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    集成式電驅(qū)動橋在商用車中的應用

    2020-10-21 04:21:06譚長珅
    關(guān)鍵詞:商用車應用

    譚長珅

    摘 要:近年來,伴隨能源與環(huán)境問題日益嚴重,汽車尾氣已經(jīng)成為大氣污染的重要來源之一,新能源汽車逐漸成為未來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢?;诖?,文章將以集成式電驅(qū)動橋在商用車中的應用作為切入點,在此基礎(chǔ)上予以深入的探究,相關(guān)內(nèi)容如下所述。

    關(guān)鍵詞:集成式電驅(qū)動橋;商用車;應用

    1 集成式電驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)

    1.1 動力電池

    新能源汽車的主要儲能要依附于動力電池,通過給電池進行充電,其存儲的電能可以驅(qū)動新能源汽車,而電池通常是由不同單體電壓進行串接,單體電壓為3.6伏特,舉例說明80串,那么就是3.6乘以80總電壓就是288V。新能源汽車的電池通常經(jīng)BMS進行控制,主要是控制單體電壓和溫度,控制單體電壓一致性,在此基礎(chǔ)上可以確保整車電壓的穩(wěn)定性。電池安裝區(qū)域通常為新能源汽車的底盤下端,因此對電池的防護要求相對較高,通常為IP67或IP68。新能源汽車的電池基本為三百公斤,為整備質(zhì)量的百分之十左右。因此要側(cè)重于新能源汽車動力電池質(zhì)量能耗系數(shù)。

    1.2 電機控制器

    電機控制器作為整車大三電之一,在整車中也是比較關(guān)鍵的一個零部件,它是通過接收VCU控制指令,如轉(zhuǎn)速,扭矩等指令,從而控制整車的低速、高速、前進、后退等動作。

    1.3 驅(qū)動電機

    目前驅(qū)動電機主要包括交流異步與永磁同步兩類,同時其功率也從四十千瓦提高至幾百千瓦。電機包括水、風冷兩種,大功率通常以水冷為主,而小功率則以風冷為主。若溫度增加至電機會縮減功率運轉(zhuǎn),而溫度增加至一定的區(qū)間則停止輸出。

    2 集成式電驅(qū)動橋系統(tǒng)設(shè)計

    以現(xiàn)階段主流純電動客車8.5m為研究對象予以設(shè)計。驅(qū)動容量設(shè)計:目前設(shè)計為低速永磁同步水冷電機,其功率極值為300gb,扭矩2070納米,4000rpm的轉(zhuǎn)速。軸向載荷為八噸,軸向速度5.857,其自重五百五十公斤。驅(qū)動軸重四十公斤,其輪胎驅(qū)動力矩極值2070×5.857=12100nm。三十赫茲下為動力總成懸置系統(tǒng)的基礎(chǔ)頻率,不超過動力總成的最低彈性模態(tài)系數(shù)。

    此次研究擇取高速永磁同步水冷電機作為驅(qū)動,等效電源基礎(chǔ)上電機功率為二百零五千瓦,扭矩為五百納米,轉(zhuǎn)速超過12000rpm,重量為一百二十公斤;車比橋速設(shè)計為24.8,自重五十八公斤,無驅(qū)動軸設(shè)計。驅(qū)動輪胎驅(qū)動力矩極值為12400N·m。

    依附于車橋螺旋錐齒輪的設(shè)計標準,網(wǎng)格中齒輪齒形擬定為凸面,另一端則以凹面為主。驅(qū)動時凸面參與嚙合,反向凹面參與嚙合,制造能力限制無法從根本確保凸面與凹面的制造精度制衡。通常在齒輪設(shè)計制造的時候,尤其擇取嚙合凸面作為高精度齒面即電動汽車的一個基礎(chǔ),使驅(qū)動電機在行駛的時候可以向前驅(qū)動汽車,進而制動,這樣電動汽車在制動過程中的動能即可轉(zhuǎn)化成電能,所以具有較強的節(jié)能性。電機制動時,齒輪的凹部參和嚙合受齒輪凹部精度具有一定的局限性,若反向生成能力回收設(shè)置超過百分之三十,那么齒面會出現(xiàn)異常,更有甚者會造成齒輪的損壞。此次研究設(shè)計了一種創(chuàng)新的解決方案。見圖1,平行布置電機與新能源汽車行駛方向垂直,任何驅(qū)動齒輪均能夠設(shè)計成圓柱齒輪、圓柱齒輪的設(shè)計與加工可以確保較高的精度。

    3 集成式電驅(qū)動橋的應用

    集成式電驅(qū)動橋與初代電驅(qū)動總成相比,減少了傳動軸,縮短了前后方向的長度,如圖2所示。采用該方法可增加前后門距離提高整個車廂內(nèi)部的有效空間。

    4 集成式電驅(qū)動橋方案與傳統(tǒng)方案指標的比較

    通過上述方案可以看出電機集成式電驅(qū)動橋具有與傳統(tǒng)純電動汽車橋系統(tǒng)扭矩與傳動能力相同的優(yōu)點:(1)車橋系統(tǒng)集成了電機總成,傳動效率高,車輛布局方便;(2)制動能量回收能力大大提高可達95%;(3)系統(tǒng)輕量化:8.5m純電動客車動力總成重量208公斤;(4)改進設(shè)計后,整車提高了其運行時的平穩(wěn)性,以及經(jīng)過試驗后可得出隔振效果明顯有所改善。

    5 結(jié)語

    經(jīng)此次研究,有針對性的提高純電動車輛的創(chuàng)新性能,在此基礎(chǔ)上提出集成式電驅(qū)動橋設(shè)計,經(jīng)輕量化能夠明顯深化新能源客車EKG指標與續(xù)航性,因此彰顯高傳動效率、高制動能量回收能力。同時在深化汽車平順性與舒適性等方面具有深遠的意義,雖然具有一定的多元化特性,同時涉及了一系列不用方向的因素,不過在不久的將來這些問題將迎刃而解。通過能量法解耦的設(shè)計方法能夠從根本深化懸置系統(tǒng)的隔振有效性,同時此方法并非具有專一性,其并不存在特殊要求,因此能夠被廣泛使用。

    參考文獻:

    [1]楊一帆.純電動客車整車控制系統(tǒng)軟件設(shè)計及驅(qū)動控制策略研究[D].長安大學,2019.

    [2]湯波.純電動汽車用電機—變速器集成驅(qū)動系統(tǒng)自動換擋控制研究[D].合肥工業(yè)大學,2016.

    [3]張志強.增程式電動汽車系統(tǒng)熱管理與APU協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[D].吉林大學,2017.

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