柳建新：不同电驱系统在商用车领域的探索与实践

专题：2024中国商用车论坛

　　2024年3月26日-28日，2024中国商用车论坛在湖北省十堰市举办。本届论坛由中国汽车工业协会主办，以“新步伐•新成效•新提高，助力商用车产业高质量发展”为主题，基于行业高质量发展要求、国家“双碳”目标实现、汽车产业转型和创新需要，以创新促改革、促转型、促发展，助力商用车产业高质量发展。其中，在3月28日下午举办的“主题论坛六：新产品、新技术助力商用车供应链创新发展”上，上海电驱动股份有限公司EV商用车研发总监柳建新发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录：

　　尊敬的罗秘书长，各位领导，各位同事，各位媒体朋友，大家下午好，我来自上海电驱动股份有限公司，主要负责EV商用车的研发工作，作为系统供应商，我今天分享题目是关于不同电驱系统在商用车领域的探索与实践。

　　今天我的分享主要分以下三个方面，因为我们是系统供应商，所以接下来我们一起来聊一下商用车在电动化的进程中前世今生。

　　商用车因为车型分类非常复杂，有客车，卡车，卡车还分轻卡和中重卡，另外还有工程机械，在碳排放里面也占有较大比重。中国的商用车电动化最早发力的是混合动力客车，早期引领了商用车电动化的发展，我个人认为也交出了一份满意的答卷，为整个行业输送了很多优秀人才，包括供应链体系的建立。大概是从2016年开始，客车市场的混合动力需求出现断崖式下滑，纯电动迅速发展起来，到现在基本都是纯电动的需求。总成系统目前依然是直驱为主。后面考虑到降本，电机的高速化，电机和变速箱或者减速器的集成方案应运而生，不过更多是过渡方案。现在的新项目以及未来的方向应该还是电驱动桥，一方面电机系统的开发可以和乘用车结合，另外成本上也可以做到极致，主要的路线就是中央集中电驱桥和分布式桥驱路线。

　　讲到卡车，微卡车型早期就是走的电驱桥技术路线，簧下质量较轻，工况也比较好。轻卡早期走的是直驱的技术路线，随着对成本要求越来越高，电机高速化的需求就比较迫切，所以高速单减有3年的生命周期。接下来这个车型的应用一定是电驱桥，各主机厂以及系统厂家都在进行相应的产品开发。重卡车型，因为整车吨位比较重，路况比较复杂；包括一些环卫车辆需求，包含上装的应用，取力装置，目前主流均是AMT的动力总成解决方案。混动路线目前市场主要是P2和增程系统，整体来讲，主要还是电驱桥的路线为主。

　　另外一块我想说一下工程机械，因为现在工程机械也有很多在做电动化的项目，电动叉车很早就在做电动化，最早是48伏异步电机为主，现在为了提升车辆的整体性能，包括大吨位的叉车也在走电动化，所以永磁同步电机的需求及设计开发就有了需求，我们现在也在做这一块的研究。关于挖掘机和装载机我们也有在做电动化的产品开发，而且是基于800V的高压设计。整车的系统架构可能会有一些是油改电，直接替换原来的发动机系统，液压部分不进行调整。现在基于全新的设计开发做整体的解决方案，液压上装部分和行走部分分开进行设计，同步考虑能量回收的可行性。另外我想说一下混动系统在工程机械里面的应用，它的一个优势可以把发动机小型化，然后再加上一个发电机系统，电机的位置是P1位置，但是电机两端输出，然后根据车辆在不同的工况中的应用进行能量分配，并执行发电或者助力的控制策略。

　　接下来大家可以看一下，我们提到了很多乘用车的平台产品，乘用车总成系统的主流功率需求与轻卡车型，8米以下客车需求基本是一致的，这也就是为什么说乘用车，商用车可以共平台开发的一个前提基础。

　　接下来我来分享一些典型总成系统的特点及应用，刚才提到低速大扭矩的电机，目前在客车和工程机械里面还是有比较广泛的应用，包括我们现在做的很多出口的项目，还是采用低速大扭矩电机系统。不过现在需要做更加细致的研究，比如说针对不同的车型，以及不同的应用工况，重点分析电机系统在实际道路中的应用，分析驱动系统在实际的应用工况中哪些工作点占比更高，能量分布占比更大，我们需要重点优化。就像大家所看到的这些泡泡比较大的区间，其实就是整个在实际工况中的能量占比更大，那这些点就是我们优化的空间。然后就是密封以及轴电流带来的轴承电蚀问题，我们做了很多研究和解决办法。下图展示的就是我们现在的一些主流低速大扭矩的电机系统。

　　然后我们看一下高速电机，因为刚才提到了很多高速电机的开发是乘商共用，比如我们的扁线电机系统开发，180平台，220平台都是借用集团乘用车的平台开发。优势之一就是更优的极槽配合，系统效率更高，减少接口类型，标准化设计，然后同样一款电机平台搭载高速单减系统和电驱桥。下图是我们的主流的扁线电机平台产品，主要应用于桥驱。主要是应用在轻卡车型。

　　刚才很多次提到了桥驱，包括很多专家提到电驱桥的技术路线，这里针对桥驱的技术优势做一个简单说明，这是这个是一个轻卡车型，采用直驱或者高速单减系统布置，大家可以看到中间有一根比较长的传动轴，整个电池的布置基本都是在车辆两侧，如果发生碰撞，这个位置就比较不安全，而且电池的装机量也会受到空间的限制。采用电驱桥的路线后，取消这些悬置安装，取消传动轴，一个是节省了成本，再一个是中间传动轴掉以后，整个电池的布置空间就灵活很多。原来的传统车桥大多使用单级散齿轮的方式，对于车辆回馈扭矩是有限制的，比如说峰值扭矩400Nm的电机系统，但是对于桥来说可能不允许，可能就会造成能量的浪费。电驱桥会对齿轮进行全新的设计开发，大多采用单级圆柱齿轮，这个效率会增加，电机的回馈扭矩一般也不会受到限制。

　　同样是电驱桥的高速系统的应用，行业也不断在追求包括成本，重量，效率等方面的极致设计。对于总成系统厂家来说，因为我们专注电机和电控开发，所以整个桥驱的路线有很多演变的过程，现在所展示的是我们正在开发的二合一系统，电机和电控集成在一起，安装在桥上。当然，考虑到簧下的振动冲击，目前3.5吨及以下车型采用这种方式较多，针对比较大的吨位，尤其是中重卡，簧下质量较大，对于控制器来讲是这个设计边界比较不友好，还有很多实车的研究工作需要做。

　　重卡总成系统，我们现在采用的是445平台开发，共平台设计，包括纯电，混动系统用电机系统。尤其是增程器系统，包括集成式二合一增程器，我们也在同步进行研究及设计开发工作。考虑到柴油机的振动比较大，我们会和客户进行很多的实车研究及数据采集分析，把这个产品的设计开发工作做细。

　　接下来，因为时间比较紧张，接下来的内容我快一点讲一下。我们之前做了很多的多电机驱动系统研究。我们当时做的一个研究是基于同步电机和异步电机的集成高速减速器的设计开发。双电机系统因为采用高速电机系统，所以整个成本和重量是有优势的。另外因为是双电机的系统，当一个电机系统出现故障，另外一个电机可以正常工作，实现比较好的跛行模式。实际工作中，可以选择单电机工作，也可以选择双电机共同工作，根据实际工况达到更好的系统综合效率。下面是我们所做的一个分析，针对双电机如何进行扭矩分配，我们根据整车的需求，驾驶员模型，进行循环寻优算法，找到综合效率最优下的扭矩分布。初步的数据分析结果是异步机因为在高速条件下的效率较好。尤其是没有离合分离装置下，无弱磁损耗，所以综合表现会好一些，如果较多的工况是低速工况，永磁机的效率更优。

　　关于混合动力系统，有串联，并联，混联，其实我认为具体哪种系统更好，其实很难下结论，每个系统都有自身的优点和缺点，关键是找到适合用户，适用实际应用工况的路线，更多是从TCO全生命周期成本出发，不仅购车成本低，实际的运营成本也有优势，包括售后服务等。

　　前期我们做了客车上面应用的双电机双行星排混合动力系统，因为时间关系，不做详细讲解。主要就是发动机转速转矩双解耦，所以效率会比较高。另外就是通过行星排实现ECVT无级变速，平顺性比较好；迭代方式也是比较多的，双排构型里面可以增加不同的离合或者锁止机构来实现不同的运行模式，有些重卡混动的研究也在采用这种方式。

　　最后简单介绍一下我们公司，大洋电机的业务主要是两块，家电一部分业务，车辆事业集团一部分业务，车辆事业集团以上海电驱动股份为主体，还包括佩特来，杰诺瑞等。这页展示的是我们在车辆上面的相关产品，包括传统的起发电机，新能源车辆相关的纯电动系统，混动系统，插电式混动系统等，都是包括乘用车应用以及商用车应用。这页展示的是我们的生产制造工厂，主要是包括十堰工厂，潍坊工厂，上海工厂，芜湖工厂，还有重庆在建工厂，印度合资工厂等。这是我们的一些测试实验能力建设。这是我们的主要产品以及应用，包括乘用车的总成系统以及商用车的总成系统。这是我们主要的一些客户。

　　以上就是我汇报的内容，谢谢大家。

　　（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）

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