2021年9月15-17日,“第三屆世界新能源汽車大會”(WNEVC 2021)在海南國際會展中心盛大召開,由中國科學技術協會、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局共同主辦。本次大會以“全面推進市場化、加速跨產業融合,攜手實現碳中和”為主題,邀請全球各國政產學研各界代表展開研討。
在9月16日上午舉辦的“新能源汽車電驅動技術”主題峰會上,精進電動創始人、董事長、CEO、總工程師余平發表精彩演講。
以下內容為現場演講實錄:
大家好,感謝大家光臨這個會場,今天我給大家匯報一下基于不同應用場景的先進電驅動系統開發。這個題目是大會組織方直接給我的,我圍繞這個題目進行了一些思考,確實這個題目目前來講還是很有意義的,因為我們的新能源汽車電驅動逐漸在普及,進入各種應用和場景,今天跟大家分享一下我們的體會。
首先,不同場景的應用對電驅動系統的特性要求有巨大差異。一個非常令人振奮的事情就是目前電驅動系統快速普及到幾乎所有的車輛應用,特效要求也產生了顯著的差異。首先是乘用車,我們可以看到一般應用場景就是大家熟識的市內高速組合,還有高性能場景和“高能力”場景,都逐漸產生很多的要求;同時,商用車也是新能源普及的一個重要領域,客車包括公交是主力,還有團體、旅游車輛,相對于公交有不同的應用要求;貨車方面,微型卡車、輕卡等都是長期參與的領域,它們對電驅動系統也有很多不同的要求。
首先介紹一下高端乘用車對集成型電驅動系統的需求,剛剛前面嘉賓介紹了集成的特點,我們是面對全球市場、面向高端市場,目前出貨量達到50%甚至60%,出口比例是40%以上。第一就是動力性,可以看到主驅要求200千瓦以上,高半軸輸出扭矩大于4500Nm以上,這對差速等等都提出了完全不同的要求,能力要求很強。第二就是效率,系統最高效率基本是做到94%,不久的將來最好水平可以達到95%以上,在一點一滴把損耗從系統里擠出去;同時,低載荷工況循環效率目前可以達到90%以上,目前新的碳化硅技術可以在全球主要測試工況下向91%這個數字邁進,我們今年新推出的產品在高功率段可以達到91%以上的效率。第三是噪音,我們希望聲壓級不超過80分貝,在低速和部分載荷工況下要求噪音進一步降低,尤其是整車風噪和行駛噪音比較低的時候要對噪音進一步優化和降低,同時我們希望噪音是分散的,電機和轉速器不能出現疊加噪音,這對使用體驗是很不利的。第四是功能安全,包括網絡信息安全,還有多個備份以及冗余設計。
第二介紹一下電驅動放在高性能乘用車場景下的要求。這樣的車百公里加速時間2-4秒,四驅全驅動力五六百kW以上,最高車速可以達到200km/h以上,有個別車可以達到300km/h以上。這對半軸輸出要求高,半軸輸出基本是在1500rpm以上,甚至在300km/h級別上可以達到2400-2500rpm,更高級別車型有更高的要求。特別是對高能力車輛,像SUV、越野車等等,這些車總的輸出扭矩達到5000-8000Nm,而且要安全,在各種各樣的地形,需要有對差速的管理,像差速鎖或者限滑的差速器,這些是安全要求。在傳統工藝中,大家可以看到聽到這些產品,現在逐漸實現電子化、電氣化,集成到電驅動系統里來。
另外有拖車爬坡的要求,這個條件下最高功率點持續功率需要達到峰值功率的60到65%以上。另外一個很有挑戰的場景就是越野場景,很多電動汽車除了速度、加速性的賣點,同時通過性、越野能力的賣點。在這個條件下,需要很高的轉矩,我們傳統稱的兩把鎖三把鎖都是必須集成到電驅動系統上,需要通過創新把這些產品做出來,并且做的非常安全。跟以前不同的是所有產品要有安全和備用。
圍繞這些高端產品,我們已經開發了全系列的電驅動總成產品,做了2000Nm的前置前驅三合一,還有3000Nm的前置前驅、后置后驅三合一,另外在展廳推出了250千瓦、5000系列的集成碳化硅控制器的三合一驅動系統,還有一個8000Nm系統。特別對于高速車輛,輸出轉速要達到2200-2500rpm,甚至高轉矩車輛的時候,需要加速時間達到2秒、3秒的條件下,變速器是一個很好的選擇,隨著固定速比越推越高,逐漸在高扭矩和高速的條件下應用場景才真正顯示出來。
精進電動研發的4000Nm/200kW三合一純電驅動總成,電機本體用的八層的導體繞組,可以做到全球比較領先的程度,電機最高效率達到97.5%。冷卻方法是用油水復合冷卻,水冷+油冷是最有效的對付持續轉矩的方式,水冷是對電機和減速器帶一個水套。油冷可以分被動油冷,即通過飛濺和重力回流進行油冷;或者用油泵進行主動油冷。這款200kW總成通過飛濺和重力供給和回流的設計實現被動油冷,當然還可以實現主動油冷,目前來講是超額滿足北美主要的SUV和皮卡,還有國內一些高端應用的要求。同時把IAS,就是內置的技術放在這里,使高頻噪音變得非常低?;驹诤廊A車領域,我們的客戶不需要使用任何的外置包裹,可以保證峰值功率50%,保證最高車速的續航能力。
這次在展臺區首發了新一代6000Nm/250kW碳化硅三合一純電驅動總成,輸出扭矩覆蓋4500-6500Nm,采用主動油冷技術,重新導入油泵,同時加了四驅的輔助應用,另外導入專利電磁差速鎖,可以保證高通過性、高爬坡度和高拖拽扭矩的安全,所有電氣的控制都集成在逆變器、控制器里,一個控制器實現所有的機械件和安全件的控制和保障。
最后想談一下商用車的電驅動系統,我們公司60%左右的產值在乘用車,在商用車領域一直保持在30%-40%。首先,小型電動貨車是市內末端配送的骨干車型,在新能源專用車的占比過半,新的三合一電驅動整體橋在進入市場,而且電驅動整體橋在載荷超載不嚴重的情況下不需要很重,可以進入電驅橋的應用,目前還有比較領先的企業把控制器集成在橋上,使控制器可以滿足5年時間的耐久性顛簸振動的要求。另外,高速單減的中央驅動也是一個長期做的,可以布置更多電機更多功率進去,不受橋重力和承載的限制,因此比較有勁,所以三分之一的市場還保持著高速單減的中央驅動方案。
電動輕卡是另一個重點領域,我們國家的電動化在這個領域取得了重要成績,這個趨勢也是如此。隨著直驅電機的普及,特別是今年銅鋁都漲價,包括輕卡整治,重量、成本都成了問題。我們公司很快推出高速單減,使重量下降了42%,在輕卡領域的份額從20%突破到將近一半,因為創新性的把直驅電機加進去變成了三合一。目前我們并不會完全忽視混動重卡的要求,因為在充電技術發展的同時,混動重卡不失是一個解決方案。
電動客車的電驅動也在向集成型發展,比如原來直驅電機2000Nm,通過單級減速輸出2000Nm基本可實現40%的輕量化,特別是電機的有效材料可以降低到60%以上,這對客戶是非常有利的事。電耗方面,通過減速,雖然承擔了減速器的損耗,但是電機效率大大提升,總的CCBC的電耗下降2%左右。最后是兩檔驅動系統。兩檔驅動系統真正的競爭優勢是在5000-7000Nm,我們做到扭矩6500Nm,會成為中卡和旅團客車市場的主力干將。
謝謝大家。
來源:第一電動網
作者:王鳴幽
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