電氣化驅(qū)動(dòng)技推動(dòng)新能源汽車達(dá)到“雙積分”目標(biāo)

電子電氣是新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)。在2017年中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)上，與會(huì)專家強(qiáng)調(diào)指出，今后新能源汽車電子電氣將向“六化一控”(高頻化、集成化、模塊化、智能化、系統(tǒng)化、綠色化與全數(shù)字控制)發(fā)展，新能源汽車電子電氣器件的性能、可靠性與智能化應(yīng)用，新型高頻器件的發(fā)展，電力電子設(shè)備和系統(tǒng)發(fā)展技術(shù)將成為行業(yè)創(chuàng)新的關(guān)注點(diǎn)和核心，電子電氣技術(shù)進(jìn)步影響著新能源汽車向電動(dòng)化和智能化方向邁進(jìn)。

從2017年開始，隨著新能源汽車補(bǔ)貼政策退坡，中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)正式進(jìn)入“政策驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)”向“市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)”轉(zhuǎn)型期。中國(guó)政府即將推出的《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源積分并行管理辦法》也將新能源汽車產(chǎn)量和單車?yán)m(xù)駛里程作為核心計(jì)分目標(biāo)。在國(guó)家政策驅(qū)動(dòng)和汽車電氣化的大趨勢(shì)下，除了單車?yán)m(xù)駛里程，電動(dòng)車的動(dòng)力及舒適性也被提出較高要求，替代內(nèi)燃機(jī)的電動(dòng)機(jī)紛紛開啟種類繁多的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案，為使汽車制造商能夠靈活應(yīng)對(duì)各種驅(qū)動(dòng)技術(shù)，全球汽車零部件供應(yīng)商博格華納研發(fā)出新型電氣化專業(yè)解決方案——eDM電驅(qū)模塊以滿足汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)的需求。

eDM電驅(qū)模塊實(shí)現(xiàn)動(dòng)力和舒適性二合一

博格華納專門為純電動(dòng)車研發(fā)了集成eGearDrive變速器電子驅(qū)動(dòng)橋和電機(jī)的減速器集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊eDM(Electric Drive Module)，不僅能很好的滿足電動(dòng)車的動(dòng)力及舒適性需求，也帶來更緊湊，更輕和更高的性價(jià)比。

和傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)最高五六千轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速相比，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)10000rpm 左右，高轉(zhuǎn)速在實(shí)現(xiàn)動(dòng)力性的同時(shí)，對(duì)減速器齒輪性能要求很高。為適應(yīng)電動(dòng)機(jī)的高速特性，博格華納在2015 年收購(gòu)雷米電機(jī)，研發(fā)出集成電機(jī)和其先進(jìn)的eGearDrive變速器電子驅(qū)動(dòng)橋總成為一體的eDM電驅(qū)模塊。

博格華納eDM電驅(qū)模塊傳承了博格華納高精度的齒輪工藝，使用鋁壓鑄殼體，通過采用緊湊的輕量化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化部件，有效將整車重量減輕至75kg。與競(jìng)品驅(qū)動(dòng)模塊相比，減重15kg，長(zhǎng)度縮短104mm，不僅能滿足當(dāng)前新能源汽車輕量化及綠色節(jié)能的要求，其可擴(kuò)展和緊湊型設(shè)計(jì)可幫助OEM實(shí)現(xiàn)車輛更高的傳動(dòng)效率。博格華納動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)武漢工程中心總監(jiān)張相宏表示，“eGearDrive變速器電子驅(qū)動(dòng)橋和HVH250電機(jī)整合而成的eDM電驅(qū)模塊在結(jié)構(gòu)上非常緊湊，在最大扭矩、體積和效率方面表現(xiàn)優(yōu)異，重量進(jìn)一步減輕，給客戶的安裝、維護(hù)和運(yùn)行帶來很大便利。”

博格華納eDM電驅(qū)模塊

從結(jié)構(gòu)上看，eDM電驅(qū)模塊右側(cè)體積較大部分為電機(jī)(如上圖所示)，左側(cè)經(jīng)過固定傳動(dòng)比齒輪后將動(dòng)力傳遞到差速器，再由差速器分配到兩側(cè)車輪。模塊使用了高精度螺旋齒輪，齒輪采用斜齒設(shè)計(jì)，齒型改進(jìn)后嚙合總重合度> 4，更低的齒隙使噪音有效降低。同時(shí)，通過表面拋光減少閃點(diǎn)溫度，進(jìn)一步提升高速性能，實(shí)現(xiàn)齒輪部分傳遞效率>97%。

eDM電驅(qū)模塊高精度螺旋齒輪

eDM電驅(qū)模塊最終實(shí)現(xiàn)模塊傳遞扭矩最高可達(dá)315Nm，輪上持續(xù)扭矩和輪上峰值扭矩分別達(dá)到1450Nm和2500Nm，最高輸入轉(zhuǎn)速達(dá)12000r/min，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)傳動(dòng)效率大于93%，以更高的穩(wěn)定性、牽引力和低噪音性能，給電動(dòng)汽車駕乘者帶來流暢、安靜的駕駛體驗(yàn)。

eDM電驅(qū)模塊電機(jī)為整車加速提供強(qiáng)勁動(dòng)力

eDM電驅(qū)模塊的電機(jī)采用博格華納收購(gòu)的雷米HVH250電機(jī)，該電機(jī)可應(yīng)用于混合動(dòng)力及純電動(dòng)車型，具有效率高、體積小和輕量化的特點(diǎn)。對(duì)于電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，張相宏表示，“通過采用斜極設(shè)計(jì)，扭矩波動(dòng)小于5%，達(dá)到良好的降噪效果。”

HVH250電機(jī)采用永磁體轉(zhuǎn)子，使用先進(jìn)的高壓發(fā)夾式矩形銅線定子繞組技術(shù)(HVH)，電機(jī)功率密度，扭矩和功率密度均達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。由于導(dǎo)線排列整齊緊湊，表面積大，便于熱量的傳導(dǎo)，能有效進(jìn)行冷卻。 可實(shí)現(xiàn)高效率和高持續(xù)功率。“電機(jī)本身在不同的結(jié)構(gòu)中都可以應(yīng)用，HVH250電機(jī)模塊化設(shè)計(jì)可根據(jù)應(yīng)用需求做到不同的規(guī)格組合和性能。”

扁銅線定子繞組技術(shù)(HVH)可提升電機(jī)效率和性能并降低噪音

在車輛駕駛過程中，噪聲也是電動(dòng)車一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，eDM噪聲的階次和發(fā)動(dòng)機(jī)有所不同，為降低車內(nèi)噪音，博格華納針對(duì)集成后的eDM 噪聲進(jìn)行了優(yōu)化。張相宏表示，“通過轉(zhuǎn)子斜極，齒輪輪廓優(yōu)化，外殼剛度增強(qiáng)，eDM的電機(jī)噪音水平目前達(dá)到近場(chǎng)噪音為85分貝，駕駛室噪音35分貝的領(lǐng)先水平。”

在電機(jī)冷卻方面，張相宏坦言，可采用油冷或水冷，根據(jù)應(yīng)用要求通過CFD分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，減低電機(jī)溫升，達(dá)到最佳的持續(xù)產(chǎn)品功率。“采用油冷對(duì)定轉(zhuǎn)子和軸承冷卻是博格華納產(chǎn)品的高性能高耐久性的優(yōu)勢(shì)特征，但國(guó)內(nèi)采用定子水冷更普遍，這將限制電機(jī)的持續(xù)功率為油冷的2/3，以免發(fā)生轉(zhuǎn)子溫度超限產(chǎn)生退磁。”

應(yīng)用于純電動(dòng)汽車的電機(jī)需要有較大的功率、力距以及持續(xù)的功率。HVH250水冷電機(jī)持續(xù)功率達(dá)到60KW，峰值功率為140KW，為整車的加速性提供了良好的支持。

eGearDrive變速器電子驅(qū)動(dòng)橋以高效傳動(dòng)延長(zhǎng)行駛里程

eDM電驅(qū)模塊的中eGearDrive變速器電子驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)專為電動(dòng)車市場(chǎng)設(shè)計(jì)，可適用于不同車型、不同能效比的電動(dòng)車。eGearDrive變速器電子驅(qū)動(dòng)橋采用高效的齒輪機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，自重較低。通過高效的齒輪傳動(dòng)和緊湊輕巧的設(shè)計(jì)顯著延長(zhǎng)電動(dòng)車的行駛里程，從而降低汽車對(duì)電池容量的要求。因具有較高的扭矩性能，該系統(tǒng)可廣泛適用于各類電動(dòng)車輛，包括高性能電動(dòng)跑車、電動(dòng)橋車及電動(dòng)商用車。

博格華納最早的 eGearDrive31-01型與特斯拉一起研發(fā)。Tesla Roadster Sport 版從靜止加速到 96km/h 只需要 3.7s 時(shí)間，傳動(dòng)系統(tǒng)的高效率功不可沒，31-01型eGearDrive現(xiàn)已被Tesla收購(gòu)。2011年，博格華納為福特汽車的首款量產(chǎn)純電動(dòng)車TransitConnect配套了31-03型eGearDrive。福特汽車的這款純電動(dòng)汽車是基于“北美2010年度卡車”的全球版TransitConnect開發(fā)的，旨在配備城市物流車隊(duì)，最高時(shí)速121km/h，充滿電后可行駛129km。

這款產(chǎn)品同時(shí)還應(yīng)用在CODA純電動(dòng)汽車上，它可以實(shí)現(xiàn)峰值300Nm的扭矩傳遞，14000r/min的高輸入轉(zhuǎn)速。由于采用了無油泵的飛濺式潤(rùn)滑方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總成質(zhì)量?jī)H為32.5 kg。31-03型eGearDrive可以完全勝任前驅(qū)的A級(jí)和B級(jí)電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)配備寬泛的減速比可供選擇，減速齒輪的重合度大于4，具有較高的承載量和運(yùn)行效率。為了方便實(shí)現(xiàn)和電機(jī)的機(jī)械接口布置，31-03型eGearDrive使用了獨(dú)特的法蘭式連接器連接到電機(jī)殼體上，并可以通過調(diào)整安裝布置角度以滿足不同車型的需求。

除了應(yīng)用于電動(dòng)轎車的單速比31-XX系列產(chǎn)品之外，博格華納還研發(fā)了可縱置布置的應(yīng)用于商用車的32-XX系列產(chǎn)品以及具有3個(gè)擋位應(yīng)用于電動(dòng)客車的34-XX系列產(chǎn)品。eGearDrive將博格華納專利技術(shù)和100多年的動(dòng)力系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)融于一體，由于其優(yōu)異表現(xiàn)，eGearDrive獲得2010年度美國(guó)《汽車新聞》PACE大獎(jiǎng)。

除了以上介紹的電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品外，博格華納還有用于48V系統(tǒng)的后驅(qū)集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)(eRDM)、集成電四驅(qū)驅(qū)動(dòng)(eAWD)，這些目前尚在研發(fā)階段，預(yù)計(jì)到2020年就能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。對(duì)于未來eDM電驅(qū)模塊的走向，張相宏表示，“eDM現(xiàn)在是電機(jī)和eGearDrive的集成，下一步會(huì)是控制器、電機(jī)和減速箱等集成在一起，未來博格華納將給客戶帶來更全面系統(tǒng)的電動(dòng)解決方案。”