1、國內(nèi)電驅(qū)動橋分類及發(fā)展技術(shù)路線分析
目前國內(nèi)電動汽車發(fā)展技術(shù)路線主要分為以下三種:
第一種是混合動力,即在傳統(tǒng)燃油車上加裝電力驅(qū)動,成本較高,傳統(tǒng)車向新能源汽車過渡的中間產(chǎn)品
第二種是改裝電動車,即在燃油車基礎(chǔ)上,將發(fā)動機改換成電動機,依然保留傳統(tǒng)車的復(fù)雜機械傳動系統(tǒng)
第三種是正向研發(fā)電動汽車,即按電動汽車的結(jié)構(gòu)要求進行布置和設(shè)計,全新正向自主開發(fā),與在傳統(tǒng)汽車車身進行改裝的電動汽車相比,結(jié)構(gòu)合理性優(yōu)勢明顯。
現(xiàn)在市面上大部分商用車新能源驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是由中央電機通過傳動軸連接一個傳統(tǒng)的后橋,傳動效率差,系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜。
按照電機的布置形式,可以將電機驅(qū)動橋分成三類:輪邊電機驅(qū)動橋、中央電機驅(qū)動橋以及輪轂電機驅(qū)動橋。輪邊電機驅(qū)動橋常見于客車或商用車,比如比亞迪K9和長江E-Glory(逸閣);中央電機驅(qū)動橋普遍用于乘用車,比如特斯拉的經(jīng)典車型P85D;而輪轂電機由于設(shè)計難度較大,尚不能廣泛應(yīng)用于電動汽車。
2、什么是輪邊雙電機驅(qū)動橋?
輪邊電動機驅(qū)動通常有輪轂電動機和狹義的輪邊電動機兩種方式。所謂狹義的輪邊電動機方式是指每個驅(qū)動車輪由單獨的電動機驅(qū)動,但是電動機不是集成在車輪內(nèi),而是通過傳動裝置(例如傳動軸)連接到車輪。
輪邊電動機方式的驅(qū)動電動機屬于簧載質(zhì)量范圍,懸架系統(tǒng)隔振性能好。但是,安裝在車身上的電動汽車電機對整車總布置的影響很大,尤其是在后軸驅(qū)動的情況下。而且,由于車身和車輪之間存在很大的變形運動,對傳動軸的萬向傳動也具有一定的限制。
通過將傳統(tǒng)汽車的動力系統(tǒng)總成高度集成為輪邊電機驅(qū)動橋,用電動機、減速器機構(gòu)、輪轂等部件替代發(fā)動機、離合器、變速箱、傳動軸等傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng),能夠為車輛提供足夠的動力輸出的同時,省略了離合器、變速器等環(huán)節(jié),簡化傳動系統(tǒng),提高傳動效率,且整車零部件比傳統(tǒng)燃油車減少30-40%,質(zhì)量大大減輕。
此外,這種輪邊電機驅(qū)動橋還能夠?qū)崿F(xiàn)汽車安全系統(tǒng)及底盤系統(tǒng)的電子化、主動化,整車的安全性和可靠性顯著提高。
輪邊減速電驅(qū)動系統(tǒng)采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機,同時裝備固定傳動比的減速器。為了獲得較高的功率密度,適合現(xiàn)代高性能電動汽車的運行要求。電機的轉(zhuǎn)速通常高達10000r/min。減速結(jié)構(gòu)通常采用傳動比在10∶1左右的行星齒輪減速裝置,車輪的轉(zhuǎn)速在在1000r/min左右。常電動機的最高轉(zhuǎn)速設(shè)計在4000-20000r/min,其目的是為了能夠獲得較高的比功率
通過在輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)的一級減速器總成上或者半軸套管上設(shè)置液壓制動器,使液壓制動器與設(shè)置在輪毅上的制盤相配合,實現(xiàn)對輪毅液壓制動,制動反應(yīng)快,噪音小。通過采用這種液壓制動方式,整個驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間少,一改以往的輪邊電機驅(qū)動橋諸多弊端,擴大了輪邊電機驅(qū)動橋的適用范圍。
作為動力的輸出者,電機驅(qū)動橋需要根據(jù)具體車型而設(shè)計,以上這種形式的輪邊電機橋具有良好的安全性和可靠性,配合電子差速裝置,能更好的適應(yīng)壞路面,所以常見于載重較大的商用車。
3、輪邊雙電機驅(qū)動橋的優(yōu)勢
與傳統(tǒng)內(nèi)燃機車橋相比,輪邊雙電機驅(qū)動橋便于實現(xiàn)電子差速與轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制,可回收制動能量,具有能量利用率高的獨特優(yōu)勢。在以電動車為代表的新能源汽車進入加速發(fā)展階段,競爭日益激烈的今天,誰能提高能源利用率,提高電動車的使用壽命和性能,誰就能站在新能源領(lǐng)域的制高點。
輪邊雙電機驅(qū)動橋優(yōu)勢在于不再經(jīng)由長半軸部件傳動并且舍棄了傳統(tǒng)的離合器、傳動系統(tǒng)等機械部件,簡化了機械傳動結(jié)構(gòu),降低了車載自重。同時提高了對車輪控制的動態(tài)響應(yīng)。
并且電動機的選型由于減速器的存在可以有最小程度從集成整體式驅(qū)動構(gòu)型的改變,但能夠?qū)︱?qū)動輪有更加精準的掌控力。是從集中式到輪轂式構(gòu)型之間的過渡構(gòu)型。
輪邊減速器構(gòu)型相對于驅(qū)動橋式其減速比固定,容易維修,而且電機和減速器并沒有放入輪輞內(nèi),剎車系統(tǒng)可以很好地布置。ZF公司在2011年第四季度開始量產(chǎn)其新式低地板輪邊電驅(qū)動橋車橋。
輪邊電動機驅(qū)動相對于集中電動機驅(qū)動具有以下優(yōu)點:
1)以電子差速控制技術(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時內(nèi)外車輪不同轉(zhuǎn)速運動,而且精度更高
2)取消機械差速裝置有利于動力系統(tǒng)減輕質(zhì)量,提高傳動效率,降低傳動噪聲
3)有利于整車總布置的優(yōu)化和整車動力學性能的匹配優(yōu)化
4)降低對電動汽車電機的性能指標要求,且具有冗余可靠性高的特點
4、輪邊雙電機驅(qū)動橋的缺點
1)采用兩個電機 兩個控制器,為滿足各輪運動協(xié)調(diào),對兩個電動機的同步協(xié)調(diào)控制要求高,增加了電控系統(tǒng)的設(shè)計難度,所以將兩個電機控制器融合在一起,做成雙電機控制器是非常有必要的;
2)省略了變速箱后,汽車的加速完全依靠電機轉(zhuǎn)速的提升,由于電機的峰值外特性,當電機轉(zhuǎn)速超過峰值扭矩基速點后,無法繼續(xù)輸出峰值扭矩而降扭輸出,電機不能一直在高效區(qū)運行,損失了一部分電機效率。
3)電動機的分散安裝布置提出了結(jié)構(gòu)布置、熱管理、電磁兼容以及振動控制等多方面的技術(shù)難題。
5、集中式與分布式電驅(qū)動橋技術(shù)路線的爭論
眾所周知,當電機越來越輕量高效,動力電池可以相應(yīng)少裝一些,整備質(zhì)量也就能進一步實現(xiàn)輕量化。
在運營過程中,用戶和電機技術(shù)專家發(fā)現(xiàn),常規(guī)單電機直驅(qū)逐漸表現(xiàn)出高坡度區(qū)域爬坡力不足、中高速性能不足,在重量、成本方面也有不足。該問題被“非對稱雙電機動力分配系統(tǒng)”解決:即把一個大電機(低速區(qū)高效)和一個小電機(中高速區(qū)高效)結(jié)合起來,使得系統(tǒng)在更加寬廣的工況區(qū)中有更高的效率,在實現(xiàn)高動力的同時,進一步改善能紹,這一技術(shù)比同級別的單電機系統(tǒng)電耗水平降低5-10%,效能明顯提升。
雙電機直驅(qū)近些年陸續(xù)在電動客車上應(yīng)用,當使用偏置門式橋的時候,電動公交車也可以很好地實現(xiàn)低地板,滿足了廣大公交用戶的需要。
中央驅(qū)動方式對傳統(tǒng)的整車設(shè)計沖擊較小,而且可以調(diào)整成多種多樣的驅(qū)動方式,如單電機直驅(qū)、雙電機直驅(qū)、變速方案、減速方案、混動(含增程式)方案,而后文提到的(輪邊或輪轂)驅(qū)動方式缺乏這些靈活性,限制了產(chǎn)品的普及和發(fā)展。
無論是從傳統(tǒng)零部件搭載,還是生產(chǎn)規(guī)模經(jīng)濟效益來看,中央集中驅(qū)動電機是未來客車市場的主流,這個時間至少要持續(xù)3-5年。也有專家認為,“中央直驅(qū)”表述不如“集中驅(qū)動”更科學,因為直驅(qū)電機也就是集中驅(qū)動。本文兩種說法均采納
6、從“集中直驅(qū)”到分布式“輪邊電機”
當中央直驅(qū)電機(集中直驅(qū))已經(jīng)廣泛被客車用戶所接受的時候,部分用戶悄悄把眼光看向了更高處:一方面電動客車對整車輕量化的需求越來越強烈,另一方面公交車需要更大面積的低地板,輪邊驅(qū)動電機應(yīng)運而生。
輪邊電機可以讓傳動系統(tǒng)進一步減重瘦身,取消了商用車“后牙包”,實現(xiàn)了前后貫通低的地板,其獨立懸架可以使公交車實現(xiàn)寬通道——部分公交公司的目光立即被吸引住了。
輪邊電機的技術(shù)要求比其他驅(qū)動電機更高一些。輪邊電機居于簧下,需要更好的抗振性和密封性,還要以較小的體積、較低的重量獲得足夠的扭矩、低噪音、低發(fā)熱,設(shè)計難度加大,實用驗證時間不如中央直驅(qū)電機,市場還需要給輪邊電機更多的時間來驗證。
但隨著輪邊電機的規(guī)?;a(chǎn)業(yè)化,我們相信,輪邊電機的成本會逐漸降低,這對中國電動客車的技術(shù)進步和輕量化意義重大。
7、輪轂雙電機驅(qū)動橋的缺點
1)輪轂電機系統(tǒng)集驅(qū)動、制動、承載等多種功能于一體,優(yōu)化設(shè)計難度大
2)車輪內(nèi)部空間有限,對電機功率密度性能要求高,設(shè)計難度大
3)電機與車輪集成導(dǎo)致非簧載質(zhì)量較大,惡化懸架隔振性能,影響不平路面行駛條件下的車輛操控性和安全性。同時,輪轂電機將承受很大的路面沖擊載荷,電機抗振要求苛刻
4)車輛大負荷低速爬長坡工況下容易出現(xiàn)冷卻不足導(dǎo)致的輪轂電機過熱燒毀問題,電機的散熱和強制冷卻問題需要重視
5)車輪部位水和污物等容易集存,導(dǎo)致電機的腐蝕破壞,壽命可靠性受影響
6)輪轂電機運行轉(zhuǎn)矩的波動可能會引起汽車輪胎、懸架以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動和噪聲
而且從整車控制角度考慮,也是由很多問題需要解決的,比如電子差速控制,牽引力控制,汽車的橫擺角速度控制等等,這里就不展開說了。
用在大巴上的要比用在私家車上更能體現(xiàn)輪轂電機的優(yōu)勢,畢竟大巴對乘坐空間、行駛舒適性方面的要求很低,各方面的空間尺寸(比如說輪子的大小)都沒有私家車這么狹促。還有就是底盤高度可以下降很多。
8、集中式電驅(qū)動橋是現(xiàn)階段更容易接受的方案
純電動客車中央式驅(qū)動系統(tǒng)也可稱為集中式驅(qū)動,該種驅(qū)動形式基于傳統(tǒng)動力汽車的傳動系統(tǒng)而來,由主電機通過傳動軸連接驅(qū)動橋,簡而言之,是將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機動力系統(tǒng)替換成以電機為核心的驅(qū)動系統(tǒng)。
集中式驅(qū)動又分單電機與雙電機兩種方案,單電機有直驅(qū)、電機 變/減速器與中央驅(qū)動橋三種形式。雙電機方案則有雙電機并聯(lián) 變/減速器、雙電機串聯(lián) 變/減速器方案以及兩個電機 變/減速器(兩個電機分立在變速器兩端)等形式,這些方式分別能滿足各種規(guī)格的客車產(chǎn)品,屬于技術(shù)比較成熟的驅(qū)動類型。
這其中直驅(qū)電機是目前純電動客車上應(yīng)用最為廣泛的一種方案,該系統(tǒng)由一臺電機通過傳動軸與驅(qū)動橋連接,結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高且便于維護,由于直驅(qū)電機技術(shù)成熟度較高,更容易被廣大客戶所接受,這也是客車企業(yè)普遍采用直驅(qū)電機方案的原因所在。
此外,中央驅(qū)動橋可以看作是集中式驅(qū)動發(fā)展至今的升級版。據(jù)了解,中央驅(qū)動橋是將電機橫置集中在驅(qū)動橋上,由于取消了主減速器,有助于降低能耗,同時集成化的設(shè)計也減輕了整體重量,目前在8米以下的車型上具備一定的優(yōu)勢。
不過,集中式驅(qū)動技術(shù)雖然成熟度較高,但從細分驅(qū)動方案來看,也存在著缺陷。例如,直驅(qū)電機就存在爬坡性能不足、中高速性能欠缺、重量較大、成本較高等問題。
即便如此,汽車企業(yè)為了產(chǎn)品能夠早日投放市場,一開始基本會選擇集中式驅(qū)動技術(shù)方案,在新能源客車市場化初期,政策紅利是主要驅(qū)動力,車企肯定會尋求一種改動較為簡易的驅(qū)動方案來快速搶占市場,而集中式驅(qū)動技術(shù)就是那時的最佳方案。
9、分散式驅(qū)動漸成未來發(fā)展趨勢
隨著純電動汽車技術(shù)研究逐漸深入,其驅(qū)動系統(tǒng)的布置結(jié)構(gòu)也逐漸由單一動力源的集中式驅(qū)動向多動力源的分散式驅(qū)動發(fā)展,與集中式驅(qū)動相比,分散式驅(qū)動省去了變速器、傳動軸、機械差速器、半軸等部件,把電機移動到車輪側(cè),使其傳動結(jié)構(gòu)變得更為簡單。
目前分散式驅(qū)動中較為常見的是輪邊驅(qū)動,該驅(qū)動形式是將驅(qū)動電機布局在車輪旁邊,通過減速機構(gòu)直接驅(qū)動車輪行駛。采用輪邊驅(qū)動可以使車輛驅(qū)動系統(tǒng)及整車結(jié)構(gòu)更加簡潔、緊湊,容易實現(xiàn)低地板及站立面積和載客數(shù)的增加。同時,還能使整車重心降低,提高車輛行駛穩(wěn)定性。
另外,輪邊驅(qū)動系統(tǒng)由于動力傳動鏈短,而且能通過能源管理和動力系統(tǒng)控制策略優(yōu)化驅(qū)動及制動力分配,降低能源消耗,提升車輛燃油經(jīng)濟性。與內(nèi)燃機、集中電機驅(qū)動車輛相比,輪邊驅(qū)動技術(shù)還能大大改善車輛的行駛動力學性能,能夠通過電機控制技術(shù),較為容易的實現(xiàn)ABS、TCS及ESP功能;除此之外,該系統(tǒng)可提高車輛轉(zhuǎn)向行駛性能,并有效減小轉(zhuǎn)向半徑,甚至零轉(zhuǎn)向半徑,大大增加了轉(zhuǎn)向靈便性。
與輪邊驅(qū)動技術(shù)相比,被譽為純電動客車終極解決方案的輪轂驅(qū)動技術(shù)則將“分布式驅(qū)動”的精髓發(fā)揮到了極致。
輪轂電機系統(tǒng)最大的特點就是將動力裝置、傳動裝置和制動裝置全部整合到輪轂內(nèi),得以將電動車的傳統(tǒng)系統(tǒng)大為簡化。裝配輪轂電機的底盤比傳統(tǒng)底盤少了很多零部件,在成本上會有較大優(yōu)勢。另外,其傳動效率比集中式驅(qū)動和輪邊驅(qū)動都要高。
初步測算,輪轂電機系統(tǒng)要比集中式驅(qū)動的效率高出13%~16%。而輪邊驅(qū)動系統(tǒng)雖然原理上也是將電機布置在車橋上,但電機系統(tǒng)在通過減速機構(gòu)后,會有10%左右的效率損失。而輪轂電機則是直接驅(qū)動車輪,避免了效率損失這一問題。
雖然優(yōu)勢顯而易見,但分布式驅(qū)動技術(shù)存在的技術(shù)難題同樣不容忽視,輪邊電機簧下質(zhì)量變大會影響整車的平順性和操控性;另外,目前仍沒有一個理想的方案來解決輪邊驅(qū)動的差速問題,尤其在高速轉(zhuǎn)彎與路面顛簸情況下的差速控制。而輪轂電機的可靠性及非簧載質(zhì)量加大的問題則更為明顯,同時,由于所有部件均集中在輪轂內(nèi),散熱及電子控制問題也亟待解決。
分布式驅(qū)動方案高昂的成本也是影響其市場化的另一重要原因,分布式驅(qū)動至少需要兩個電機,成本大概是直驅(qū)系統(tǒng)的三倍以上,分布式驅(qū)動在降低電耗上所創(chuàng)造的收益與系統(tǒng)的成本并不對等,造價和成本問題是困擾分布式驅(qū)動布局批量應(yīng)用的難題之一。
10、新能源電動汽車動力系統(tǒng)發(fā)展前景分析
業(yè)內(nèi)普遍認為,新能源汽車動力系統(tǒng)分為三個技術(shù)發(fā)展階段,第一階段是集中式驅(qū)動技術(shù),第二階段是輪邊電機技術(shù),第三階段是被稱為終極解決方案的輪轂電機技術(shù)。
從目前市場格局來看,集中式驅(qū)動技術(shù)占據(jù)純電動客車市場主導(dǎo)地位是不爭的事實。那么,分散式驅(qū)動技術(shù)作為更為先進的驅(qū)動方案,未來能否后來居上?
無論從生產(chǎn)規(guī)模,還是從經(jīng)濟效益來看,集中式驅(qū)動技術(shù)在未來相當長的時間內(nèi)會是純電動客車市場的主流,這個時間至少要持續(xù)3~5年。集中式驅(qū)動技術(shù)在純電動客車市場主導(dǎo)地位近期無法撼動,而2020年之后,補貼的退坡又使分布式驅(qū)動技術(shù)市場化難度再次加大。
未來,分散式輪轂驅(qū)動技術(shù)將在純電動客車和純電動專用車市場上占據(jù)一席之地。除此之外,輪轂電機技術(shù)與自動駕駛結(jié)合所帶來的市場機會也會更大。
采用輪邊驅(qū)動技術(shù)的比亞迪K9可以說是公司新能源客車領(lǐng)域的開山之作。
福田歐輝在2015年已批量生產(chǎn)了18米輪邊驅(qū)動純電動產(chǎn)品,海格客車也有12米輪邊驅(qū)動客車出口海外。相信未來分散式驅(qū)動技術(shù)將會是行業(yè)主流,而成本也會隨著產(chǎn)量的增加而降低。
不可否認,輪邊驅(qū)動、輪轂驅(qū)動是新能源客車電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展方向,系統(tǒng)集成化、控制數(shù)字化的發(fā)展趨勢也會助力分布式驅(qū)動技術(shù)的快速普及,不過就目前而言,分布式驅(qū)動技術(shù)還需盡快完成技術(shù)積累,待到迎來市場機遇,就能實現(xiàn)厚積薄發(fā)。
輪邊電機是電機裝在車輪邊上以單獨驅(qū)動該車輪,兩側(cè)分別一個電機 減速箱,取消了主減速器和差速器,綜合電耗比較好。通過控制兩個電機來實現(xiàn)驅(qū)動和差速,但是差速控制一直都是個難題,目前還沒有一個理想的方案完全解決輪邊驅(qū)動的差速問題,尤其在高速轉(zhuǎn)彎與路面顛簸上的差速控制難題未解決。而且非簧載質(zhì)量較高,影響舒適性,目前有少數(shù)車型采用此方案。
11、輪邊雙電機驅(qū)動橋在商用車上的應(yīng)用
輪邊驅(qū)動,在應(yīng)用于汽車之前,其實更多的是應(yīng)用在地鐵和高鐵上中國稱雄世界的先進技術(shù),時速380公里的高鐵,使用的就是輪邊電機。中國客車網(wǎng)關(guān)注到,在2016年下半年,比亞迪推出的云軌商用車上,應(yīng)用了自主研發(fā)的輪邊電機技術(shù)。
ZF采埃孚是國際上第一家電驅(qū)動車橋的輪邊電機,最早在沃爾沃客車上應(yīng)用。其后,國內(nèi)陸續(xù)有比亞迪、長江客車(長江公司),中植客車帶獨立懸架輪邊電機的客車進入公告目錄,宇通也在研發(fā)生產(chǎn)輪邊電機,應(yīng)該很快進入公告。
有一些汽車公司已經(jīng)推出了雙輪邊電機驅(qū)動的電動客車(注意,是客車),比如比亞迪K9,已經(jīng)在西安的大街小巷跑了。但僅僅是客車的推廣。四輪驅(qū)動或者是小型汽車,都沒有投放市場。為什么?說簡單了兩個字,成本。電動客車的研發(fā)大多數(shù)都有國家財政支持,舉例說某家車企一個項目拿了國家六千萬,但是小型汽車都沒有這種福分。
根據(jù)技術(shù)級別由低向高來看,比亞迪的e6、北汽150EV都屬于前輪驅(qū)動的電動汽車。電動機在車輛前部橫直置,連接到減速機并通過傳動軸將動力傳遞給車輪,驅(qū)動車輛前進。這樣結(jié)構(gòu)與采用傳統(tǒng)汽油機的小型汽車相似。這樣設(shè)計可結(jié)合電動汽車零排放的優(yōu)勢,兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)汽車驅(qū)動系統(tǒng)的成熟技術(shù),將研發(fā)風險降低,快速形成量產(chǎn)和利潤。但是因較為落后的傳統(tǒng)技術(shù)影響了先進的電驅(qū)動技術(shù)的最大效能的發(fā)揮。
技術(shù)級別更高一些的則是采用輪邊減速系統(tǒng)與輪轂電機整合在一起的動力解決方案。如目前正在量產(chǎn)的K9系列電動大巴。采用輪邊電機集成減速的驅(qū)動系統(tǒng)的后輪驅(qū)動設(shè)定。這樣的好處則是將電動機與減速器融入到驅(qū)動橋上,采用剛性連接、減少高壓電器數(shù)量和動力傳輸線路長度。優(yōu)化后的驅(qū)動系統(tǒng)可降低車身高度、提高承載量、提升有效空間,增加公交運營性價比。但是不足的是輪邊減速系統(tǒng)的可靠性,電動機小型化需要大量的研發(fā)投入,技術(shù)提升成本更高。從目前得到的信息來看,采用這一電驅(qū)動技術(shù)的K9大巴出口歐洲數(shù)個國家并在美國建廠。
12、ZF采埃孚輪邊雙電機驅(qū)動橋
電動化在大巴、城市公交車領(lǐng)域,國內(nèi)目前發(fā)展的比歐洲還要好,AVE130車橋作為采埃孚最新研發(fā)的創(chuàng)新產(chǎn)品,主要應(yīng)用于純電動和串聯(lián)混合動力公交車;該產(chǎn)品基于電動獨立輪驅(qū)動,車橋兩側(cè)輪端分別內(nèi)置一個水冷式三相異步感應(yīng)電機,與標準低地板車橋擁有幾乎相同的安裝尺寸。采埃孚AVE130車橋引入國內(nèi)需要解決本地化問題。
AVE130門式電驅(qū)動車橋系統(tǒng)廣泛適用于各種車型,牽引力強勁。AVE 130電驅(qū)動橋由兩個感應(yīng)電機構(gòu)成,以每側(cè)電機125Kw的功率輸出——合計輸出250千瓦,相當于335 bhp(340 PS)。功率與傳統(tǒng)發(fā)動機相當。加速沒有任何動力中斷,所以乘客們不會有頓挫感。與傳統(tǒng)發(fā)動機相比,使車輛的乘坐體驗更舒適,底盤振動更低,駕乘更安靜。
AVE 130輪端包括兩級減速裝置,最大能夠產(chǎn)生485Nm。
采埃孚低地板電驅(qū)動車橋AVE130特點:
1、輕量化設(shè)計
2、內(nèi)置一體式電機設(shè)計,高度集成在車橋內(nèi)部,沒有獨立的電機外殼
3、水冷高轉(zhuǎn)速電機與大減速比減速機構(gòu)的設(shè)計,使得電機尺寸更小,系統(tǒng)高效區(qū)更寬
4、在整車設(shè)計應(yīng)用時,不需要傳動軸等機械硬連接,經(jīng)測算重量一般能輕250-500kg.
13、長江輪邊雙電機驅(qū)動橋
長江汽車以及天津天海同步科技公司對于輪邊電機驅(qū)動橋技術(shù)的研發(fā)投入,長江公司在該領(lǐng)域成為全球最強最大的研發(fā)與生產(chǎn)基地,迄今已經(jīng)形成5噸、8-10噸、13噸等規(guī)格的輪邊電機驅(qū)動橋
在商用車領(lǐng)域,長江汽車全新自主研發(fā)了輪邊電機驅(qū)動橋,取代了傳統(tǒng)車的發(fā)動機、變速器、離合器、傳動軸和后橋,實現(xiàn)了高度集成,提高了可靠性和傳動效率。同時采用低速高扭驅(qū)動電機,自帶配置IMU,實現(xiàn)ESC主動控制策略 協(xié)調(diào)再生制動策略,由電機直接驅(qū)動減速器。全新行星太陽輪設(shè)計,能夠滿足峰值扭矩內(nèi)的任意扭矩回收或輔助制動,多處部件采用鋁合金材料,實現(xiàn)輕量化設(shè)計。
與傳統(tǒng)燃油車相比,長江電動車的輪邊電機驅(qū)動橋省略了離合器、變速器等環(huán)節(jié),簡化傳動系統(tǒng),提高傳動效率,且整車零部件比傳統(tǒng)燃油車減少30-40%,質(zhì)量大大減輕。
以長江汽車的輪邊雙電機橋為例,圖中除去所示的空氣彈簧及懸架系統(tǒng),剩下的就是電機驅(qū)動橋了:驅(qū)動電機和減速器構(gòu)成動力總成;制動卡鉗和制動盤構(gòu)成制動系統(tǒng);起承載作用的則是驅(qū)動橋體。
此外,長江的輪邊電機驅(qū)動橋還能夠?qū)崿F(xiàn)汽車安全系統(tǒng)及底盤系統(tǒng)的電子化、主動化,整車的安全性和可靠性顯著提高,真正實現(xiàn)了所有新能源汽車追求的“輕”、“快”、“好”。便于實現(xiàn)電子差速與轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制,可回收制動能量,具有能量利用率高的獨特優(yōu)勢。在以電動車為代表的新能源汽車進入加速發(fā)展階段,競爭日益激烈的今天,誰能提高能源利用率,提高電動車的使用壽命和性能,誰就能站在新能源領(lǐng)域的制高點。
長江電動車在輪邊電機驅(qū)動橋方面擁有多年的研究經(jīng)驗和豐富的技術(shù)儲備,擁有包括201510290881X(一種齒輪支撐結(jié)構(gòu)、輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)及輪邊電機驅(qū)動橋)、2015102909526(減速器總成的端蓋結(jié)構(gòu)、輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)及驅(qū)動橋)等7項專利。
長江電動車通過在輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)的一級減速器總成上或者半軸套管上設(shè)置液壓制動器,使液壓制動器與設(shè)置在輪毅上的制盤相配合,實現(xiàn)對輪毅液壓制動,制動反應(yīng)快,噪音小。通過采用這種液壓制動方式,整個驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間少,一改以往的輪邊電機驅(qū)動橋諸多弊端,擴大了輪邊電機驅(qū)動橋的適用范圍。
現(xiàn)長江電動商用車均采用輪邊電機驅(qū)動橋,含5噸、8噸、10噸、13噸四種噸級,用于高端中巴車的5噸級輪邊電機驅(qū)動橋集成了ESC等功能,在商用車領(lǐng)域全球首創(chuàng),不僅具有世界領(lǐng)先技術(shù)水平,其結(jié)構(gòu)特點也為電動車的整車布置提供了極大的便利,大大改善了電動車安全等性能,直接秒殺比亞迪和特斯拉。
14、比亞迪輪邊雙電機驅(qū)動橋
2014年起,比亞迪裝載輪邊電機的客車在國內(nèi)問世,其后在南京、杭州、深圳等地推廣,受到了廣大公交公司的歡迎。藉此,比亞迪客車品牌在業(yè)內(nèi)迅速滲透。目前搭載輪邊電機的K9已經(jīng)有數(shù)千輛公交車在運行。
資料顯示,比亞迪云軌的輪邊電機技術(shù),在體積、重量、扭矩、精度、噪音以及全壽命周期養(yǎng)護費用層面進行有效的平衡,其技術(shù)全部自主研發(fā)、自行生產(chǎn)的輪邊驅(qū)動電機,采用永磁同步技術(shù),電動機直接驅(qū)動行走機構(gòu)。
2014年比亞迪搭載輪邊電機的公交車在國內(nèi)問世以后,已在南京、杭州、深圳等地推廣數(shù)千輛,產(chǎn)品在深圳的運營里程已經(jīng)突破了40萬公里。
減速器與輪邊電機以及盤式制動分泵的驅(qū)動總成特寫。
K9的輪邊電機與減速器的橫截面特寫:可看到減速器齒輪以及輪轂內(nèi)部的軸承。
第一臺量產(chǎn)版輪邊電機參數(shù):最大功率90千瓦(122馬力)、最大轉(zhuǎn)速7500rpm、工作電壓640V。
在研發(fā)上,匹配輪邊電機的減速器通過三至四組齒輪(包括重要的行星齒輪)順勢將驅(qū)動力減速到正常范圍(電動機轉(zhuǎn)速在正常狀態(tài)下可達到7000-12000rpm,通過減速器將及電動機的高轉(zhuǎn)速減速到500-5000rpm不等)。這就要求減速齒輪的質(zhì)量、減速器與輪邊電機的加工精度以及設(shè)計可靠性都要達到一定高度。
K9大巴在海外成功運營,意味著輪邊電機帶減速器技術(shù)的驅(qū)動橋已經(jīng)十分成熟。如果在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上,將K9的驅(qū)動橋增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng),對全車電傳控制系統(tǒng)、車身結(jié)構(gòu)稍加調(diào)整,就意味著一套電動四驅(qū)系統(tǒng)初具雛形。
K9系列電動大巴采用的是比亞迪自行研發(fā)生產(chǎn)的輪邊驅(qū)動電機,最大功率90kW。雙輪驅(qū)動的結(jié)構(gòu)省去了傳統(tǒng)大巴的驅(qū)動橋(包含差速器)和傳動軸,騰出了大量空間用來降低地板高度。對于之前毫無制造大巴經(jīng)驗的比亞迪,解決2臺輪邊電機協(xié)作運行存在著不小困難。
上圖是K9系列后驅(qū)動橋總成特寫,2臺輪邊電機由副車架(連接)、拖曳臂、上下推力桿以及黃石提供的空氣懸架和薩克斯提供的減震器構(gòu)成。每臺輪邊電機組成的驅(qū)動單元由減速器、盤式制動組件以及電機控制單元組成。除空氣懸架和減震套筒其余部件都是比亞迪獨立研發(fā)和制造。
經(jīng)過2年的磨合與改進(控制程序),匹配到K9系列電動大巴上的運轉(zhuǎn)情況良好。當然,在國內(nèi)絕大多數(shù)電動大巴仍然采用落后的軸間電機推進(由傳統(tǒng)車橋去掉差速器換裝軸間電機,繼續(xù)使用驅(qū)動橋和傳動軸)技術(shù)的車廠。
這套輪邊電機宗成采用的是風冷自散熱體系,全鋁合金材質(zhì)有利于快速散熱。相對以往電動車采用液冷散熱結(jié)構(gòu),更加簡單可靠。但為了保證整套系統(tǒng)工作穩(wěn)定性,還是對最高轉(zhuǎn)速進行了限定。
動力總成機構(gòu)長這樣,那些斜齒就是輪邊減速器,右側(cè)還有一組行星齒輪用以將動力輸入和制動分隔開。
電動大巴輪邊減速電機驅(qū)動橋總成,完全替代了“傳統(tǒng)”的電動機和減速器驅(qū)動解決方案。
低地板輪邊電機帶減速橋簡圖。