解析純電驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線

中國(guó)發(fā)展新能源汽車技術(shù)路線是什么?一直爭(zhēng)論不停。最后在國(guó)家高層領(lǐng)導(dǎo)直接參與下，明確了“純電驅(qū)動(dòng)”為中國(guó)新能源汽車的技術(shù)路線，將混合動(dòng)力的技術(shù)路線被劃到節(jié)能汽車的范疇里了。接下來(lái)，開(kāi)始要討論的是集中驅(qū)動(dòng)?還是分布驅(qū)動(dòng)?討論必須是發(fā)散思維，這是一個(gè)必經(jīng)的過(guò)程。但是最后還是要收斂的。筆者觀點(diǎn)是，當(dāng)下以集中驅(qū)動(dòng)為主，未來(lái)才是分布驅(qū)動(dòng)。下面討論如下，供參考。

一、什么是純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)?

驅(qū)動(dòng)汽車前行的力一定是機(jī)械力，目前驅(qū)動(dòng)汽車的機(jī)械力源于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械力和電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械力兩種。其他形式的機(jī)械力(飛輪、液壓等)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車前行，估計(jì)沒(méi)有成為商品可能性。

“純”字的基本含義是，驅(qū)動(dòng)汽車的機(jī)械力，就是單一來(lái)源于電機(jī)輸出的機(jī)械力;另一層意思是，即使車上有內(nèi)燃機(jī)在做功，也不當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)用了。

現(xiàn)代汽車已經(jīng)發(fā)展140多年，一輛汽車只配一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。而今天發(fā)走純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的汽車，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以配多少個(gè)?一個(gè)是必須的，最多是每一個(gè)輪子配一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

二、純電動(dòng)方式基本分類

發(fā)動(dòng)機(jī)按布置位置的不同，可以分為前置、中置、后置三大分類。再可以細(xì)分前置前驅(qū)、前置后驅(qū)、中置后驅(qū)、后置后驅(qū)等。如果是一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，也可以分為前置、中置、后置等。目前電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式又進(jìn)一步衍生出多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，于是出現(xiàn)集中驅(qū)動(dòng)模式與分布驅(qū)動(dòng)模式的分法。

1)集中驅(qū)動(dòng)再細(xì)分為單電機(jī)與雙電機(jī)方案兩大類

a)單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三種模式

圖1 單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三種模式

b)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的四種模式

圖2 雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的四種模式

2)分布驅(qū)動(dòng)主要分為輪邊電機(jī)與輪轂電機(jī)三種

a)后輪兩個(gè)輪邊電機(jī);

b)后輪兩個(gè)輪轂電機(jī)

c)全輪的輪轂電機(jī).。

三、直驅(qū)大型公交車受到推崇的基本原因分析

國(guó)標(biāo)規(guī)定大型公交車最高速度為Q79公里/小時(shí)，一線城市用機(jī)器時(shí)刻提醒司機(jī)行車速度不要超過(guò)Q50公里/小時(shí)，公交公司目前實(shí)際運(yùn)營(yíng)平均速度在30公里上下，城市大型公交車不準(zhǔn)上城市高架路。

直驅(qū)方案的基本含義是，不配變速箱。變速箱的基本功能，在變速箱輸入端接受電機(jī)的輸入功率，而在變速箱輸出端進(jìn)行扭力和轉(zhuǎn)速之間變化比的切換。

大型公交車最高速度為Q79公里/小時(shí)已經(jīng)較低了，但對(duì)扭力要求偏高。這個(gè)工況必然要求是大扭力和低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，顯然采用多檔位的變速箱，顯得有些富裕。加上目前國(guó)產(chǎn)3檔以下的變速箱，技術(shù)性成熟度離公交公司的要求，還有一個(gè)距離。

筆者觀點(diǎn)是，大型公交車當(dāng)時(shí)下用直驅(qū)方案也是不得已的臨時(shí)措施。但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)踐證明，采用直驅(qū)方案不是最理想的，但還是符合我國(guó)公交車實(shí)際工況的，后續(xù)要改進(jìn)基本思路是，

a)在大扭力電機(jī)的基礎(chǔ)上，改善高速的效率;

b)在大扭力電機(jī)的基礎(chǔ)上，再配性能穩(wěn)定的AMT;

c)電機(jī)布置在中間位置偏后，如果AMT性能不穩(wěn)定，暫時(shí)不配為宜。

四、當(dāng)下通勤純電動(dòng)客車配AMT為宜

AMT中文的意思自動(dòng)離合變速箱，通俗地理解，在手動(dòng)變速箱的基礎(chǔ)上，加了一套計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。實(shí)際產(chǎn)品有工藝性要求，如果直接在傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱上，加載一套計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，其效果并不理想。

開(kāi)發(fā)一套適宜純電動(dòng)大型客車的配套的AMT的難點(diǎn)，不在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，而在執(zhí)行部件及與手動(dòng)變速箱的機(jī)械接口上。

一直沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)不配變速箱的汽車。中國(guó)汽車要在傳統(tǒng)汽車上超過(guò)國(guó)外品牌汽車，大家討論較多是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)前沿技術(shù)在國(guó)外。行業(yè)內(nèi)的人都知道的，變速箱的沿技術(shù)也在國(guó)外。中國(guó)發(fā)展純電動(dòng)汽車，公交車已經(jīng)出現(xiàn)直驅(qū)方案的電動(dòng)公交車。如果直驅(qū)方案能再優(yōu)化，直驅(qū)方案出現(xiàn)在其他類別的電動(dòng)汽車也是有可能的。

當(dāng)下通勤純電動(dòng)客車配AMT的基本理由是：

a)有了AMT，動(dòng)力性能較好、電耗較低，尤其在高速運(yùn)行時(shí)，電耗低更為明顯;

b)有了AMT，系統(tǒng)重量也更低，最高可減重40%;

c)對(duì)電機(jī)和電機(jī)控制器要求，可以降低較多;

d)AMT在換擋可能存在動(dòng)力中斷問(wèn)題，但是通勤純電動(dòng)客車換擋不頻繁。

蘇州綠控、南京越博在AMT研發(fā)上、市場(chǎng)部開(kāi)拓上做了大量的工作，綦江齒輪在AMT要的3-4檔的變速箱上，投入了大量的人力、財(cái)力研究和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，取得的進(jìn)步，應(yīng)該說(shuō)還是可圈、可點(diǎn)。

歸納一句話，當(dāng)下通勤純電動(dòng)客車配AMT在電耗、動(dòng)力性、成本等方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但是前提是AMT性能必須穩(wěn)定。

五、無(wú)傳統(tǒng)軸的直驅(qū)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析

前面提到的直驅(qū)方案，還是有傳動(dòng)軸的。目前在專用物流車已經(jīng)出現(xiàn)無(wú)傳統(tǒng)軸的直驅(qū)方案，即電機(jī)橫置集中在驅(qū)動(dòng)橋上，取消了傳動(dòng)軸和傳統(tǒng)的錐齒輪或螺旋傘齒輪的主減速器。其意圖是，提高傳動(dòng)效率、動(dòng)力性較強(qiáng)，效降低電耗、也減輕了質(zhì)量。目前的困難是非簧載質(zhì)量較重，導(dǎo)致車輛的舒適性變差。筆者的觀點(diǎn)，這個(gè)方案如果要用客車上，理由還不十分充分。

六、集中式雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析

對(duì)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，筆者一直沒(méi)有看懂其設(shè)計(jì)者的基本意圖。是彌補(bǔ)單電機(jī)的不足，更好的節(jié)能?雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案一個(gè)高速電機(jī)，另一個(gè)是低速電機(jī)。彼此之間一定是要組合地工作。但是必須要有兩個(gè)電機(jī)控制器，整車控制器要協(xié)調(diào)兩個(gè)電機(jī)控制器。這種方案對(duì)外行人而言，其是越來(lái)越復(fù)雜了，成本也是越來(lái)越高之嫌。北京精進(jìn)電機(jī)在嘗試這個(gè)方案，市場(chǎng)反應(yīng)如何?有待驗(yàn)證。

七、輪邊(輪轂)電機(jī)方案還是亮點(diǎn)，離熱點(diǎn)距離較遠(yuǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)汽車離不開(kāi)離合器、變速箱，純電動(dòng)公交車采取直接驅(qū)動(dòng)也是不得以而為之。無(wú)傳統(tǒng)軸的直驅(qū)方案用于客車，如何克服非簧載質(zhì)量較重困難，還看不到其可行性。

開(kāi)發(fā)輪邊(輪轂)電機(jī)方案的基本意圖是什么?

a)是便于能量回收?有多少都能量可以回收;

b)是便于汽車橫向移動(dòng)?橫向移動(dòng)對(duì)客戶有而言，有多少增值;

c)降低公交車客車的地板高度?目前公交車地板高度還可以降多少，對(duì)客戶有多少增值。

(1)輪邊驅(qū)動(dòng)方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

假設(shè)輪邊電機(jī)性能是穩(wěn)定的，下面僅僅從汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)上予以分析。輪邊在車輛兩側(cè)分別配一個(gè)電機(jī)，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)該車輪，它取消了主減速器和差速器，意圖是電耗較少。目前的難題有2個(gè)：

a)高速轉(zhuǎn)彎和路面顛簸上的差速控制，電子差速器的性能還不能與機(jī)械差速器的性能相比。這是一個(gè)嚴(yán)重的技術(shù)上的安全隱患問(wèn)題。

b)非簧載質(zhì)量較高,導(dǎo)致客車舒適度嚴(yán)重下降。這樣的產(chǎn)品推上市，客戶部會(huì)買嗎?

(2)輪轂電機(jī)方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

假設(shè)輪轂電機(jī)性能是穩(wěn)定的，下面僅僅從汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)上予以分析。

輪轂電機(jī)是安裝在輪轂里面的。省去了傳動(dòng)軸、減速器等，其效率可能更高，更節(jié)能。但是認(rèn)真研究一下，輪邊驅(qū)動(dòng)方案的不足，輪轂電機(jī)方案都有。還有一個(gè)安全隱患，就是電機(jī)控制器集成到輪轂電機(jī)里，可靠性如何保障?

八、研究結(jié)論

當(dāng)下以集中驅(qū)動(dòng)為主，未來(lái)才是分布驅(qū)動(dòng)。目前客車企業(yè)面對(duì)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)客車產(chǎn)品，動(dòng)力布置的基本技術(shù)路線是：?jiǎn)坞姍C(jī)+AMT(變速箱(2-3檔)+傳動(dòng)軸+傳統(tǒng)橋。如果是產(chǎn)品研發(fā)(或者后者是零部件驗(yàn)證)，就另當(dāng)別論了。