網站首頁 > 新聞資訊 > 公司動態

電動車變速箱探討還未完!

2018/11/7 10:57:32 山東得普達電機股份有限公司 閱讀 195
    眾所周知在新能源純電動車的架構中,整車控制器VCU、電機控制器MCU和電池管理系統BMS是最重要的核心技術,對整車的動力性、經濟性、可靠性和安全性等有著重要影響,電機、電控、電池三大核心動力系統這塊還存在一定的技術制約,在鋪天蓋地的文章報道都是三大核心動力系統。唯一沒有提及的是機械自動變速系統,好象它沒有存在,只有一個減速箱,作不了文章。

    在中國汽車工程學會齒輪技術分會年會上,電動車自動變速器話題引起與會代表極大熱情,從理論上講,純電動汽車是不需要變速器的,僅需要固定速比的減速器。今天,越來越多的人意識到:電動車需要自動變速器。這是為什么?國內電動汽車生產商制造電動汽車,之所以沒有采用變速器,主要就是因為人們最初誤認為電動車不需要變速器。那么,在成本上不劃算;國內汽車自動變速器產業化還處在低水平,沒有合適的自動變速器可供選擇。因此,《純電動乘用車技術條件》沒有規定用自動變速器,更沒有規定能耗限值標準。固定速比減速器僅有一個擋位,讓電機常處在低效率區域,既浪費寶貴電池能量,又提高了對牽引電機的要求,還減少車輛續駛里程。如果配裝自動變速器,電機轉速就可以改變電機工作轉速,大幅度提高效率,節約電能,增加續駛里程,并且還可以在低速擋增加爬坡能力。

    北京航空航天大學交通科學與工程學院副院長徐向陽教授在接受記者采訪時說:“電動車多擋自動變速器有著廣闊的市場前景。”純電動乘用車的電動機低速扭矩很大,此時電機的效率極低,因此電動汽車在起步、加速和低速爬陡坡時耗電極大,還會使電動機發熱,在丘陵地帶、山城或擁堵的城市里使用電動汽車續航里程縮短很多。這就需要用變速箱來減小電動機發熱、減小能耗、增大續航里程、提高車輛動力性。如不需要提高動力性,可減小電動機功率而進一步節能、提高續航里程,還可簡化電動機的冷卻系統降低成本。但是電動汽車在低速起步或爬陡坡時,駕駛員不會感覺動力不足和能耗極大,因此純電動汽車需要的是自動變速箱。

    新浪搏客王華平99講到誰都知道延長續駛里程是電動汽車普及的關鍵,如果電動汽車安裝變速器,同樣的電池容量,續駛里程最起碼延長百分之三十以上。這個觀點,筆者在同幾個電動汽車生產廠家交流時得到了確認。比亞迪的秦,安裝了比亞迪自主研發的雙離合自動變速器,續駛效率提高明顯。按道理,電動汽車安裝變速器是好的,但卻沒有廠家去安裝呢?關鍵是沒有合適的變速器。


    如果只考慮電動汽車的加速性能一個電機就足夠,如果有一個更低的檔位,配合更好的輪胎,在起步時也可以達到高的多的加速度。所以一般認為電動車如果有一個3檔變速箱,對性能也會有顯著的改善,據說特斯拉也曾經考慮過配上這樣一個變速箱。不過呢,增加變速箱不僅僅增加成本,還會帶來額外的效率損失,即使是好的雙離合變速箱,傳動效率也只能做到90%多,而且還增加重量,這樣不但會降低動力,也會增加油耗。所以為了大多數人并不在意的極限性能而增加變速箱,似乎沒有什么必要。汽車構造是一個發動機串聯一個變速器,電動車按照這個思路去做行嗎?到此還沒有看到成功的案例,從現有的汽車變速器放進去,體積大了重了貴了,得不償失,沒有合適的只能一個固定速比的減速器頂著用。

    至于為了加速性能而采用多級變速,這個想法并不是那么容易實現,因為變速箱換擋時間會影響加速性能,換擋過程中動力會急劇降低,產生較大的換擋沖擊,這對整車的平順性和舒適性都會產生不良的影響。看看國產車的現狀就知道,造出合格的變速箱可比造出內燃機要難。電動車簡化機械結構是大勢所趨,已經砍掉的變速箱,要想加回去要有充足的論據才行。

    我們能不能按手機現況技術思路去做,手機的硬件是奔著多核心高低頻方向發展的。同時完美調用各種組合調動各個核心各種頻率控制功耗,并不是只一個高性能核心走天下。

    在電動車上我們不應該把電機和減速器分開,而應該把電機和減速器、電機控制器結合在一起,多一份套裝,或者是幾份套裝,那功能強大多了,性能也強多了。那重量能和價格不是貴多了?

    分析一下,例如比亞迪E6,電機功率90KW,若分為兩個50 KW、的電機合成為一個驅動,電機的總重量相差不多,兩個電機合成在一個減速器上,重量也只是有微少增加,再說電機控制器雖然多了電機,控制的電流卻少了很多。

    在這個理念上,發明了一個構思,在行星減速器上做文章,在太陽輪連接一臺A電機,將外圈齒輪活動起來連接另一臺B電機,在構造上兩臺電機可以分別得到不同的速比,再用電機控制器調用兩個電機,有個前提,電機沒有轉動時有剎車功能。在行星輪理論上、在同一個減速器上安裝了兩臺電機,它們分別有不同的速比,選用A電機時速比大,扭矩大,速度慢。選用B電機時速比小速度快,在選用電機時可以隨意,兩個電機快慢不同沒有互相牽連,兩個電機同時用速度是疊加的,扭矩是兩個電機輸出扭矩的平均值。

    在這個原理上,可以延伸到三個電機以上,按需要設置數量,而且要是有一個電機反轉(交流感應電機不適用)的話,輸出的轉速是疊減的,對于一些速度很慢又要增加扭矩的埸合非常適合,特別是SUV電動車、跑車。

    多檔位自動變速的應用,先從兩電機分析,比亞迪E6,電機功率90KW,若分為兩個50 KW、的電機合成為一個驅動,A電機可跑60 K m / H,B電機可跑90 K m / H,兩電機同時用可跑150 K m / H,①若承重大時用A電機加速,達40 K m / H時加B電機提速。本構造有一個特性兩個電機的開、關、停、轉速都不會牽連、制約,當A電機有一定速度但又不夠時B電機可以隨時加入提速中。②空載時可用B電機到中速。中低速只用單個電機可達到需要,只有高速和重載才兩電機同時用,從能耗上減小,續航里程多了。

    在整車的設計中,電壓的設定是重要一環,電動汽車的驅動電機功率很大,電壓都在三百伏以上,高電壓對線路的絕緣性能要求高,安全性降低,控制器制作的成本高,因為電子元件耐壓越高成本越高。所以對速度要求不大就選低電壓的,低速車就是釆用低電壓的,低速車可以高速奔跑嗎?答案是肯定的,那怕是低速車,只要把幾個電機合起來用,速度疊加起來就高了。將來,沒有高低速車之分,只有高低電壓車、配置之分了。

    同樣道理,輪轂也可以裝兩臺電機,性能同上,設計上要花多些心思。電控方面只要單選一和共用模式,電機的大小按需求設計,微型車、商用車、電動自行車、電動摩托車等都適用,特別是電動貨車,重載和輕載相差很大,更需要有檔位自動變速。

    采用叁個以上電機,制造上也很簡單,功率上分配要恰當。但控制器可能復雜多了,單選一控制時分別單用,共同模式可為AB、AC、BC、ABC肆項,一共七項,可以理解為七速,毎一項的速比不同。在使用上最關鍵是控制器,控制器做得簡單,駕駛就麻煩,還需要和整車控制器VCU和電池管理系統BMS控制器的系統配合,相互統籌,智能控制,使駕駛者容易操控。

    從能量回收方面,過去單電機要是電機速度過高,永磁同步電機在2300轉時,有900伏的電壓輸出,速度很高的話會對控制器嚴重的損害。本構造又有獨特一面,可以能量分配到兩個電機,它們的轉速就不會過高,高速時兩電機同時發電,中速時B電機發電,低速時A電機發電,以盡可能多地回收制動能量,本構造很簡單,能量回收率能有大幅提高,盡可能在高效區,而備免在低效區內,如何在這樣的系統約束條件下獲得最高能量回饋效率,同時確保制動安全性以及過程過渡的柔順性,是能量回饋控制策略的設計要點。用得好要靠先進的智能的控制器。

    在散熱方面,多電機比單一電機散熱效果明顯大得多,一個電機體積大,而多電機分散了體積,表面積反而大,散熱快。特別是降低溫度節能效果更好。

   若是在使用中,萬一某個電機發生故障,未有故障的電機還可以驅動車達到目的地。其實,還有好處的沒有發掘。這是該技術的完美之處。

    從這個角度看,整車控制器VCU、電機控制器MCU和電池管理系統BMS也要相應的改進,那電動車的彎道超車不是夢!
梦幻西游新区赚钱职业要求