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第三代高度集成电动轴驱动系统

纬湃科技投资(中国)有限公司
  • 所属领域: 零部件,传动系统,下属所有领域

简介:首家推出集成式轴驱动系统

目前,48伏系统主要运用于带有内燃机的车辆,以提高其燃油经济性。而纬湃科技坚信,具有成本效益的48伏技术可以做得更多。鉴于各市场需要快速降低二氧化碳排放的压力越来越大,纬湃科技将利用其在48伏电气化领域多年的积累进一步开发这项技术的潜能。我们成功开发了输出功率是第一代48伏驱动电机两倍的48伏高功率驱动电机。这款新电机使得基于48伏技术开发强混系统是可行的。这意味着这项技术可以实现纯电动驾驶并大幅减少二氧化碳排放。换作以前只有高压混合动力才能实现这一目的。相比之下,48伏高功率驱动不需要昂贵的绝缘保护技术,可以大幅度降低系统成本。

如今,采用搭配一个输出功率达12千瓦至15千瓦电机的48伏中混技术也可大幅减少二氧化碳排放,但其应用会受到功率的限制∶单纯靠12千瓦的功率输出是无法纯电驱动车辆的。换句话说,这些低功率的中混动力车无法实现短距离纯电行驶。但是,如果您希望在大城市看到越来越多的零排放区域 -即限制内燃机车辆的限行区域,那么显然选择纯电动驾驶将会显得越发重要。

 

然而,48伏高功率驱动系统却可以扫清这一障碍,如图1所示。凭借最高持续20秒的20千瓦和最高持续5秒的30千瓦的功率输出以及高达70牛米的电动转矩输出,48伏高功率驱动系统具有两个主要优点∶首先,由于功率翻倍,它可以回收的能量几乎是传统 48伏驱动系统的两倍。这意味着更多的电能可以"免费"用于各种节油驾驶功能从而进一步减少二氧化碳排放。

其次,48伏高功率驱动系统也可运用于纯电驱动,尤其是在A0级车和A级车上,时速可达60-80公里/小时。这种基于48伏驱动技术的性能表现,对于城市路况和越野路况的混合动力而言是一种特别经济实惠的解决方案,因为它在低压范围实现了目前仅能用高压混合动力实现的功能。此外,在传统的混合动力驾驶模式下,48伏高功率驱动系统还可以为内燃机提供更多助力,从而显著改善车辆的动态响应能力。

在未来的研发中,我们可以期待通过采用大容量电池和适当的充电技术来开发48伏插电式混合动力。从而使纯电动技术可以覆盖长距离的市区道路行驶,并大幅度降低二氧化碳排放和系统成本。 纬湃科技认为这项新技术在一次充电情况下可能实现纯电动驾驶30至50公里。

48伏高功率技术是纬湃科技的技术创新和锐意开拓的极佳体现∶该混动技术基于自带冷却回路的高度优化的永磁同步电机(PSM)。电机的转子和整个磁路能够产生高磁阻效应。电机控制器使用基于液冷功率电子器件的集成六相逆变器,并运用嵌入式PCB技术将功率组件集成到电路板的结构中。总而言之,这项技术造就了出色的功率密度,将功率电子器件的整体效率提高到90%以上。

 

48伏系统的经济实用性无疑将受到市场的青睐,然而高压混合动却没有这种起始优势。未来,高压解决方案在插电式混合动力汽车中能否获得成本优势将显得更加重要。只有解决这个问题,这类车型才能在市场上获得更好的销量。然而现当今的系统通常基于内燃机和变速器等现有技术,并以电驱动系统作为补充。 纬湃科技由此一体式设计了混合动力驱动系统,并开发了一种全新的解决方案∶ 将4速自动变速器和集成式高压电机组成新的混动专用变速箱。这种智能、紧凑的解决方案可以极大地简化变速箱并降低成本。

这种经济高效的插电式混合动力系统仅需四个挡位,并且在换档过程中既不需要机构件进行同步,也不需要额外的液压系统,更不需要离合器。启动和倒挡都由电动机完成。同时,通过高压起动发电机可以确保内燃机的高度同步以及快速便捷的启动。功能的重新分配节省了变速箱的机械部件、空间、重量和成本。因此,这套经济高效的插电式混合动力系统也适用于前驱横置的A级车(通常缺乏足够的安装空间)。在重量小于1.5吨的车辆中,这套插电式混合动力系统可以在WLTP循环中将二氧化碳排放降低至 50克/公里以下,如图2所示。

通过使用低成本汽油发动机(例如多点喷射技术)与高压电驱动技术将造就经济实惠又驾驶舒适的车辆,可以在日常出行中实现纯电动驾驶(WLTP循环下超过50公里),从而实现本地零排放。高性价比的插电式混合动力车解决方案在纯电动驾驶模式下时速可高达 130公里/小时,混合动力模式下时速高达160公里/小时。

新的插电式混合动力车解决方案是基于纬湃科技对整个动力总成系统的深刻认识和在电驱动方面的专业知识。尽管采用了简单的爪式离合器技术,借助电机优秀的动态响应同样能够实现舒适且安静的挡位切换。但这会需要开发者对电机控制系统有深厚的理解。凭借其高性价比的插电式混合动力技术,纬湃科技正为其电气化战略发展增添新的基石。

未来的高压架构将有助于提升驾驶期间和充电期间的系统效率。例如,可以通过使用碳化硅(SiC)技术提高逆变器的效率。如果以此方式将增加额外5%的储能用于汽车驱动,则意味着相同的电池容量可以延长其里程或同等的里程下降低电池成本-亦或两者兼而有之。

在为将来的纯电动车,(插电式)混合动力车和燃料电池车选择电驱动力总成时,如果能够系统地评估各种高压动力总成方案,以及讨论哪些需求对应多少成本,将有助于我们更好地选择真正适合并能够实现整车性能要求的技术解决方案。举例来说,借助于我们的全面的多标准体系评估,由单个需求出发的成本飞跃将变得更为透明。通过这种方式,我们将可以与主机厂客户一起决定,比如对某级别车一个特定的需求所带来的成本增加是否合理或者是否有更经济的系统替代方案。当所有可能性都已被考虑在内,这项多标准评估可以指出哪些结合了电子、功率电子、机电一体化和软件的技术解决方案可以满足客户对市场上特定车辆的要求,并为我们在未来开发的关键技术提供明确的方向。技术积淀与战略方法的完美结合使得纬湃科技具备应对未来的韧性。

 

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中国汽车工程学会:东岳鹏

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