄牌的靠车,通过电机的组合来进行赋用。下面一部分简要给大家介绍一下关键的技术,主要是从变速箱看看有哪些技术,因为电机和电控刚才几位专家讲得比较多。第一个,变速箱目前在重载商用车的部分是必不可少的部分,第一个就是换档的机构要高效可靠并且低,这是我们自己研发的结构,利用滚珠结构+传感器或者电机来做,目前有四个方案来做,我们主流就是采用电机来控制环能,这个技术也是比较成熟可靠的,目前经过不断的测试,85度的高温下达到30多万次,一般可以达到50多万次,这是高可效的换档机构。AMT的换档策略,等会儿张教授会讲换档方面。TCO根据驾驶员的需求,门的开度和车的行使状态进行摘档和调速,你到恢复扭矩换档的过程,从换档策略来讲适应重卡的工况和变化,所以换档比较突出,我比较突出就是双参数,用的速度和开度来进行换档,相当于里面有很多Map,根据查表的模糊控制来选择换档的策略,我们还有一些,包括三参数加车的加速度来进行换档或者建档的重要依据。另外我们做一些研究关于无参数,把坡度和负载作为一个估计达到一个换档的平顺,将来会更好一些。


关于齿轮的休息和供应实现,在齿轮箱里面,齿轮传递的效率比较高,但是我们希望综合考虑AMH的效率多模表优化来设置齿轮的参数,这是休息前,休息后的误差和工差会更小。另外我们从测量来看,其实都在工差的区间之内,高精度的模块加工可以提高识向的一些微观精度,齿轮箱的最高效率达到98%,这是在重庆的变速箱工厂来实现的。最后讲一下控制器软件的开发和功能安全,大家非常关注的TCU、VCU、MCU都向功能安全这些方面来发展。前段时间拿到ICO2022流程的认证,所以在这些方面有一些体会,我们验严格按照这样一个流程,大概采用微模式的流程进行设计,从系统的设计到整个软件架构的设计,包括代码的全工程,有相应的供应链、文档体系和要求来保证。这是供应安全和控制器的软件。第五个是讲智能制造,这两天提汽车的“三化”,其中有智能化,智能化除了车行使的自动驾驶还有智能制造,车的零部件涉及到智能制造,不能新建一个智能化的智能工厂,根据全流程的手段把设计环节、制造环节和服务环节打通,通过大数据实行加工精度建模和加工质量的再建,建成一个肉刑化,动力总称没有达到一定的程度,所以量不大,怎么做到高度的柔性化非常重要。我们提高电驱动的柔性和驱动性非常重要。


最后来一个简单的总结,重载商用车是汽车节能减排的重要领域,电动化也是轻量化的基础,重卡在特定的场景也实现了小规模的应用。重载商用车电的系统匹配多档的变速箱。我们看到有一些乘用车也在做一些研究,包括有两档的AT,包括FEV等等这方面的研究和板所,蔡总提到两档的箱子,乘用车需要两档的箱子,商用车更需要两档的变速箱来配合动力的输出,中心驱动和电驱动桥也需要这个方案。高驱动力、高精度、高集成、高品质、轻重化、平台化、低价化发展。

(提示:本文根据现场发言整理,未经专家审核,请勿转载)


(责任编辑:郝玉莹)


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