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新型汽车电气化驱动技术问世 助力新能源车达到“双积分”目标

2017-09-21 09:24:19 盖世汽车   作者: 宋媛  

电子电气是新能源汽车的关键技术。在2017年中国电动汽车百人会上,与会专家强调指出,今后新能源汽车电子电气将向“六化一控”(高频化、集成化、模块化、智能化、系统化、绿色化与全数字控制)发展,新能源汽车电子电气器件的性能、可靠性与智能化应用,新型高频器件的发展,电力电子设备和系统发展技术将成为行业创新的关注点和核心,电子电气技术进步影响着新能源汽车向电动化和智能化方向迈进。

从2017年开始,随着新能源汽车补贴政策退坡,中国新能源汽车市场正式进入“政策驱动市场”向“市场驱动市场”转型期。中国政府即将推出的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源积分并行管理办法》也将新能源汽车产量和单车续驶里程作为核心计分目标。在国家政策驱动和汽车电气化的大趋势下,除了单车续驶里程,电动车的动力及舒适性也被提出较高要求,替代内燃机的电动机纷纷开启种类繁多的驱动结构方案,为使汽车制造商能够灵活应对各种驱动技术,全球汽车零部件供应商博格华纳研发出新型电气化专业解决方案——eDM电驱模块以满足汽车产业技术升级的需求。

eDM电驱模块实现动力和舒适性二合一

博格华纳专门为纯电动车研发了集成eGearDrive变速器电子驱动桥和电机的减速器集成驱动电机模块eDM(ElectricDriveModule),不仅能很好的满足电动车的动力及舒适性需求,也带来更紧凑,更轻和更高的性价比。

和传统发动机最高五六千转每分钟的转速相比,电机最高转速可达10000rpm左右,高转速在实现动力性的同时,对减速器齿轮性能要求很高。为适应电动机的高速特性,博格华纳在2015年收购雷米电机,研发出集成电机和其先进的eGearDrive变速器电子驱动桥总成为一体的eDM电驱模块。

博格华纳eDM电驱模块传承了博格华纳高精度的齿轮工艺,使用铝压铸壳体,通过采用紧凑的轻量化设计,进一步简化部件,有效将整车重量减轻至75kg。与竞品驱动模块相比,减重15kg,长度缩短104mm,不仅能满足当前新能源汽车轻量化及绿色节能的要求,其可扩展和紧凑型设计可帮助OEM实现车辆更高的传动效率。博格华纳动力驱动系统武汉工程中心总监张相宏表示,“eGearDrive变速器电子驱动桥和HVH250电机整合而成的eDM电驱模块在结构上非常紧凑,在最大扭矩、体积和效率方面表现优异,重量进一步减轻,给客户的安装、维护和运行带来很大便利。”

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博格华纳eDM电驱模块

从结构上看,eDM电驱模块右侧体积较大部分为电机(如上图所示),左侧经过固定传动比齿轮后将动力传递到差速器,再由差速器分配到两侧车轮。模块使用了高精度螺旋齿轮,齿轮采用斜齿设计,齿型改进后啮合总重合度>4,更低的齿隙使噪音有效降低。同时,通过表面抛光减少闪点温度,进一步提升高速性能,实现齿轮部分传递效率>97%。

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eDM电驱模块高精度螺旋齿轮

eDM电驱模块最终实现模块传递扭矩最高可达315Nm,轮上持续扭矩和轮上峰值扭矩分别达到1450Nm和2500Nm,最高输入转速达12000r/min,实现系统传动效率大于93%,以更高的稳定性、牵引力和低噪音性能,给电动汽车驾乘者带来流畅、安静的驾驶体验。

eDM电驱模块电机为整车加速提供强劲动力

eDM电驱模块的电机采用博格华纳收购的雷米HVH250电机,该电机可应用于混合动力及纯电动车型,具有效率高、体积小和轻量化的特点。对于电机的结构设计,张相宏表示,“通过采用斜极设计,扭矩波动小于5%,达到良好的降噪效果。”

HVH250电机采用永磁体转子,使用先进的高压发夹式矩形铜线定子绕组技术(HVH),电机功率密度,扭矩和功率密度均达到行业领先水平。由于导线排列整齐紧凑,表面积大,便于热量的传导,能有效进行冷却。可实现高效率和高持续功率。“电机本身在不同的结构中都可以应用,HVH250电机模块化设计可根据应用需求做到不同的规格组合和性能。”

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扁铜线定子绕组技术(HVH)可提升电机效率和性能并降低噪音

在车辆驾驶过程中,噪声也是电动车一项重要性能指标,eDM噪声的阶次和发动机有所不同,为降低车内噪音,博格华纳针对集成后的eDM噪声进行了优化。张相宏表示,“通过转子斜极,齿轮轮廓优化,外壳刚度增强,eDM的电机噪音水平目前达到近场噪音为85分贝,驾驶室噪音35分贝的领先水平。”

在电机冷却方面,张相宏坦言,可采用油冷或水冷,根据应用要求通过CFD分析和试验验证,减低电机温升,达到最佳的持续产品功率。“采用油冷对定转子和轴承冷却是博格华纳产品的高性能高耐久性的优势特征,但国内采用定子水冷更普遍,这将限制电机的持续功率为油冷的2/3,以免发生转子温度超限产生退磁。”

应用于纯电动汽车的电机需要有较大的功率、力距以及持续的功率。HVH250水冷电机持续功率达到60KW,峰值功率为140KW,为整车的加速性提供了良好的支持。

eGearDrive变速器电子驱动桥以高效传动延长行驶里程

eDM电驱模块的中eGearDrive变速器电子驱动桥系统专为电动车市场设计,可适用于不同车型、不同能效比的电动车。eGearDrive变速器电子驱动桥采用高效的齿轮机构,结构紧凑,自重较低。通过高效的齿轮传动和紧凑轻巧的设计显着延长电动车的行驶里程,从而降低汽车对电池容量的要求。因具有较高的扭矩性能,该系统可广泛适用于各类电动车辆,包括高性能电动跑车、电动桥车及电动商用车。

博格华纳最早的eGearDrive31-01型与特斯拉一起研发。TeslaRoadsterSport版从静止加速到96km/h只需要3.7s时间,传动系统的高效率功不可没,31-01型eGearDrive现已被Tesla收购。2011年,博格华纳为福特汽车的首款量产纯电动车TransitConnect配套了31-03型eGearDrive。福特汽车的这款纯电动汽车是基于“北美2010年度卡车”的全球版TransitConnect开发的,旨在配备城市物流车队,最高时速121km/h,充满电后可行驶129km。

这款产品同时还应用在CODA纯电动汽车上,它可以实现峰值300Nm的扭矩传递,14000r/min的高输入转速。由于采用了无油泵的飞溅式润滑方式,结构简单,总成质量仅为32.5kg。31-03型eGearDrive可以完全胜任前驱的A级和B级电动汽车传动系统,同时配备宽泛的减速比可供选择,减速齿轮的重合度大于4,具有较高的承载量和运行效率。为了方便实现和电机的机械接口布置,31-03型eGearDrive使用了独特的法兰式连接器连接到电机壳体上,并可以通过调整安装布置角度以满足不同车型的需求。

除了应用于电动轿车的单速比31-XX系列产品之外,博格华纳还研发了可纵置布置的应用于商用车的32-XX系列产品以及具有3个挡位应用于电动客车的34-XX系列产品。eGearDrive将博格华纳专利技术和100多年的动力系统经验融于一体,由于其优异表现,eGearDrive获得2010年度美国《汽车新闻》PACE大奖。

除了以上介绍的电驱动产品外,博格华纳还有用于48V系统的后驱集成电机驱动(eRDM)、集成电四驱驱动(eAWD),这些目前尚在研发阶段,预计到2020年就能实现量产。对于未来eDM电驱模块的走向,张相宏表示,“eDM现在是电机和eGearDrive的集成,下一步会是控制器、电机和减速箱等集成在一起,未来博格华纳将给客户带来更全面系统的电动解决方案。”

 




责任编辑: 张学坤

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