豪華車(chē)型峰值功率在300KW以上,百公里加速5S左右,最高車(chē)速180Km/h左右;主流經(jīng)濟(jì)車(chē)型峰值功率在100KW左右,百公里加速10S左右,最高車(chē)速150Km/h左右。
1、高功率密度
高功率密度可提高整車(chē)?yán)m(xù)航里程,需減小電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)空間尺寸和重量;
反拖充電時(shí)反齒面載荷增加;高速旋轉(zhuǎn)下發(fā)生齒輪膠合失效的風(fēng)險(xiǎn)增加;
高轉(zhuǎn)速下,由于動(dòng)態(tài)效應(yīng)(共振)導(dǎo)致載荷增加的風(fēng)險(xiǎn);
軸承和齒輪都很有可能需要更高的精度等級(jí),但對(duì)應(yīng)的就是更高的成本。
2、高轉(zhuǎn)速
新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)高速化,可以在保持體積重量不變時(shí)提高功率,進(jìn)而提升汽車(chē)動(dòng)力性;或者保持同樣功率和動(dòng)力性,同時(shí)可以縮小電機(jī)體積,降低成本。
以BYD秦EV/120kW電機(jī)為例,轉(zhuǎn)速由14000rpm提升到20000rpm:體積減小24%、重量減小26.5%、成本降低26%。
高速電機(jī)存在的幾個(gè)問(wèn)題:
(1)高速帶來(lái)的轉(zhuǎn)子離心力大,需要更高的轉(zhuǎn)子強(qiáng)度,可以通過(guò)低鐵損硅鋼片(降低厚度)和高強(qiáng)度硅鋼材料解決;
(2)高速軸承和高轉(zhuǎn)速油封的選擇、對(duì)動(dòng)平衡要求更高,工藝裝配要求更高;
(3)高速帶來(lái)的鐵損增加和繞組渦流損耗、電頻率增大,電流位移和趨膚效應(yīng);
(4)激振頻率高,NVH惡化,需要在電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電機(jī)控制等方面綜合考慮。
(5)控制方面,開(kāi)關(guān)頻率增加,IGBT損耗增加,可以通過(guò)應(yīng)用SiC、DSP升級(jí)和更新算法等方法解決;
(6)高轉(zhuǎn)速的標(biāo)定測(cè)試臺(tái)架資源受限。
3、高效率
(1)提高電機(jī)效率:硅鋼片選型、繞線方法、永磁體布置方式;
(2)提高電控效率:IGBT選型、載波頻率;
(3)提高減速器效率:速比選擇、潤(rùn)滑油選型及油量、軸承選型。
以速比匹配為例,需考慮多個(gè)工況進(jìn)行選擇:
4、NVH性能
沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)噪聲掩蓋齒輪噪音,電動(dòng)車(chē)對(duì)齒輪噪音容忍度更低;
電機(jī)本身會(huì)產(chǎn)生激勵(lì)導(dǎo)致噪音;
在反拖充電過(guò)程中,反齒面會(huì)完全受載;
潛在的齒輪嘯叫風(fēng)險(xiǎn),這是在高轉(zhuǎn)速以及對(duì)應(yīng)的頻率范圍內(nèi),輪齒嚙合頻率激勵(lì)所導(dǎo)致的;
高轉(zhuǎn)速導(dǎo)致高頻嘯叫,人耳朵對(duì)2-5kHz的聲音很敏感;
需對(duì)系統(tǒng)模態(tài)響應(yīng)進(jìn)行精細(xì)控制以避免共振。
5、EV兩擋優(yōu)勢(shì)
以BYD秦EV為例,在原車(chē)120kW電機(jī)基礎(chǔ)上,匹配兩檔進(jìn)行計(jì)算:
NEDC工況下,整車(chē)能耗可降低2.5%:
EUDC工況下,整車(chē)能耗可降低3.5%:
調(diào)節(jié)電機(jī)工作點(diǎn),提高電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總效率。
6、EV兩擋技術(shù)方案
AMT構(gòu)型:結(jié)構(gòu)緊湊、性價(jià)比高:
AT構(gòu)型:換擋品質(zhì)高、無(wú)動(dòng)力中斷:
無(wú)離合器、無(wú)同步器的電驅(qū)動(dòng)機(jī)械變速器(EMT)構(gòu)型——成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便
EMT系統(tǒng)的“無(wú)沖擊換檔”控制性能——消除“打齒”,延長(zhǎng)使用壽命;消除換檔噪聲,改善舒適性;極短動(dòng)力中斷時(shí)間,提升整車(chē)加速能力
責(zé)任編輯:彭菁
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原文標(biāo)題:電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)
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