作者:吳慶國 一.國內新能源汽車發展概況 1.1 國內新能源汽車市場銷量 2018年全年中國新能源汽車產銷分別完成127萬輛和125.6萬輛,比上年同期分別增長59.9%和61.7%。 其中純電動商用車產銷分別完成19.4萬輛和19.6萬輛,產銷量比上年同期分別增長3%和6.3%;插電式混合動力商用車產銷均完成0.6萬輛,比上年同期均下降58%。 2019年1月份新能源商用車產銷分別完成0.9萬輛和1.1萬輛,比上年同期分別增長90.1%和135.1%。 1.2 國內新能源汽車市場結構 純電動汽車產銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛,比上年同期分別增長47.9%和50.8%。 插電式混合動力汽車產銷分別完成28.3萬輛和27.1萬輛,比上年同期分別增長122%和118%。 從銷量數據上看,純電動汽車仍是目前市場上主流技術路線,其占比達78%,比去年的76%有所提升。 但插電式混合動力汽車銷量增幅更為可觀,后勁十足。 1.3 商用車技術路線分析 雖然2018年插電式混合動力汽車產銷兩旺,分別完成28.3萬輛和27.1萬輛,比上年同期分別增長122%和118%,但與之形成鮮明對比的是插電式混合動力商用車全年產銷僅為0.6萬輛,比2017年下降58%,慘淡至極。 2018年純電動商用車則以產銷分別完成19.4萬輛和19.6萬輛,保持穩定增長。 根據市場的需求趨勢,純電動商用車在未來幾年仍將是主流的技術路線。 二. 純電動商用車電驅動系統現狀及發展趨勢 2.1 純電動商用車電驅動系統布置形式 中心式驅動-電機縱置
中心式驅動-電機橫置
中心式驅動-集成電驅動橋
分布式驅動-輪邊電機驅動橋
分布式驅動-輪轂電機驅動橋
2.2 中心式驅動布置方案解析 項目:單電機集成減速器縱置 圖片: 開發方案:驅動電機與變速器集成,替代原車發動機和變速箱,發揮電機的高速優勢。 廠商:絕大多數整車廠,適用幾乎所有改制車型 特點:
項目:電機集成減速器橫置 圖片: 開發方案:電機與減速機集成一體,通過懸置支架布置在后軸,通過雙半軸進行動力傳輸。 廠商:北汽新能源、一汽吉林輕型汽車廠 特點:
項目:垂直軸電驅橋 圖片: 開發方案:驅動電機與驅動橋以垂直的角度進行連接傳動 廠商:美馳、AxleTech 特點:
項目:平行軸電驅橋 圖片: 開發方案:電機與驅動橋呈平行狀態布置,電機多偏置。適用于舒適性要求低的物流車型。 廠商:東銘車橋、東風德納、漢德車橋 特點:
項目:同軸電驅橋 圖片: 開發方案:電機與驅動橋同軸集成布置,占用空間小,多用于輕載商用車型。 廠商:采埃孚、比亞迪、德納、美馳 特點:
2.3 中心式驅動系統發展趨勢
單電機集成減速器縱置
電機集成減速器橫置1
電機集成減速器橫置2
平行軸/同軸/垂直軸電驅橋
2.4 電動箱式物流車布置方案對比分析 中心式電機縱置布置方案:
電驅動橋布置方案: 高速永磁同步電機與2擋變速箱直接集成在驅動橋上,安裝簡單方便。與左側布置方案相比較,零件減少11種,重量降低約33kg,估算單車裝車成本可降低2000多元。(以總重2.35t的電動箱式物流車為例)
2.5 電動輕卡車型布置方案對比分析 中心式電機縱置布置方案:
電驅動橋布置方案:
2.6 分布式式驅動布置方案解析 輪邊電機橋
輪轂電機橋
2.7 分布式電驅動系統布置方案對比 輪邊電機驅動橋:驅動橋總成通過四處空氣懸架與車身連接;長江新能源、比亞迪、漢德車橋、方盛車橋均開發出了輪邊電驅動橋產品;這種結構常應用于純電動重卡和公交等車型。 ZF AVE130 輪邊電機驅動橋:
輪轂電機驅動橋:驅動電機和減速機集成在車輪輪轂內部空間。布置方式與輪邊電機驅動橋相同。 ZA wheel 輪轂電機驅動橋:
2.8 輪轂電機技術優缺點分析 輪轂電機的技術優點:
輪轂電機的技術缺點:
三. 新能源商用車電控系統現狀及發展趨勢 3.1電控系統的發展趨勢和范例 單電機控制器 出于成本考慮,商用車電機控制器多采用的是引線鍵合、單面冷卻的第一代IGBT。商用車對功率密度的要求沒有乘用車那么嚴格,產品的功率密度普遍偏低,但價格卻便宜很多,主要是IGBT模塊節省出的費用。 吉泰科、匯川、藍海華騰、英威騰等是非車企電驅動系統供應商中比較知名的。2018年吉泰科售出了約三萬套電機控制器,約占新能源商用車市場約15%的市場份額。吉泰科的控制器產品做工很扎實,工程美學做得很贊,很有肌肉感。 當然這么漂亮的殼子,成本也是不菲的,銷售端的價格壓力可想而知。目前看商用車電控系統的發展趨勢是:MCU大哥,帶著一群小弟(DC/DC、PDU、OBC……)住在一個大房子里比較吃香;與電機集成的方案不是主流。 多合一電控系統 多合一控制器標配:電機控制器、DC/DC; 選配:高壓配電箱(PDU)、空調控制器、整車控制器(VCU)、DC/AC、車載充電機(OBC)、油泵控制器等。 根據整車廠的需求可定制組裝,下圖是一款5合1組合電機控制器,包括:MCU DC/AC*2 DC/DC PDU等。 四. 插電式混合動力商用車電驅動系統現狀 精進電動雙電機混動方案介紹 由于受國家補貼政策的影響,插電式混合動力商用車在2018年的市場表現并不如插電式混合動力乘用車市場那般春風得意,但作為一種成熟的技術路線之一,在此應有一席之地。套用一句古話:“瓦井也有翻身日,一舉成名天下知”,說不準未來的某一天,插電式混動商用車也會迎來自己的“春天” 。 由于筆者對插電式混動商用車領域接觸不多,素材有限,下面只簡單介紹一下筆者前東家“精進電動”的雙電機混聯方案。 該系統由ISG發電機 干式電磁離合器 驅動電機 電磁換擋兩擋自動變速器(選裝)組成,精進電動最具創新性的貢獻莫過于將電磁操作引進到離合器和變速器之中。 成功地用電磁操作機構取代了傳統AMT變速器所需的直流電機驅動、氣動或液壓操作的換擋機構,也刪除了撥叉、齒套、同步器等機構,顯著地改善了變速器的可靠性,降低了成本。 據精進電動的產品宣傳資料宣稱:該電磁換擋變速器直接擋傳動效率99.5%,減速擋效率98.5%。 五. 總結與建議 5.1 商用車電驅動發展趨勢預測 貨運車中心式驅動系統的發展趨勢將是集成式電驅動橋(參考范本AVL公司3擋電驅橋);如果NVH控制在理想范圍,在客運車領域也將有一席之地。理由:比輪轂電機技術難度低,系統結構簡單,功率密度高,生產成本低,整車匹配方便,利于市場推廣。 客運車因為舒適性的要求,輪轂電機橋是最有潛力的技術路線;但在輪轂電機技術和制造成本未有改觀時,電機縱置的中心驅動模式與輪邊電機橋方案還將持續應用。 5.2 發展建議 商用車以控制成本為第一要務,技術上多采用成熟穩妥方案,導致各電機電控企業在價格領域廝殺不斷,利潤微薄,企業苦不堪言。你所在的企業是不是在其中苦苦掙扎? 從比亞迪開始推動3合1電驅動系統時,有些依靠單一產品的電機、電控廠家已經無形中被排擠出了乘用車市場,商用車市場則成了最后的救命稻草,但這優勝劣汰的廝殺終究會來,你……準備好了么? 要想不被市場淘汰,不成為“行業大佬們” 制定規則的犧牲者,那么請抱團取暖吧,尋求新的合作模式,聯合共進,拿出系統化的動力模塊解決方案,以優秀的產品贏得市場,贏得活下去的機會。 “海到無邊天作岸,山登絕頂我為峰。”新產品的研發也許荊棘密布,困難重重,但想殺出重圍,這是必經之路。 集成式多擋電驅動橋是我個人推崇的動力系統模塊化解決方案,望有識之士對其多加研討,學以致用。 |
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