02024年3月26日-28日，2024中國商用車論壇在湖北省十堰市舉辦。本屆論壇由中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)主辦，以“新步伐 新成效 新提高，助力商用車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”為主題，基于行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展要求、國家“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新需要，以創(chuàng)新促改革、促轉(zhuǎn)型、促發(fā)展，助力商用車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。其中，在3月28日下午舉辦的“主題論壇六：新產(chǎn)品、新技術(shù)助力商用車供應(yīng)鏈創(chuàng)新發(fā)展”上，上海電驅(qū)動(dòng)股份有限公司EV商用車研發(fā)總監(jiān)柳建新發(fā)表精彩演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)場發(fā)言實(shí)錄：
尊敬的羅秘書長，各位領(lǐng)導(dǎo)，各位同事，各位媒體朋友，大家下午好，我來自上海電驅(qū)動(dòng)股份有限公司，主要負(fù)責(zé)EV商用車的研發(fā)工作，作為系統(tǒng)供應(yīng)商，我今天分享題目是關(guān)于不同電驅(qū)系統(tǒng)在商用車領(lǐng)域的探索與實(shí)踐。
今天我的分享主要分以下三個(gè)方面，因?yàn)槲覀兪窍到y(tǒng)供應(yīng)商，所以接下來我們一起來聊一下商用車在電動(dòng)化的進(jìn)程中前世今生。
商用車因?yàn)檐囆头诸惙浅?fù)雜，有客車，卡車，卡車還分輕卡和中重卡，另外還有工程機(jī)械，在碳排放里面也占有較大比重。中國的商用車電動(dòng)化最早發(fā)力的是混合動(dòng)力客車，早期引領(lǐng)了商用車電動(dòng)化的發(fā)展，我個(gè)人認(rèn)為也交出了一份滿意的答卷，為整個(gè)行業(yè)輸送了很多優(yōu)秀人才，包括供應(yīng)鏈體系的建立。大概是從2016年開始，客車市場的混合動(dòng)力需求出現(xiàn)斷崖式下滑，純電動(dòng)迅速發(fā)展起來，到現(xiàn)在基本都是純電動(dòng)的需求?？偝上到y(tǒng)目前依然是直驅(qū)為主。后面考慮到降本，電機(jī)的高速化，電機(jī)和變速箱或者減速器的集成方案應(yīng)運(yùn)而生，不過更多是過渡方案?，F(xiàn)在的新項(xiàng)目以及未來的方向應(yīng)該還是電驅(qū)動(dòng)橋，一方面電機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)可以和乘用車結(jié)合，另外成本上也可以做到極致，主要的路線就是中央集中電驅(qū)橋和分布式橋驅(qū)路線。
講到卡車，微卡車型早期就是走的電驅(qū)橋技術(shù)路線，簧下質(zhì)量較輕，工況也比較好。輕卡早期走的是直驅(qū)的技術(shù)路線，隨著對(duì)成本要求越來越高，電機(jī)高速化的需求就比較迫切，所以高速單減有3年的生命周期。接下來這個(gè)車型的應(yīng)用一定是電驅(qū)橋，各主機(jī)廠以及系統(tǒng)廠家都在進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品開發(fā)。重卡車型，因?yàn)檎噰嵨槐容^重，路況比較復(fù)雜；包括一些環(huán)衛(wèi)車輛需求，包含上裝的應(yīng)用，取力裝置，目前主流均是AMT的動(dòng)力總成解決方案?；靹?dòng)路線目前市場主要是P2和增程系統(tǒng)，整體來講，主要還是電驅(qū)橋的路線為主。
另外一塊我想說一下工程機(jī)械，因?yàn)楝F(xiàn)在工程機(jī)械也有很多在做電動(dòng)化的項(xiàng)目，電動(dòng)叉車很早就在做電動(dòng)化，最早是48伏異步電機(jī)為主，現(xiàn)在為了提升車輛的整體性能，包括大噸位的叉車也在走電動(dòng)化，所以永磁同步電機(jī)的需求及設(shè)計(jì)開發(fā)就有了需求，我們現(xiàn)在也在做這一塊的研究。關(guān)于挖掘機(jī)和裝載機(jī)我們也有在做電動(dòng)化的產(chǎn)品開發(fā)，而且是基于800V的高壓設(shè)計(jì)。整車的系統(tǒng)架構(gòu)可能會(huì)有一些是油改電，直接替換原來的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，液壓部分不進(jìn)行調(diào)整。現(xiàn)在基于全新的設(shè)計(jì)開發(fā)做整體的解決方案，液壓上裝部分和行走部分分開進(jìn)行設(shè)計(jì)，同步考慮能量回收的可行性。另外我想說一下混動(dòng)系統(tǒng)在工程機(jī)械里面的應(yīng)用，它的一個(gè)優(yōu)勢(shì)可以把發(fā)動(dòng)機(jī)小型化，然后再加上一個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)的位置是P1位置，但是電機(jī)兩端輸出，然后根據(jù)車輛在不同的工況中的應(yīng)用進(jìn)行能量分配，并執(zhí)行發(fā)電或者助力的控制策略。
接下來大家可以看一下，我們提到了很多乘用車的平臺(tái)產(chǎn)品，乘用車總成系統(tǒng)的主流功率需求與輕卡車型，8米以下客車需求基本是一致的，這也就是為什么說乘用車，商用車可以共平臺(tái)開發(fā)的一個(gè)前提基礎(chǔ)。
接下來我來分享一些典型總成系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用，剛才提到低速大扭矩的電機(jī)，目前在客車和工程機(jī)械里面還是有比較廣泛的應(yīng)用，包括我們現(xiàn)在做的很多出口的項(xiàng)目，還是采用低速大扭矩電機(jī)系統(tǒng)。不過現(xiàn)在需要做更加細(xì)致的研究，比如說針對(duì)不同的車型，以及不同的應(yīng)用工況，重點(diǎn)分析電機(jī)系統(tǒng)在實(shí)際道路中的應(yīng)用，分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用工況中哪些工作點(diǎn)占比更高，能量分布占比更大，我們需要重點(diǎn)優(yōu)化。就像大家所看到的這些泡泡比較大的區(qū)間，其實(shí)就是整個(gè)在實(shí)際工況中的能量占比更大，那這些點(diǎn)就是我們優(yōu)化的空間。然后就是密封以及軸電流帶來的軸承電蝕問題，我們做了很多研究和解決辦法。下圖展示的就是我們現(xiàn)在的一些主流低速大扭矩的電機(jī)系統(tǒng)。
然后我們看一下高速電機(jī)，因?yàn)閯偛盘岬搅撕芏喔咚匐姍C(jī)的開發(fā)是乘商共用，比如我們的扁線電機(jī)系統(tǒng)開發(fā)，180平臺(tái)，220平臺(tái)都是借用集團(tuán)乘用車的平臺(tái)開發(fā)。優(yōu)勢(shì)之一就是更優(yōu)的極槽配合，系統(tǒng)效率更高，減少接口類型，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，然后同樣一款電機(jī)平臺(tái)搭載高速單減系統(tǒng)和電驅(qū)橋。下圖是我們的主流的扁線電機(jī)平臺(tái)產(chǎn)品，主要應(yīng)用于橋驅(qū)。主要是應(yīng)用在輕卡車型。
剛才很多次提到了橋驅(qū)，包括很多專家提到電驅(qū)橋的技術(shù)路線，這里針對(duì)橋驅(qū)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)做一個(gè)簡單說明，這是這個(gè)是一個(gè)輕卡車型，采用直驅(qū)或者高速單減系統(tǒng)布置，大家可以看到中間有一根比較長的傳動(dòng)軸，整個(gè)電池的布置基本都是在車輛兩側(cè)，如果發(fā)生碰撞，這個(gè)位置就比較不安全，而且電池的裝機(jī)量也會(huì)受到空間的限制。采用電驅(qū)橋的路線后，取消這些懸置安裝，取消傳動(dòng)軸，一個(gè)是節(jié)省了成本，再一個(gè)是中間傳動(dòng)軸掉以后，整個(gè)電池的布置空間就靈活很多。原來的傳統(tǒng)車橋大多使用單級(jí)散齒輪的方式，對(duì)于車輛回饋扭矩是有限制的，比如說峰值扭矩400Nm的電機(jī)系統(tǒng)，但是對(duì)于橋來說可能不允許，可能就會(huì)造成能量的浪費(fèi)。電驅(qū)橋會(huì)對(duì)齒輪進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)開發(fā)，大多采用單級(jí)圓柱齒輪，這個(gè)效率會(huì)增加，電機(jī)的回饋扭矩一般也不會(huì)受到限制。
同樣是電驅(qū)橋的高速系統(tǒng)的應(yīng)用，行業(yè)也不斷在追求包括成本，重量，效率等方面的極致設(shè)計(jì)。對(duì)于總成系統(tǒng)廠家來說，因?yàn)槲覀儗Ｗ㈦姍C(jī)和電控開發(fā)，所以整個(gè)橋驅(qū)的路線有很多演變的過程，現(xiàn)在所展示的是我們正在開發(fā)的二合一系統(tǒng)，電機(jī)和電控集成在一起，安裝在橋上。當(dāng)然，考慮到簧下的振動(dòng)沖擊，目前3.5噸及以下車型采用這種方式較多，針對(duì)比較大的噸位，尤其是中重卡，簧下質(zhì)量較大，對(duì)于控制器來講是這個(gè)設(shè)計(jì)邊界比較不友好，還有很多實(shí)車的研究工作需要做。
重卡總成系統(tǒng)，我們現(xiàn)在采用的是445平臺(tái)開發(fā)，共平臺(tái)設(shè)計(jì)，包括純電，混動(dòng)系統(tǒng)用電機(jī)系統(tǒng)。尤其是增程器系統(tǒng)，包括集成式二合一增程器，我們也在同步進(jìn)行研究及設(shè)計(jì)開發(fā)工作?？紤]到柴油機(jī)的振動(dòng)比較大，我們會(huì)和客戶進(jìn)行很多的實(shí)車研究及數(shù)據(jù)采集分析，把這個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)工作做細(xì)。
接下來，因?yàn)闀r(shí)間比較緊張，接下來的內(nèi)容我快一點(diǎn)講一下。我們之前做了很多的多電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究。我們當(dāng)時(shí)做的一個(gè)研究是基于同步電機(jī)和異步電機(jī)的集成高速減速器的設(shè)計(jì)開發(fā)。雙電機(jī)系統(tǒng)因?yàn)椴捎酶咚匐姍C(jī)系統(tǒng)，所以整個(gè)成本和重量是有優(yōu)勢(shì)的。另外因?yàn)槭请p電機(jī)的系統(tǒng)，當(dāng)一個(gè)電機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，另外一個(gè)電機(jī)可以正常工作，實(shí)現(xiàn)比較好的跛行模式。實(shí)際工作中，可以選擇單電機(jī)工作，也可以選擇雙電機(jī)共同工作，根據(jù)實(shí)際工況達(dá)到更好的系統(tǒng)綜合效率。下面是我們所做的一個(gè)分析，針對(duì)雙電機(jī)如何進(jìn)行扭矩分配，我們根據(jù)整車的需求，駕駛員模型，進(jìn)行循環(huán)尋優(yōu)算法，找到綜合效率最優(yōu)下的扭矩分布。初步的數(shù)據(jù)分析結(jié)果是異步機(jī)因?yàn)樵诟咚贄l件下的效率較好。尤其是沒有離合分離裝置下，無弱磁損耗，所以綜合表現(xiàn)會(huì)好一些，如果較多的工況是低速工況，永磁機(jī)的效率更優(yōu)。
關(guān)于混合動(dòng)力系統(tǒng)，有串聯(lián)，并聯(lián)，混聯(lián)，其實(shí)我認(rèn)為具體哪種系統(tǒng)更好，其實(shí)很難下結(jié)論，每個(gè)系統(tǒng)都有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，關(guān)鍵是找到適合用戶，適用實(shí)際應(yīng)用工況的路線，更多是從TCO全生命周期成本出發(fā)，不僅購車成本低，實(shí)際的運(yùn)營成本也有優(yōu)勢(shì)，包括售后服務(wù)等。
前期我們做了客車上面應(yīng)用的雙電機(jī)雙行星排混合動(dòng)力系統(tǒng)，因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，不做詳細(xì)講解。主要就是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩雙解耦，所以效率會(huì)比較高。另外就是通過行星排實(shí)現(xiàn)ECVT無級(jí)變速，平順性比較好；迭代方式也是比較多的，雙排構(gòu)型里面可以增加不同的離合或者鎖止機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)行模式，有些重卡混動(dòng)的研究也在采用這種方式。
最后簡單介紹一下我們公司，大洋電機(jī)的業(yè)務(wù)主要是兩塊，家電一部分業(yè)務(wù)，車輛事業(yè)集團(tuán)一部分業(yè)務(wù)，車輛事業(yè)集團(tuán)以上海電驅(qū)動(dòng)股份為主體，還包括佩特來，杰諾瑞等。這頁展示的是我們?cè)谲囕v上面的相關(guān)產(chǎn)品，包括傳統(tǒng)的起發(fā)電機(jī)，新能源車輛相關(guān)的純電動(dòng)系統(tǒng)，混動(dòng)系統(tǒng)，插電式混動(dòng)系統(tǒng)等，都是包括乘用車應(yīng)用以及商用車應(yīng)用。這頁展示的是我們的生產(chǎn)制造工廠，主要是包括十堰工廠，濰坊工廠，上海工廠，蕪湖工廠，還有重慶在建工廠，印度合資工廠等。這是我們的一些測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)。這是我們的主要產(chǎn)品以及應(yīng)用，包括乘用車的總成系統(tǒng)以及商用車的總成系統(tǒng)。這是我們主要的一些客戶。
以上就是我匯報(bào)的內(nèi)容，謝謝大家。
（注：本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）
