今天小编分享的汽车经验:徐向阳:未来的电驱动系统是高度集成化的系统,欢迎阅读。
汽车评价:由汽车评价研究院、世界十佳电驱动系统评委会主办的第三届世界十佳电驱动系统与世界十佳电动车年度车型颁奖典礼暨世界电动汽车品牌成长论坛于 4 月 19 日在北京机械工业出版社举行,专家学者、业界精英,围绕电动汽车产业的发展现状与未来展望展开深入讨论,共同寻找解决之道,以确保电动汽车产业能在挑战中捕捉机遇,在变革中继续健康成长。
在颁奖典礼上,北京航空航天大学交通科学与工程学院教授、院学术委员会主任、世界十佳电驱动评价评委会主席徐向阳发表主题致辞。
以下为徐向阳教授的发言全文:
北京航空航天大学交通科学与工程学院教授、院学术委员会主任、世界十佳电驱动评价评委会主席 徐向阳
尊敬的各位同行、业界的各位技术专家:
很高兴参加第三届世界十佳电驱动系统评价结果发布颁奖典礼。按照整个会议的要求,我接下来介绍本次评选的基本情况以及电驱动系统未来发展的情况。
十佳电驱动系统评价核心指标:领先性、重要性、市场性
2021 年,汽车评价研究院牵头举办了第一届世界十佳电驱动评价活动,这一年是纯电动汽车爆发增长的第一年。过去几年,新能源汽车、特别是纯电动汽车得到了快速发展,电驱动评价活动也成功举办了三届,希望通过这个活动推动行业发展,搭建行业交流的平台,并为消费者选车提供一个有价值的参考。
2023 年是电动汽车高速增长的一年,上百个车型如雨后春笋般进入市场,所以今年有 18 个车型进入评价决赛,是非常不容易的。入围的 18 个车型非常具有代表性:既有合资企业,也有自主企业;既有新势力,也有传统造车势力;既有 SUV,也有轿车;既有单电机的两驱,也有双电机的四驱。这些车型参与评价,基本覆盖了市场上所有车型的类型。
本届评选的核心指标是领先性、重要性和市场性,主观评价和客观评价相结合,专家通过试乘试驾对各项指标进行打分,经过多轮投票后形成最终结果。所以,每一个获奖产品都得到了所有评委的认可。客观评价主要是从技术先进性的角度来评价,包括总成的额定功率密度、扭矩密度、总成集成度、总成 CLTC 综合效率、设计的先进性等。主观评价包含电感或者说动力响应、中高速的加速性能、智能能量回收、电驱动总成品质以及支持智能网联的一些相关的技术。
多合一电驱动系统正在快速入市
电驱动系统主要由电机、控制器和减速器组成,参与测评的电驱动核心构成就是 " 电机 + 电控 + 传动系统 ",而电动化的发展核心就是动力驱动系统的电动化,电驱动技术已经成为新能源汽车企业的核心竞争力。
中国自第十个五年计划开始大力支持电动车发展,电驱动经过了三代产品发展:
第一代产品是分体式的电驱动系统,电机峰值功率 100 — 200kW,峰值转速 10000 — 12000rpm,目前在国内市场仍然有 44% 的市场份额,主要集中在 A0 级车。
第二代产品是三合一电驱动系统,分为高压三合一(DC/DC、车载充电器、配电箱高压)和驱动三合一(电机、减速器、电机控制器),电机峰值功率 150 — 300kW 之间,峰值转速可以达到 20000rpm,目前占据了 52% 的市场份额,主要集中在 A/B/C 级车型。
最新的第三代产品是多合一电驱动系统,通过进一步集成,将系统体积下降 20%,重量下降 15%,成本下降 10%,功率密度提高 20%,电机的峰值功率提升至 150 — 400kW 之间,峰值转速可以达到 24000rpm。第三代产品的市场份额约为 4%,大部分第三代产品仍处于样车阶段,但是从最近的发展来看,越来越多的产品开始走向第三代多合一的电驱动系统。
虽然在市场上以上三种产品并存,但是第一代产品已经相对落后,没有机会参与最后的评价。三合一电驱动系统则是当前电动汽车的主流,但是更高集成度的多合一电驱动系统正在快速占领市场,新发布的车型几乎都搭载了多合一电驱动系统,这是一个大的趋势。
电驱动发展下,传动系统仍有研究发展的必要性
电驱动系统相对传统动力系统而言,拥有更多优越的性能,比如结构更简单、体积更小,可以达到更高的功率密度和扭矩密度,转速范围宽、输出特性与汽车动力需求接近、可驱动可发电等,这导致齿轮传动系统简化了。但我认为,传动系统仍然有研究的必要。比如乘用车型虽然不再需要多档位,但在电驱动基础上,需要更高的转速和更好的 NVH 性能,所以从开发制造的角度来讲,传统系统的开发制造的技术难度提高。而商用车使用电驱动传动,就需要 3 档、4 档甚至 6 档的传动机构才能够满足要求,所以在商用车上,传动机构的技术难度提高,甚至可能需要全新构型,需要在机构设计理论和设计方法上有所突破。
未来电驱动系统三大趋势:高度集成、高密度 / 高效率和新的驱动构型
电驱动的优点使纯电动汽车可以实现单电机或多电机驱动,这使得电驱动系统既面临着新的挑战,同时带来了新的机遇。电驱动未来的发展趋势如下:
电驱动系统将高度集成化
电驱动将由现有的三合一、多合一继续发展,将其他物理结构结合在一起,未来可能有八合一、10 合 1 甚至 11 合 1 的产品出现,这样的集成有很大的优势,比如减小安装尺寸、减轻总成重量、减少线束布置和接口系统复杂度,提高可靠性等。
与此同时,高度集成化的电驱动会产生一些挑战,比如功能协同、结构集成导致装配、工艺、技术更为复杂,轴承、齿轮等组件需要更高的精度等级,制造门槛变高,此外也对减速器的结构提出更高的要求,需要更为紧凑的结构、更高效的冷却润滑系统等。
总之,高度集成化的电驱动系统,需要着重在一体化集成设计、集成化热管理和高效冷却润滑三个方面创新。
电驱动系统向高功率密度、高扭矩密度、高转速、高效率、低噪声方向发展
根据《智能与新能源汽车路线图 2.0》内规划的目标,到 2035 年,电驱动系统的电机比功率、体积密度、扭矩、电机峰值效率、驱动电机转速、噪声等相对 2020 年推出路线图时的技术指标有较大的提升和改善,所以行业在未来需要聚焦高速轴承、高线速度油封、高效低噪耐久齿轮、可靠冷却润滑等四个关键技术发展。
推动新的驱动构型的方案
行业不能只追求转速的提高,还要做系统优化,对于更高性能的汽车要求,需要有高性能、重载多电机、多档位的驱动设计方案,比如说在 2023 年上海车展时候 NSK、绿传科技推出了两档电驱动系统。我相信,未来随着纯电竞争的加剧,两档化将会是一个发展趋势。从单档和两档驱动系统性能的比较来看,两档电驱动系统不仅降低能耗,动力性同时明显提高,所以电驱动系统可以通过增加一个档位达到非常好的高速要求和优秀的加速性能。
此外,在新驱动构型方案上,高校、车企都在推动轮边、轮毂、角驱动等分布式驱动方案,这也是未来发展很重要的方向,但这需要有新的机构学理论和方法,需要有分布式控制技术,需要更高集成度和更复杂的耦合,才能够辅佐行业将这种方案开发好。我认为分布式驱动可能是一个很重要的努力方向,也希望这种技术能够早日在国内的电动汽车上实现。
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