纯电商用车电驱动系统布置型式与国际主流电驱动产品解析
由于电动商用车的应用场景在很多情况下是中长距离的运输，除固定路线外，其他如个体户等电动物流车并不是能够很容易得到电力能源的补给，即充电，这在很大程度上也限制了电动商用车的普及和推广速度。
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1 纯电商用车电驱动型式概述 在电动汽车领域,乘用车的发展显然快于商用车,个中原因不仅仅因为电动商用车的驱动机构更加复杂、型式更加多样,还由于电动商用车的应用场景在很多情况下是中长距离的运输,除固定路线外,其他如个体户等电动物流车并不是能够很容易得到电力能源的补给,即充电,这在很大程度上也限制了电动商用车的普及和推广速度。
但是由于传统商用车尤其是重型车,其相比乘用车更加巨大的排放污染(20～30),使得在城市中的电动化浪潮更加迫切,面临如今纯电商用车更加复杂和多样的驱动型式,对各种驱动型式进行研究,找出优缺点和不同的适用场景,分析国内外主流驱动系统供应商的典型产品,对于我国纯电商用车的发展具有十分重要的意义。 2 中心电机驱动系统 2.1 中心电机驱动系统概述 中心传动(central drive)是指在原燃油车变速器位置用驱动电机替代,由于电机的位置基本在整车的中心位置,故称之为中心电机驱动系统。
对传统燃油商用车来说,中心电机是最容易实现的方案:由于传动轴、后桥以及整个后悬挂系统能直接借用,不需要对现有底盘做大的改动即可把中心电机整合到当前平台中,所以这是一种在传统燃油车基础上最简单的改制方案。
▲上图是小编今年北京车展拍的照片,这是典型的中心传动(电驱动系统+传动轴+后桥) 当然缺点也很明显,由于电机的转速通常是柴油机转速的2～5倍,而其后的传动系统减速增扭的作用却没有变化,一般商用车驱动桥的速比在3～5,减速比不够大就意味着电机的潜力并不能够被完全发掘出来:高速能力过高,而低速扭矩又不够。 2.2 ZF中心驱动系统
配备ZF CeTrax中心驱动系统的车辆最大爬坡度能够提高到25%,最大输出及峰值扭矩分别达到300 kW和4400 Nm。 电机功率和传统燃油机相当,最大扭矩4400,配速比5的后桥,输出扭矩2万多,基本够用。
▲配备ZF CeTrax中心驱动系统的公交车
▲CeTrax中央电驱动装置可以与单级主减后桥和传统的低地板后桥相匹配,可用于低入口公交和低地板公交的所有车型。
该系统产品包还提供了驱动控制及逆变器,当提到性能、能效及使用寿命时,主机厂可对整体方案进行精密的调整。
与其他解决方案(中央电驱动桥和轮边电机以及轮毂电机)相比,采埃孚中央电驱动装置在重量、性能及效率方面具有低成本和改动量小的优势。 2.3 法士特中心电机驱动系统
法士特采用直驱+变速箱,通过变速箱调节转速,电机可以变小,功率降低,效率增加,能耗降低。比如法士特自主研发的2档纯电变速箱,最大扭矩500Nm,可匹配载重4-10吨轻卡。 直驱加了变速箱后,比如一档速比4,与直驱相比,相当于扭矩扩大4倍,相当于直驱4个电机功率,爬30%的坡也很轻松。一档适合爬坡,用户一般二档起步,二档速比约2.6。
2EZ110集成2挡AMT变速箱和电机,额定输入功率200千瓦,最大输入扭矩1100N.m,重量48kg。 电驱动系统采用独特的三中间轴设计,体积紧凑,重量更轻。全系AMT变速箱都采用气动换挡执行机构,可靠性和使用寿命相比电动换挡机构要高出很多。
▲法士特2EZ110纯电驱动系统 按照产品规划,2EZ110这款多挡变速箱新能源总成,主要用于8米以上纯电动客车和7-18吨纯电动专用车等市场,其相比中央直驱电机的优势就在于,通过多挡AMT变速箱的“嵌入”和变速器的增扭,大大减少驱动电机的尺寸和体积,并有效提高系统动力性能,提升车辆在复杂工况下的适应性和爬坡能力,进而降低能耗和使用成本。(发展带多挡变速箱的新能源驱动总成,也是当前新能源商用车市场的技术趋势之一。笔者注) 法士特4E50纯电动自动变速器 采用斜齿传动,承载能力大,寿命长,噪音低。变速器通过滑套结构换挡,不带同步器,质量可靠,重量轻,节能效果明显。其电机功率选择范围更宽,小功率电机成本低、能耗小,相同电量的情况下续航里程更长,可增加30%以上。
同时变速器的增扭作用,可以有效提高系统动力性能,提升整车起步能力,爬坡能力翻倍,适应各种不同工况。产品适用于6-8米纯电动客车和10T及以下物流车。 2.4 内蒙一机中心电机驱动系统
▲上图是内蒙古第一机械集团(617厂)七分公司展出的客车电驱系统
▲内蒙古第一机械集团(617厂)七分公司展出的客车电驱系统,其由两个电机+带同步器的减速器构成。
▲内蒙古第一机械集团(617厂)七分公司展出的客车电驱系统,从此图可以看出,此电驱系统为纵置系统,并不是常见的双电机各驱动一侧半轴的横置系统,纵置系统布置两个电机是因为减速器采用两档机构,为了弥补换挡动力中断而采取双电机布置方案。 2.5 凯博易控中心驱动系统
▲凯博易控
▲凯博易控
▲凯博易控
▲凯博易控 3 中央电机驱动桥 3.1 中央电机驱动桥的概念 中央电机驱动桥(Center Drive Axle)是指在原传动驱动桥主减速器的位置由驱动电机来替代。
上图是典型的中央电机驱动桥
▲这是一款纯电动轻卡,电机1500Nm的输出配速比5的后桥减速器,整车输出7500Nm。
▲中央电机+冲焊整体桥壳+板簧悬挂 3.2 AxleTech中央电机驱动桥
▲AxleTech中央电机双联驱动后桥
▲AxleTech中央电机驱动桥,载重11吨,电机功率265KW,电机扭矩2760Nm,当车桥减速比7.4时输出20424Nm;当车桥速比5.08时输出14020Nm。可匹配19.5寸、20寸和22.5寸轮辋。
▲AxleTech中央双电机驱动桥 3.3 比亚迪中央电机驱动桥
▲从目前披露的资料来看,比亚迪是唯一实现批量应用的中央电机驱动桥
▲前段时间,比亚迪中标深圳某公司500台纯电自卸车
▲比亚迪8x4纯电自卸车,采用双联中央电机驱动桥
▲比亚迪纯电重卡装配线
▲刚刚上线的车架
▲已经完成动力总成和车轮装配的重卡,即将落装驾驶室
▲比亚迪后悬挂和车桥轮端特写,从单侧4条骑马螺栓可以看出,这是一款重载车型,值得注意的是,之前国内重卡只有斯太尔的铸造平端盖和奔驰的冲压圆端盖,不出意外的话,比亚迪这种放射状端盖会成为国内第三种,会成为车辆识别的典型标志。
▲据称比亚迪电驱动桥采用4AMT,设置多档减速的方式有助于提高电机驱动效率,提高续航里程。不过从减速器铝壳体来看,设计显得非常生疏,去对比一下ZF铝合金变速器壳体就知道差距了。
▲电机+减速器+驱动桥,采用压缩空气制动,两侧是弹簧储能制动气室
▲由于车桥一侧集中了电机和减速器,导致翻转偏距增大,故车桥后侧安装了强壮的稳定杆来平衡重量,注意车桥后盖的设计方式
▲电机+减速器+驱动桥
▲电机+减速器+驱动桥
▲电机+减速器+驱动桥
▲正在车间转运中的电驱动桥,可以看到有盘式制动也有鼓式制动,有代表性的依然是带放射状结构端盖的轮边减速器
▲比亚迪中央电机驱动桥 3.4 德纳中央电机驱动桥
▲德纳同轴电驱桥
▲德纳同轴电驱桥
▲德纳平行轴电驱桥
▲德纳平行轴电驱桥
▲目前这款车桥有15.29和11.23两个速比可以选择,这么大的速比是为了适应电动机的转速,经过特殊减速以后和普通的车桥无异。电动机最大功率为150KW,最大扭矩为635牛米,而最高转速可以达到8000转。
▲东风德纳推出的这款电驱桥是针对GVW 6-8吨纯电动城市物流卡车、8米纯电动城市公交客车、7米纯电动旅游客车,是东风德纳耗资1000多万研发出的具有“四合一”结构特点的纯电动驱动桥。
▲所谓的“四合一”就是车桥集成了发动机、变速箱、传动轴、差速器功能,节约了大量的空间,方便整车布置电池。电机、传动系统集成以后具有传动效率高、尺寸小的特点。
▲装配德纳中央电驱桥的商用车 3.5 特斯拉中央电机驱动桥
▲特斯拉电驱桥的布置形式可谓独树一帜,两个电机和减速器分别布置在桥壳前后
▲特斯拉双联驱动桥共装配4台驱动电机
▲马斯克、特斯拉电动重卡Semi和电驱动桥
▲可以清晰地看到前后的铝合金壳体
▲从侧面可以看到第一驱动桥和后减速器和第二驱动桥的前减速器 3.6 美驰中央电机驱动桥 2018年7月31日,美驰蓝色地平线BLUE HIRIZON电驱动桥在徐州工厂正式亮相,这也是美驰电驱动桥首次登陆中国市场。
据悉,这款BLUE HORIZON电驱动桥早在2017年的北美亚特兰大展会就已经发布,此次将正式引入中国市场。
此次下线的电驱动桥,搭载美驰纯电动主减,具备轻量化,能耗低,效率高等特点。据悉,这款纯电动主减是用来替代传统的嵌入式主减,并且不影响车辆的其他布置。
美驰纯电动主减的设计,可灵活变形,以更好地适用于不同的车型应用,如纯电动车、混合动力车等。
可供城间客车以及中短途车的应用,同时也能适用于非公路以及更严峻的工况。
在今年5月份,美驰宣布了蓝色地平线(Blue Horizon),这是一个新的技术品牌,代表着以电动传动系、效率和连接系统为中心的先进技术的新兴平台。
最初,蓝色地平线电气传动系统将以MiTror集成的EcRealver为特征,它利用车轴内的电动机来为车辆提供动力,将传统的机械发动机替换为集成在后驱动桥中的电机,该公司表示。
美驰的EcRealver将推出EOHOST和ESUV平台,在每个轴上提供150, 180和200千瓦的功率范围和250千瓦的峰值功率。
▲这就是刚刚引入中国的原型桥,从前面的主减形状可以判断,主减速器仍采用90°轴交角的准双曲面齿轮。 [文章纠错] 文章网友提供，仅供学习参考，版权为原作者所有，如侵犯到 你的权益请联系542334618@126.com，我们会及时处理。
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