福工动力张德平:新能源商用车驱动总成方案
3月31日下午,“中国新能源客车发展论坛”如期召开,与会专家及企业代表进行了“新能源技术路线之争-相悖与相融”、“新能源核心部件创新发展研讨会”、“客车安全防范与智能公交建设交流会”三场讨论。对新能源客车的发展起到了助推作用, 中国道路运输协会、城市客运分会副秘书长叶东强主持论坛。福建省福工动力技术有限公司技术中心主任张德平出席了此次论坛,以《新能源商用车驱动总成方案》为题发表精彩发言。
以下为演讲实录:
各位领导、各位行业的同仁大家下午好!
我是来自福建省福工动力技术有限公司的张德平,很荣幸跟大家探讨新能源商用车驱动总成的发展方案。
首先我们翻开中国制造2025的蓝皮书,蓝皮书上有提到在未来30年传统的车还是占我们总量的大部分,是一个主流。但是在未来30年内以混合动力为基础的HEV和PHEV未来30年将是蓬勃发展期。
混合动力核心部件是混合动力的驱动总成,因为它决定了我们电控系统的架构,也决定了我们电池的选型,我们认为在窗口期我们要大力对驱动总成进行创新。
众所周知,目前在世界公认最先进、最好的是丰田的总成,历经20年推广数量有一千万辆,目前运行非常稳定,它是基于单行星排动力分流的系统,我们在这一块进行深入的创新,带来了复合行星排动力分流的系统,我们希望把这个性能优于丰田的系统应用于商用车的领域。为什么性能上能优于丰田的系统,我从结构上向大家做一个介绍:
首先在结构上,我们可以转化成4个轴,相对于丰田的3轴我们多了一个轴,在里面集成了两个制动器,这样在控制上面产生了三个自由度的控制模式,在效率上面的选择和最优的选择上面,比丰田两个自由度多了一个选择的空间。这一款产品我们拥有独立自主的专利,专利覆盖了大部分的欧美日发达国家,可以销往世界各地,同时国内也有32项发明专利,它是一个无级变速的总成,从右侧看到,它是有两个电机、轴齿结构、液压系统、还有整个壳体等高度集成在一起,它是一个机电液高度一体化的驱动总成。
这是它的一个内部结构,大致介绍一下,在我们主箱体里面有两个电机,大电机和小电机集合在一起。这个是副箱体、发动机、电机还有减速机构整个构成了一个驱动总成。
我们通常用杠杆图的形式表达的动力分流行星排结构,左边是福工系统架构,右边是丰田的系统架构,我们双星排是四个轴,中间蓝色是发动机,绿色是输出,然后E2是大电机,大家看到丰田的输出跟E2在同一个轴上的,它一个固定的速比,E2一定跟发动机的速度按照固定速比的。我们在E1与发动机上面分别有两个制动器,在纯电动起步的阶段,我们两个电机可以同时驱动,丰田只能靠E2单独驱动,发动机启动的过程是一样的。
在加速过程,从这里可以看出,我们三个动力源,两个电机和发动机可以一起驱动输出,丰田是由E2根发动机进行驱动,E1在发电,相当于维护杠杆的平衡,有一个抑制的过程,在这里E1的效率是比较低的。我们在中速的时候可以把E1给锁死,而丰田E1持续的发电,发电的过程中给E2,这个过程效率是偏低的。高速的时候我们是四根轴,我们的发动机可以控制在更好的在高效率区间工作,高效率区间相对于丰田的高效率区间,我们有更多的选择。
做一个小结,我们这个系统
第一、是克服大电机度随车速上升的问题。
第二、利用锁止离合器,避免了中高速段抑制,克服了小电极总需反作用于发动机的。
第三、双电机调速,具有更多的自由度把电机与发动机放在最佳效率区工作
在控制上,我们把整个控制分为三个层次,
首先第一个,是监控层,里面主要是对基本的安全一个架构进行组建,同时还有对最基本的性能进行一个组建。
第二个,基于四个轴的原理,我们进行扭矩平衡架构的构建。
第三个,在前面两个形成前提下,我们进行能量管理的优化。
如何能够达到最优的能量管理,我们还是基于四根轴非常宽泛自由度的方式,我们可以把每一个情况和点标在工况区间里面,把电机、发动机、行星排还有电机控制器、电池把所有的最高效的区间都输入在我们数据里面,虽然有无数个点,比如说在下面有无数个点,但是我们根据整车的需求通过离线的方线进行筛选,得到在某个工况下得到最优的总统效率的区间,进而达到最好的油耗。
这一幅图里面,看到我们实验台架上所有的数据在一个数据库里面,进行了筛选和优化。
目前,我们有两款产品分别是1800这个产品,目前应用在5到6米的轻客上面,18000应用在9到12米的大巴上。后续还会研发2800产品应用在6-8米的中巴上。同时这个是一个平台化的产品,可以应用在混合动力上面,也可以应用在插电式混合动力上面。
简要介绍一下我们公司,福工动力是最早从事于新能源研发与生产的企业之一,目前全国200多个城市应用我们的产品,市场占有率前五,行业影响力前三,曾经获得四项国家节油大赛的冠军。随着补贴的下降,也呼吁广大的客户更多关注我们产品性价比,并不是价格最低这种类型的。使我们驱动总成能够发展在一个比较快速进步,良性发展的轨道,最后使我们国家的驱动总成在补贴下降或者没有补贴的时候,也可以在全世界范围内处理领先地位。谢谢大家!
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