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2017年10月29星期日
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汽车电动化催生驱动系统多样化

结构更密 成本更优 性能更高

□ 本报记者 甘文嘉

电动化是汽车行业发展趋势,电动化的核心在于驱动系统。随着汽车电动化的不断发展,未来汽车的驱动方式将发生巨大的变化。根据最新预测显示,到2030年,采用纯电驱动系统的车型在所有新车中所占的比例将达到30%,仅配备内燃机的车型将占30%,其余40%则为混合动力汽车。采用电动化动力总成系统的车型数量在未来几年内将持续增加。

10月18日,华域汽车与麦格纳签署华域麦格纳电驱动系统有限公司合资合同等相关协议。华域麦格纳将生产新能源汽车电驱动系统总成产品,该类产品主要通过一体化集成驱动电机、变速器、控制器等,实现对现有传统汽车内燃机发动机和变速箱的替代。同日,在2017中国国际节能与新能源汽车展览会上,舍弗勒重点展示了一款以轮毂电机为动力系统的纯电动车。在9月27日举行的第六届国际CTI中国论坛上,电力驱动技术成为论坛的主题与核心。而在之前的2017年法兰克福国际车展(IAA)上,各大汽车零部件公司纷纷展出未来几年内汽车动力电动化发展的高新技术及应用。种种迹象表明,创新驱动技术将成为“兵家”必争之地。

电桥:结构紧凑

众所周知,拥有更强劲的电池就能进一步提升电动车的续航里程。那么,一个全新的动力总成系统是否也能发挥类似的作用?对于电动车和混合动力车的动力总成而言,电桥是一种结构紧凑、成本优化的方案,它将电机、逆变器和变速器紧凑集成,以直接驱动车轴。这样的集成设计既降低了驱动系统的复杂性,又使动力总成系统不仅变得更加高效,价格也更为经济。该产品的高效性得益于两个方面的优化,一是电机和电力电子器件的不断完善,二是减少了高压线束、接插件、冷却装置等部件的使用数量。简而言之,在相同电池容量下可实现更高的续航里程。

此外,电桥的另一个优点在于其广泛的适用性。客户只需要确定所需的性能、扭矩和安装空间,供应商就能根据客户提供的参数对动力总成系统的其余部分进行技术优化。这样一来,一套完整的定制化动力总成系统就能直接对接到汽车制造商的流水线上,缩短了整车制造商的开发周期。

大陆集团开发的纯电驱动系统结构紧凑、动力强劲,输出功率高达150kW,重量仅为75千克,可支持300kW功率的发动机。该电驱系统高度集成,可适用于经济型或豪华型车型中,尤其适用于市场需求较大的中型轿车。该新型电驱系统将在2019年投入中国市场。

48V系统:成本经济

48V系统可避免高电压系统带来的高成本以及12V电源的功率限制。相较于高压系统,48V系统所需要的电气和电子部件的成本要低得多,并且电池可设计成更小的容量。此项混合动力技术的核心为一台高效电机,它配备了新型电子元件,系统输出从12V提升至48V,使电机驱动功率比原先增强了四倍。

法雷奥在IAA上重点展出的混合动力系统将传统内燃机与低压(48V)电动机相结合,并能够与目前生产的各类车辆兼容。作为法雷奥轻度混合动力技术,48V动力总成系统能够从刹车和减速中回收能量,并将其储存在电池内,然后再为车辆提供动力。这款起发电一体机最多可降低10%的燃料消耗量和二氧化碳排放。

博世预计,到2025年,大约有1500万辆48V混合动力车将行驶在道路上。其中,48V电池市场需求量大,尤其受中国制造商青睐。48V电池作为主要组成部分,与能量回收系统以及DC-DC交换器一起构成了48V系统。这种电池能收集制动时产生的能量,将它传送给电机,供车辆的电力系统使用。博世的这款创新的48V电池凭借标准化设计方案,便于快速集成到新车型中,帮助现有汽车制造商缩短开发周期,节约成本。这款锂离子电池预计将于2018年年底开始量产。

轮毂电机:终极驱动方式

未来,汽车将拥有多种驱动技术,而对纯电驱动的车辆来说,最适合的方式是将驱动系统集成到车桥或车轮中。轮毂电机因具有高效节能、小型紧凑等优点,被视为未来汽车的终极驱动方式。但是,轮毂电机目前依然处于前期开发阶段。

该系统将电机、功率电子部件、制动器和冷却系统都集成在轮辋内,有效释放了发动机等传动动力总成占有的车身空间。在2017中国国际节能与新能源汽车展览会上,舍弗勒重点展示了一款以轮毂电机为动力系统的纯电动车。在该电动车上,舍弗勒的轮毂电机驱动系统位于车辆后轮,以实现后轮驱动,包括电机及减速机构等在内的所有部件完全集成在14英寸的轮辋内。车辆后轮采用扭矩矢量控制,大大提高了车辆的动态性能。此外,电机与机械的联合制动还提升了驾驶的安全性及可靠性。在采用原车动力电池的基础上,该车拥有较长的纯电续航里程,最高车速可达130km/h,满足城市化交通需求。“轮毂电机驱动系统在空间利用、可操作性、驱动动力以及安全性等方面具有独特的优势,非常适用于高人口密度的大城市交通车辆,尤其在未来自动驾驶应用中,轮毂电机将发挥不可小觑的作用。”舍弗勒大中华区汽车事业部研发部副总裁苏辉表示。

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