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蔡蔚:新能源车动力传动总成中高级电机系统

http://www.sina.com.cn   2010年11月06日 12:21   新浪汽车综合 字号:

  新浪汽车讯 在第二十五届世界电动车大会上,来自全球的电动车行业的专家、企业汇聚一堂就电动车产业的发展献言献策,也就电动车产业的一些困难做了探讨。

美国汽车工程师学会委员 蔡蔚

 

  谢谢。女士们、先生们,今天我讲的题目是新能源汽车动力传动总成中的高级电机系统。我在这里只讲一讲电机,因为在新能源汽车当中电机就是发动机。尤其是中国过去的发展当中,发动机和变速箱是中国的短项,因而搞好电机驱动就可以间接的解决发动机和变速箱两个问题,这个命题非常重要。

  电动车是最早的,然后才出现了混合动力,然后才出现了内燃机,这是不言而喻的,所有人都知道这个现实。这是丰田在做混合动力的时候,发现它可以比传统车节油多少。在新能源汽车中随着电压的分布,我们采用什么样的电池、电机和什么样的控制器,大家可以明显的见到在低压方面大家仍然采用早期的电机和部分感应电机。电池在很低的情况下仍然用铅酸电池,然后逐步用到其他的电池,这是系统当中主要的关键零部件和应用场合。讲到强混合动力就不用多讲了,这是丰田的,大家都比较熟悉。混合动力和纯动力,我们有很多东西,大家集中精力讲的电机实际上电动化当中有许多电机随着电动化而来,空间电机需不需要?需要的。油泵电机需不需要?需要的。我只举了几个简单的例子,这些都是传统车当中可以不用电机,可以用其他方式解决的,但是新能源里面这是非常重要的部分,必须用电机来解决。

  我想知道模块的定义是变速箱的传统录像,而不是指电机的运行状态,有的公司利用这个偷换了概念,希望大家以后不用这样的概念。这是丰田车的几个连接,大家可以看到,最新的太阳轮和最外的轮之间,就是向外输出的这一部分,这两块是电机,中间连的是发动机,这是丰田的特点。请大家注意,丰田的特点是外轮是输出和大电机两个共同接到一起去的。当然新的是有一些改进的。丰田和通用的区别是什么?通用讲的比较清楚,我也不再讲了,总而言之他可以把电机做小一点,而且可以拉更大的负载。你想要拉更小的负载可以用丰田的,拉大的负载丰田是不行的,他要把电机做的更大。

  这个可以充分利用电极的转速,大家都见过一百遍了,我不再讲了。这是我讲的问题的焦点,这是世界上第四款混合动力变速箱(图)。它的连接是用传统改变的混合动力的模式,这是我们目前与某一个汽车公司在一起推进的重要方面。这个动力分流跟丰田不一样的,没有知识产权的区别。这里面有两个电机,有两个锁死的装置,它可以有纯电动模式,可以有混合动力模式,由于锁死一个闸,可以使它产生另外的运行,这不是我讲的焦点。讲一下EV的情况,我们把一个减速机构和一个电机放在一起来推动整个EV。把这个东西装到车上去什么都不用了,就用这个装置就可以了,这是通用和某一个公司在推进合作的项目。这里面要求,在前面不同的情况下来调节它改变电机的要求,可以给你做大一点的电机,也可以给你做小的电机。

  讲到丰田的时候,大家会讲到丰田电机从第一代到第三代有什么区别。首先大家可以看到电压在不断的增加,增加电压是需要成本的,也就是这个成本来自于DCDC,如果能够很好的生产电机DCDC可以去掉。这是第二代和第三代当中大电机和小电机的区别。它怎么从电机设计解决的呢?这是丰田的第一代,在最下角,这是丰田的第二代和第三代,可见丰田用齿轮的传速降低了要求。不一定是发动机越小越省油,丰田的第三代实际上把发动机加大了。

  混合动力系统当中除了电机本身以外,机械系统又变成了非常重要的,整个图当中显示了哪些是电对节油系统的贡献,哪是其他系统对节油系统的贡献。发动机对整个系统节油有很大贡献,不单纯是电机。

  最后这个图我想讲一下,这是一条电机的转矩曲线,根据普通转矩曲线有什么不同?下面横坐标是控制角,比较小是在下面,如果不会搞电机控制,设计这种电机就能控制好。但是如果你设计成另一种,它的最大转矩会向后面移动,使你整个运行的角度变得狭窄,因而需要很好的控制技术。我想再重复一遍,这是这两种电机大家目前仍然在说为什么这个、为什么那个的原因,完全取决于你能否控制好电机,如果能控制好可以做另一种,但是这种有特殊的情况必须用,比如说发动机和变速箱当中有一个很小的空间,这时候你可以采用这个,如果轴向尺寸不受限建议不用这种电机。

  这是通用的双模混合动力,这是通用的电机,这个电机是出自我的手,我从网络发表的文章拿来表述这个。它的最大优点是什么?通用的双模是在混合动力里面的,可以利用油冷解决这个问题,这样就有了很好的优势,优势是导体都是方形的,油直接喷上去散热非常好,可以把原来的连续功率提供到风值功率的几倍。这个电机制造当中需要很好的技术,原因很简单,焊接这些头的时候要保证绝缘系统不受损坏,这是挑战制造的一个重要的部分。这是通用双模系统的结构原理图,我不去讲了,重点讲电机。

  这是今天讲的重点的另一个,这是我认为世界上第四款混合动力变速箱(图)。本人有幸做了其中的两款,这是其中的一款。这个混合动力变速箱的侧面结构大家可以看到,而且可以整车装了,可以运行150公里/小时的速度。这是它的系统,在这样的系统当中,可见你有四个轴,E1提供了一个机,ICE指的发动机,右边E2是另一个电机,之间的面积是按照齿轮面积的距离,要求输出的时候需要有三个,发动机、电机1和电机2来交接控制,控制难度是比较的。它有很多的优势,有一个锁死装置,其中一个电机运行另外一个电机要顶着,在零转速的时候顶着,在零转速的时候锁死不消耗能量。

  如果把这里面的电机拿出来就是这个样子(图)。这是这两个电机的输出曲线,可见这个输出曲线在这么小的范围内做出这么大的功率,是值得称谓的。

  我想说一下电机是不是单独设计的?不是的。电源要直流的话电机是不一样的,要根据这个设计。如果电压要变化,电机输出的功率也是不一样的,设计的时候也要考虑。电池跟整车和控制器统统放到一起搞电机,不是单纯的告诉你搞电机,他搞电池,这几个要联合起来做,这是非常重要的。还有一个问题是温度非常重要,您可以看到电机的性能是不一样的,在控制软件的设计当中,必须考虑温度变化对控制策略的影响,如果不考虑这一点就没有充分发挥系统的功能。这里面讲的就是几个重要的东西,哪些东西是重要的。这三条曲线是电机设计者可以做出来的,任何一条曲线都可以做出来,关键是整车控制策略对这三条线要求不同。其中一条快速下降了,比如说丰田的一种电机就是这种情况,尤其是第二代的时候,5500转就没有电压了,没有办法就把电压提起来了,如果把电机设计好这个问题是可以解决的。这三种任何一种情况可以根据厂家的要求来设计,当然成本不一样,用的导线的情况不一样,用的分布、设计不一样,任何一种只要提出要求都可以做到。这是其中一个电机的曲线,可见这是一个控制策略,只要电机完成了控制策略就完成了,送进去这个电机系统就可以做了。

  系统电机的设计,跟变速箱、发动机集成到一起的电机是不可能单独卖给厂家的,您必须跟厂家一起来开发。开发的过程中从概念的A样机、B样机、C样机的流程我不认为一年能够完成或者一年半能够完成,其实说一年、一年半能完成都是假的,做出的结果是要修理它的。

  最后谢谢大家,我借一句前雇主的话,这个世界不个喜欢改变,但是只有改变才能促成全球的进步。这个人发明了启动电机,也发明了空调当中用的大家现在不太用的氟利昂。最后说一下,JJE是非常好的研发公司,研发在北京,生产在上海。这是我们拍的厂房照片,明年最大的电机生产线将在那里诞生,6万台的生产产量,估计第一年是3万台,全部出口美国,服务于高档车。谢谢大家!

(编辑:姵姵)

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