电动汽车发展加速:自主解决前沿技术难题的必由之路

电动汽车是汽车产业转型发展的战略选择,中国电动汽车市场的发展已经领先全球,电动汽车驱动技术的发展正呈现百花齐放的局面,单电机+单减速器的构型目前是主流,但多电机以及多挡变速器的方案也已经开始走上市场,未来哪些技术方案能够胜出,现在还不明朗。

我国电动汽车发展太快无经验借鉴,这些前沿技术只能自己解决的图1

2018年10月15—16日,由中国汽车工程学会主办,吉林大学泰州汽车动力传动研究院、江苏省泰州市临港经济园、吉林大学汽车工程学院联合主办,中汽瀚思管理咨询协办的“TMC”专题论坛——“传统与电气化动力DCT技术发展论坛”和“电动汽车驱动与多挡变速器技术发展论坛”,在积极打造国家级汽车零部件产业基地的泰州举行。来自整车企业、零部件供应商以及高校等科研机构的技术专家近300参会,通过主题演讲和互动论坛的形式,深入探讨DCT技术和电动汽车驱动技术的发展趋势。

这里主要阐述一下电动汽车在未来是单减速器还是多档变速器?是单电机还是多电机?

我国电动汽车发展太快无经验借鉴,这些前沿技术只能自己解决的图2




单减速器还是多档变速器?

北京航空航天大学教授徐向阳、上海交通大学教授殷承良、河北工业大学教授陈勇、河北艾福亿维动力总成有限公司项目经理贾嘉等分别介绍了各自开发的电动汽车两挡自动变速器解决方案,认为多挡变速器对提升电机效率和续驶里程特别是整车性能有很大帮助。

不过,这并不意味着多挡变速器将成为电动汽车的主流选择。浙江方正电机股份有限公司总经理牛铭奎博士指出,当前在电驱动领域,单级减速器依然是主流,多挡变速器可能在一些特定领域有用武之地。多家供应商都在储备多挡变速器技术,正如里卡多的工程师所说,“作为变速器工程师,有责任开发多挡变速器,向主机厂展示其价值”。

上海交通大学教授殷承良表示:“未来三年,如果电机企业能够解决高转速带来的振动噪声等问题,单速构型就能胜出,那就不需要多挡了。反之,如果两挡变速器能够解决平顺性的问题,也可能胜出。”

里卡多科技咨询(上海)有限公司传动系统和车辆先进技术副总裁Julien Maynard认为,一个非常关键的难点,对于两速、三速来说是车的驾驶性能。我们知道单速是常见的,它的驾驶性非常好,但两速或三速可能会有一定的换挡冲击问题。如果我们和整车厂沟通一下,会看到他们需要去考虑客户的想法,客户现在并不会关注车是一速还是两速的,他们更关注效率,但是现在电力成本并不高,所以对于消费者来说他们并没有特别在乎这个方面。所以整车厂也没有在这个方面做特别多的推动,这也是一个原因。但是我们需要向车厂说明所有单速和两速、三速的优缺点,这样的话其实能够去形成一种非常强大的趋势。

特斯拉三年前也做过两速的考虑,但后抛弃了。特斯拉比较关注加速性,比如说启动时候的加速性,例如等红灯之后的加速性,但高速公路加速性其实做得很一般的。在高速行驶的时候,德国的消费者看到特斯拉表现的就会不满意。

殷承良教授表示,其实特斯拉当初选择了两挡,然后又放弃,本身选择意味着他就认为两挡在最初应该是合理的。但到了高速公路的时候,真的是没劲,想要超车,超不了,因为纯粹就一个电机,它这个扭矩已经非常小了,基本上没有超车的能力。你如果用换挡的时候,最高车速是能跑的速度更高。但是为什么没选择两挡呢?

特斯拉是一个高端品牌,卖价高,最终选择两挡的时候,还得要看当时发展的水平。实际上咱们整个变速箱行业有一个特点,在西方对变速箱发展了那么多年,有充分的积累,但是都是用在了普通燃油汽车上,所以才6速、8速、10速,12速。但在电动汽车的变速器领域这么低挡的变速器,他们也没经验积累,咱们中国在变速器领域基本没积累,最后就出现了一个“中国高不成,西方低不就”的结果,恰恰聚在纯电动汽车里头,全世界都没有一个很好的产品。

AVL混动系统经理王健博士表示,在未来几年,变速器换挡的速度能达到跑车具体要求的话,我想特斯拉也会考虑多挡问题。其实一挡和多挡不存在方向问题,而是说存在比例的问题。我们在谈具体技术的时候,总离不开具体的环境需求的客户的需求,单电机如果是在城市工况里使用车辆的话,一个电机就可以满足要求;如果考虑高速工况,就可能需要多挡位来满足要求。但是随着终端客户,包括驾驶者输出性的要求,我们就要在多挡上建立动力换挡的机制。

其实我们可以参照整个变速器的发展过程。在20多年前,中国都是手动变速器,随着技术的发展,自动变速器市场份额越来越大。所以说市场发展和技术的发展是相辅相成的。再过几年之后,两挡变速箱或者三挡变速箱可能成为中高端电动汽车的配置,单级变速箱配备经济型电动汽车,主要在城市里应用。未来几年,单速和多速比例可能会存在不同的分布。

浙江方正电机股份有限公司牛铭博士则认为,如果电机技术发展到一定程度,多挡变速器就是多余的。他说,不同技术的解决方案,自然会找到自己的应用领域,很难说会有一种产品霸道天下。电机最近几年有很多的技术改进,不只是效率的提高,从之前最高效率96%,现在到97%多,包括今天上午最高效率97.6%,而且伴随着整个效率驱的增加,以前效率大于85%的区域,现在这些都在改进。

两三年之后,如果说电机改进的更好,它的高效区继续扩大,那可能将来的多挡就用了。如果多挡变速箱能够有更好的解决方案,能够做到成本很低,而且解决换挡过程之中的不足的地方,它的比例就会提高。



单电机还是两个电机?电机效率达到96%甚至97%更高,两挡加速带来的效果改善到底多大?

东风汽车技术中心性能开发专业总师刘小燕说,大概是在四五年以前,当时车企采用一个两挡箱,基于当时电机水平,它的效率大概在85%-90%多一点。从两挡箱效率的提升方面,有一定的提升,但是电机的效率提升以后,作为两挡箱本身,它的效率下降最终相当。考虑到换挡过程当中的平顺性,尤其作为我们现在电动车主要的重量段,基本上是集中在1540~1660kg这个重量,那么他不算中高端的车型,平顺性的解决还是未来的一个比较重要的任务。这最终还是要取决于市场,取决于消费者。

殷承良教授表示,大规模的跑车和大型的SUV,用两个电机,甚至更多的电机,实际上它还是有市场需求的。而在一般乘用车上面是用不到两个电机的,最起码成本上不得了。一个电机如果够用的时候,你为什么要用两个呢?没有任何用的理由,之所以用他就是因为有特定的大功率、大扭矩的需求才会这么用,所以我这个结论是很明确的,双电机有需求,但是很小。

牛铭奎:我觉得电机越多越好(不亏是卖电机的),多一个电机确实成本会高很多,最大的问题其实不在于电机本身。假如说把一个电机分成两个,它的成本增加还相对有限,比较让人受不了的是控制器。特别是由于IGBT本身等级的划分,不是说你想要多大的,就可以做多大的,电机是这样的,电机是你想要什么规格就可以做什么规格的,IGBT是没有那么多选择的。这样多电机以后会导致控制器这部分会有大部分成本增加,所以从经济上来讲,目前不见得划算,除非满足一些特殊的需求,给车辆、驾驶员提供一些特别的性能。这种情况或许将来会有变化,我们都期待着不只是电池的成本大幅度下降,也期待控制器的成本大幅度下降。

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