今天小編分享的汽車經驗:徐向陽:未來的電驅動系統是高度集成化的系統,歡迎閲讀。
汽車評價:由汽車評價研究院、世界十佳電驅動系統評委會主辦的第三屆世界十佳電驅動系統與世界十佳電動車年度車型頒獎典禮暨世界電動汽車品牌成長論壇于 4 月 19 日在北京機械工業出版社舉行,專家學者、業界精英,圍繞電動汽車產業的發展現狀與未來展望展開深入讨論,共同尋找解決之道,以确保電動汽車產業能在挑戰中捕捉機遇,在變革中繼續健康成長。
在頒獎典禮上,北京航空航天大學交通科學與工程學院教授、院學術委員會主任、世界十佳電驅動評價評委會主席徐向陽發表主題致辭。
以下為徐向陽教授的發言全文:
北京航空航天大學交通科學與工程學院教授、院學術委員會主任、世界十佳電驅動評價評委會主席 徐向陽
尊敬的各位同行、業界的各位技術專家:
很高興參加第三屆世界十佳電驅動系統評價結果發布頒獎典禮。按照整個會議的要求,我接下來介紹本次評選的基本情況以及電驅動系統未來發展的情況。
十佳電驅動系統評價核心指标:領先性、重要性、市場性
2021 年,汽車評價研究院牽頭舉辦了第一屆世界十佳電驅動評價活動,這一年是純電動汽車爆發增長的第一年。過去幾年,新能源汽車、特别是純電動汽車得到了快速發展,電驅動評價活動也成功舉辦了三屆,希望通過這個活動推動行業發展,搭建行業交流的平台,并為消費者選車提供一個有價值的參考。
2023 年是電動汽車高速增長的一年,上百個車型如雨後春筍般進入市場,所以今年有 18 個車型進入評價決賽,是非常不容易的。入圍的 18 個車型非常具有代表性:既有合資企業,也有自主企業;既有新勢力,也有傳統造車勢力;既有 SUV,也有轎車;既有單電機的兩驅,也有雙電機的四驅。這些車型參與評價,基本覆蓋了市場上所有車型的類型。
本屆評選的核心指标是領先性、重要性和市場性,主觀評價和客觀評價相結合,專家通過試乘試駕對各項指标進行打分,經過多輪投票後形成最終結果。所以,每一個獲獎產品都得到了所有評委的認可。客觀評價主要是從技術先進性的角度來評價,包括總成的額定功率密度、扭矩密度、總成集成度、總成 CLTC 綜合效率、設計的先進性等。主觀評價包含電感或者説動力響應、中高速的加速性能、智能能量回收、電驅動總成品質以及支持智能網聯的一些相關的技術。
多合一電驅動系統正在快速入市
電驅動系統主要由電機、控制器和減速器組成,參與測評的電驅動核心構成就是 " 電機 + 電控 + 傳動系統 ",而電動化的發展核心就是動力驅動系統的電動化,電驅動技術已經成為新能源汽車企業的核心競争力。
中國自第十個五年計劃開始大力支持電動車發展,電驅動經過了三代產品發展:
第一代產品是分體式的電驅動系統,電機峰值功率 100 — 200kW,峰值轉速 10000 — 12000rpm,目前在國内市場仍然有 44% 的市場份額,主要集中在 A0 級車。
第二代產品是三合一電驅動系統,分為高壓三合一(DC/DC、車載充電器、配電箱高壓)和驅動三合一(電機、減速器、電機控制器),電機峰值功率 150 — 300kW 之間,峰值轉速可以達到 20000rpm,目前占據了 52% 的市場份額,主要集中在 A/B/C 級車型。
最新的第三代產品是多合一電驅動系統,通過進一步集成,将系統體積下降 20%,重量下降 15%,成本下降 10%,功率密度提高 20%,電機的峰值功率提升至 150 — 400kW 之間,峰值轉速可以達到 24000rpm。第三代產品的市場份額約為 4%,大部分第三代產品仍處于樣車階段,但是從最近的發展來看,越來越多的產品開始走向第三代多合一的電驅動系統。
雖然在市場上以上三種產品并存,但是第一代產品已經相對落後,沒有機會參與最後的評價。三合一電驅動系統則是當前電動汽車的主流,但是更高集成度的多合一電驅動系統正在快速占領市場,新發布的車型幾乎都搭載了多合一電驅動系統,這是一個大的趨勢。
電驅動發展下,傳動系統仍有研究發展的必要性
電驅動系統相對傳統動力系統而言,擁有更多優越的性能,比如結構更簡單、體積更小,可以達到更高的功率密度和扭矩密度,轉速範圍寬、輸出特性與汽車動力需求接近、可驅動可發電等,這導致齒輪傳動系統簡化了。但我認為,傳動系統仍然有研究的必要。比如乘用車型雖然不再需要多檔位,但在電驅動基礎上,需要更高的轉速和更好的 NVH 性能,所以從開發制造的角度來講,傳統系統的開發制造的技術難度提高。而商用車使用電驅動傳動,就需要 3 檔、4 檔甚至 6 檔的傳動機構才能夠滿足要求,所以在商用車上,傳動機構的技術難度提高,甚至可能需要全新構型,需要在機構設計理論和設計方法上有所突破。
未來電驅動系統三大趨勢:高度集成、高密度 / 高效率和新的驅動構型
電驅動的優點使純電動汽車可以實現單電機或多電機驅動,這使得電驅動系統既面臨着新的挑戰,同時帶來了新的機遇。電驅動未來的發展趨勢如下:
電驅動系統将高度集成化
電驅動将由現有的三合一、多合一繼續發展,将其他物理結構結合在一起,未來可能有八合一、10 合 1 甚至 11 合 1 的產品出現,這樣的集成有很大的優勢,比如減小安裝尺寸、減輕總成重量、減少線束布置和接口系統復雜度,提高可靠性等。
與此同時,高度集成化的電驅動會產生一些挑戰,比如功能協同、結構集成導致裝配、工藝、技術更為復雜,軸承、齒輪等組件需要更高的精度等級,制造門檻變高,此外也對減速器的結構提出更高的要求,需要更為緊湊的結構、更高效的冷卻潤滑系統等。
總之,高度集成化的電驅動系統,需要着重在一體化集成設計、集成化熱管理和高效冷卻潤滑三個方面創新。
電驅動系統向高功率密度、高扭矩密度、高轉速、高效率、低噪聲方向發展
根據《智能與新能源汽車路線圖 2.0》内規劃的目标,到 2035 年,電驅動系統的電機比功率、體積密度、扭矩、電機峰值效率、驅動電機轉速、噪聲等相對 2020 年推出路線圖時的技術指标有較大的提升和改善,所以行業在未來需要聚焦高速軸承、高線速度油封、高效低噪耐久齒輪、可靠冷卻潤滑等四個關鍵技術發展。
推動新的驅動構型的方案
行業不能只追求轉速的提高,還要做系統優化,對于更高性能的汽車要求,需要有高性能、重載多電機、多檔位的驅動設計方案,比如説在 2023 年上海車展時候 NSK、綠傳科技推出了兩檔電驅動系統。我相信,未來随着純電競争的加劇,兩檔化将會是一個發展趨勢。從單檔和兩檔驅動系統性能的比較來看,兩檔電驅動系統不僅降低能耗,動力性同時明顯提高,所以電驅動系統可以通過增加一個檔位達到非常好的高速要求和優秀的加速性能。
此外,在新驅動構型方案上,高校、車企都在推動輪邊、輪毂、角驅動等分布式驅動方案,這也是未來發展很重要的方向,但這需要有新的機構學理論和方法,需要有分布式控制技術,需要更高集成度和更復雜的耦合,才能夠輔佐行業将這種方案開發好。我認為分布式驅動可能是一個很重要的努力方向,也希望這種技術能夠早日在國内的電動汽車上實現。
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