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长城WEY P8与长安CS75插混为何同步选择两档电驱动桥?

2018-09-17 09:58:50 任慧娟 盖世汽车

国家日渐苛严的油耗目标以及双积分等政策的出台,使得新能源汽车在车市整体增速放缓的情况下依然保持较高的增长。中汽协最新数据显示,1-8月,我国新能源汽车产销分别完成60.72万辆和60.06万辆,同比分别增长75.38%和87.96%。而7月3日,国务院印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》亦指出,2020年我国新能源汽车产销量达到200万辆左右。

在此大的环境下,各类电气化技术解决方案亦取得了快速发展,近期在参加诸多的技术体验活动中,不少企业将新能源核心部件电驱动桥作为呈现的重点。据了解,目前量产的诸多新能源车型中多采用单档电桥,随着新能源车辆各项要求的不断提升,如今两档电桥已经开始走向市场并受到车企的关注,而已经上市的插电混动SUV长城WEY P8和长安CS75插电混动SUV均已配置该项技术,而据悉目前国内量产此技术的仅有舍弗勒。

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国内首次量产的两档电驱动桥

舍弗勒两挡电驱动桥从概念设计开始即为针对中国日益增长的SUV市场量身定制。据舍弗勒汽车事业部研发及电驱动系统高级项目经理陈鹏介绍,整个两挡电驱动桥项目跨越“两国七城”,历经五年开发,终于在今年4年份正式量产,而长城WEY P8是国内首款搭配此产品的量产车型。

舍弗勒两挡电桥关键参数

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该款电驱动桥采用了模块化的设计原则,主要由水冷永磁同步电机、减速齿轮组、差速器和换挡执行机构组成,当中行星排总成、定轴齿轮组以及差速器都可以方便的进行调整,与舍弗勒为其他客户开发的同轴电桥的传动部件进行组合配置,产生新的驱动系统,进而满足不同客户的要求,可覆盖从强混到纯电动的应用,实现所有混合动力功能,包括纯电驱动、制动能量回收、助力以及发动机负荷点转移等。

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此外,此款电驱动桥配备了高压同步电机,可为整车最高提供100 kW的最大功率和约60 kW的恒定功率。一档的车速范围可至120km/h,而二档则专门用于更长距离行程的高速行驶。其主要用来在刹车时回收制动能量,并提供电动巡航功能(主动巡航)。该系统通过空档断开机械传动,这提高了被动巡航和仅使用内燃机行驶时的效率。

由于一档的高速比,该电驱动桥系统在低速时具有大约3000Nm的最大输出转矩。因此,装配了该电驱动桥的车辆,即使在城市环境下纯电驱动行驶时,也能获得非常好的动力性能。

两档电驱动桥VS单档电桥

与单档电桥相比,目前两档电动桥主要具备以下优势:

●超紧凑设计 布置更加灵活。该款电驱动桥采用了平行轴式结构,在集成到车辆上时可以对底盘的影响降到最低, 同时有助于增加离地间隙和提高布置时的灵活性。

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舍弗勒两挡电桥整车布置

●一档大速比带来更大输出扭矩,更好的加速性能。通常,为达到出色的加速性能,在驱动电机输出扭矩一定的前提下,需要电驱动桥的减速器具有大速比。而速比过大,在电机最大输出转速固定的情况下,传递到轮端的车轮转速会明显减小,最终限制整车的最高车速。而为了解决这个问题,往往需要在整车车速超过电驱动桥能够提供的最高车速时,断开电驱动桥的扭矩传递,避免电机倒拖超速。使用大速比意味着动力断开时车速的阈值降低,从而不利于整车在高车速时的动力性能要求。单挡电桥的设计需要平衡这两方面的需求,意味着在两方面都做一些性能上的妥协。目前市场上主流单挡电桥速比的统计,大多数为了妥协选择了8-10区间。如果同样使用输入扭矩为200Nm和最大转速14000rpm的电机,单档电桥仅能提供最多2000Nm的驱动力用于加速,用时必须在130km/h左右断开动力,避免电机超速。

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而舍弗勒两挡电桥通过1挡选用大速比14.8,2挡选用小速比5.05兼顾了两方面的需求。正是由于舍弗勒电驱动桥一档的大速比的动力辅助,长城WEY P8接近2.3吨重的SUV仍能够实现百公里加速6.5秒的优异性能。而以下图表则更为清晰的展示了两档电桥与单档电桥相比在加速性能方面的优势。

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●两档使得电机高效区域扩大,带来更优的系统效率,进而可以使整车获得更长的纯电动里程(EV模式)。单挡电桥速比固定,电机在某些工况下只能工作在效率不高的区域。而使用两挡电桥,则可以在一定程度上为整车厂匹配设计相应的驱动电机,调整驱动电机工作区域,提高后桥整体效率,使整车有较好的经济性表现提供更大的空间。同时,由于断开动力的车速阀值可以远远高于单档电驱动桥,在整车混动策略的控制调整中,也具有更大的空间。长城WEY P8也因此得以实现2.3L/100km的综合油耗。

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●二挡小速比带来更大的最高车速,并且电机可始终参与驱动,同时两挡设计还可以在高车速时降低电机的工作转速,改善了整车NVH表现。

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据陈鹏介绍,电桥NVH的优化重点在齿轮优化和传递路径优化,一方面,舍弗勒在关键零件如行星排齿轮开发过程中对齿轮的接触参数等进行优化,通过有效的齿面修型设计,稳定可靠的加工工艺,大大降低了行星排组作为振动源的激励。另一方面,通过对传递路径做了系统优化,调整了轴承布置方式,大量使用舍弗勒高速低阻的TRB静音轴承,提高轴和壳体的刚度,保证了电桥在整车上的表现。

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●两档使得动力系统可以小型化。两档电桥因紧凑设计和高效性,可以使动力系统小型化,当中体现为电机有效长度更短,电池容量更低,而电机的最高转速也得以有效降低。

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关于两档电桥,据了解,目前市场上除了舍弗勒外,还有诸多技术提供商在此领域亦开始发力,不过多处于开发阶段。当问及未来此领域竞争加剧,舍弗勒的竞争优势时,该司混动变速箱业务单元&电桥业务单元高级总监龚玉用指出,“我们拥有丰富的成熟度较高的子系统零部件,同时还拥有大批量生产以及成本优势较高的集成化基础,项目开发周期相对比较短,这些都是我们的优势所在。”

作为全球领先的技术创新领导者,据了解,早在2011年,舍弗勒就展示了一款面向未来的用于纯电动车的电驱动桥系统。在此基础上,历时多年,舍弗勒开发出了一个完整的电驱动桥家族谱系,可以为多元化的客户和平台提供最佳解决方案。除了高压平行轴式电驱动桥,舍弗勒还可以提供48V和同轴式高压电驱动桥,满足从弱混、强混、插电混动到纯电动系统的应用需求。

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而据舍弗勒电驱动桥业务单元产品工程总监黄超透露,基于该两档电桥的成功开发经验,舍弗勒集团正致力于进一步完善现有的电驱动桥谱系,推出更多应用于混动、特别是纯电动车辆的模块化电驱动桥产品。针对不同客户的需求,舍弗勒电驱动桥将会在系统上进一步优化,高度集成电机和电子功率部件,使电驱动桥产品在空间上更加紧凑、在性能上更加高效、在成本上更加优化。同时,add-on的设计思路将会延续,除了扭矩式量分配和解耦装置,为广大客户提供更多地可选的功能模块,比如驻车装置、转速监控和故障诊断系统等。


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