解析純電驅(qū)動技術(shù)路線

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

一、什么是純電動驅(qū)動?

驅(qū)動汽車前行的力一定是機械力，目前驅(qū)動汽車的機械力源于發(fā)動機輸出的機械力和電動機輸出的機械力兩種。其他形式的機械力(飛輪、液壓等)來驅(qū)動汽車前行，估計沒有成為商品可能性。

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

現(xiàn)代汽車已經(jīng)發(fā)展140多年，一輛汽車只配一臺發(fā)動機。而今天發(fā)走純電動驅(qū)動的汽車，驅(qū)動電機可以配多少個?一個是必須的，最多是每一個輪子配一個驅(qū)動電機。

二、純電動方式基本分類

發(fā)動機按布置位置的不同，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。如果是一個驅(qū)動電機，也可以分為前置、中置、后置等。目前電機驅(qū)動模式又進一步衍生出多個電機驅(qū)動模式，于是出現(xiàn)集中驅(qū)動模式與分布驅(qū)動模式的分法。

1)集中驅(qū)動再細(xì)分為單電機與雙電機方案兩大類

a)單電機驅(qū)動的三種模式

圖1 單電機驅(qū)動的三種模式

b)雙電機驅(qū)動的四種模式

圖2 雙電機驅(qū)動的四種模式

2)分布驅(qū)動主要分為輪邊電機與輪轂電機三種

a)后輪兩個輪邊電機;

b)后輪兩個輪轂電機

c)全輪的輪轂電機.。

三、直驅(qū)大型公交車受到推崇的基本原因分析

國標(biāo)規(guī)定大型公交車最高速度為Q79公里/小時，一線城市用機器時刻提醒司機行車速度不要超過Q50公里/小時，公交公司目前實際運營平均速度在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的輸入功率，而在變速箱輸出端進行扭力和轉(zhuǎn)速之間變化比的切換。

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

筆者觀點是，大型公交車當(dāng)時下用直驅(qū)方案也是不得已的臨時措施。但是經(jīng)過長時間實踐證明，采用直驅(qū)方案不是最理想的，但還是符合我國公交車實際工況的，后續(xù)要改進基本思路是，

a)在大扭力電機的基礎(chǔ)上，改善高速的效率;

b)在大扭力電機的基礎(chǔ)上，再配性能穩(wěn)定的AMT;

c)電機布置在中間位置偏后，如果AMT性能不穩(wěn)定，暫時不配為宜。

四、當(dāng)下通勤純電動客車配AMT為宜

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

開發(fā)一套適宜純電動大型客車的配套的AMT的難點，不在計算機控制系統(tǒng)，而在執(zhí)行部件及與手動變速箱的機械接口上。

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

當(dāng)下通勤純電動客車配AMT的基本理由是：

a)有了AMT，動力性能較好、電耗較低，尤其在高速運行時，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)對電機和電機控制器要求，可以降低較多;

d)AMT在換擋可能存在動力中斷問題，但是通勤純電動客車換擋不頻繁。

蘇州綠控、南京越博在AMT研發(fā)上、市場部開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、財力研究和開發(fā)新產(chǎn)品，取得的進步，應(yīng)該說還是可圈、可點。

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

五、無傳統(tǒng)軸的直驅(qū)方案的優(yōu)缺點分析

前面提到的直驅(qū)方案，還是有傳動軸的。目前在專用物流車已經(jīng)出現(xiàn)無傳統(tǒng)軸的直驅(qū)方案，即電機橫置集中在驅(qū)動橋上，取消了傳動軸和傳統(tǒng)的錐齒輪或螺旋傘齒輪的主減速器。其意圖是，提高傳動效率、動力性較強，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，這個方案如果要用客車上，理由還不十分充分。

六、集中式雙電機驅(qū)動方案的優(yōu)缺點分析

對雙電機驅(qū)動方案，筆者一直沒有看懂其設(shè)計者的基本意圖。是彌補單電機的不足，更好的節(jié)能?雙電機驅(qū)動方案一個高速電機，另一個是低速電機。彼此之間一定是要組合地工作。但是必須要有兩個電機控制器，整車控制器要協(xié)調(diào)兩個電機控制器。這種方案對外行人而言，其是越來越復(fù)雜了，成本也是越來越高之嫌。北京精進電機在嘗試這個方案，市場反應(yīng)如何?有待驗證。

七、輪邊(輪轂)電機方案還是亮點，離熱點距離較遠(yuǎn)

發(fā)動機汽車離不開離合器、變速箱，純電動公交車采取直接驅(qū)動也是不得以而為之。無傳統(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。

開發(fā)輪邊(輪轂)電機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?橫向移動對客戶有而言，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，對客戶有多少增值。

(1)輪邊驅(qū)動方案優(yōu)缺點分析

假設(shè)輪邊電機性能是穩(wěn)定的，下面僅僅從汽車驅(qū)動技術(shù)上予以分析。輪邊在車輛兩側(cè)分別配一個電機，單獨驅(qū)動該車輪，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：

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械差速器的性能相比。這是一個嚴(yán)重的技術(shù)上的安全隱患問題。

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，客戶部會買嗎?

(2)輪轂電機方案優(yōu)缺點分析

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

輪轂電機是安裝在輪轂里面的。省去了傳動軸、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)動方案的不足，輪轂電機方案都有。還有一個安全隱患，就是電機控制器集成到輪轂電機里，可靠性如何保障?

八、研究結(jié)論

當(dāng)下以集中驅(qū)動為主，未來才是分布驅(qū)動。目前客車企業(yè)面對市場開發(fā)的純電動客車產(chǎn)品，動力布置的基本技術(shù)路線是：單電機+AMT(變速箱(2-3檔)+傳動軸+傳統(tǒng)橋。如果是產(chǎn)品研發(fā)(或者后者是零部件驗證)，就另當(dāng)別論了。