电桥 – 新的中混解决方案

《电桥 – 新的中混解决方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、48V电桥–新的中混解决方案陈鹏,项目经理牛铭奎博士,总监电驱动,舍弗勒贸易(上海)有限公司总结随着汽车排放法规日益严格和燃料价格不断上涨，越来越多的工业化国家达成共识，未来的汽车应该有更低的二氧化碳排放和能耗。这些要求可以通过传统动力总成的电气化来实现。目前，在传统的动力总成上搭载额外的锂离子电池、高压功率电子和引入高压混合动力车所要求的安全技术会产生高昂的费用，而48V系统可以避免高电压系统的高成本以及12V电源的功率限制。舍弗勒开发的峰值功率为12千瓦的48V电桥提供了一种高性价比的混动化方

2、案，它包括一个电机、两级行星齿轮以及一个电子机械式换档机构。电机的功率电子和换档执行器被集成在电驱动桥中。两档变速箱可以在一档实现车辆纯电起步到20公里/小时。除了用在频繁起停的路况，纯电行驶也可用于部分自动驾驶操作，如泊车。在二档，助力和能量回收可以在很宽的车速范围内实现。根据不同的车型，电动巡航（车速恒定）速度可以最高达到约70公里/小时。搭载一个电机和两档变速箱的舍弗勒48V电桥可以实现高达15％的节油率。1.中国市场的需求与挑战近五年来中国汽车保有量增长迅速，至2013年末中国汽车保有量达

3、1.37亿辆。汽车保有量的大幅增长所带来的能源安全和环境问题将更加突出。目前，交通运输业已成为中国第二大石油消费行业。2013年中国石油对外依存度达到58.2%，并还将持续上升，这给中国能源安全带来不确定因素和风险。同时，汽车造成的城市道路拥堵已成为越来越多的城市共同面临的一大社会顽疾，汽车尾气排放也是环境污染和二氧化碳排放的主要来源之一。为缓解能源与环境压力、推动汽车产业可持续发展，中国政府提出了到2020年中国乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/100公里的目标。2013年中国国产汽车企业平均燃

4、料消耗量为7.33升/100公里[1]，为达到2020年的油耗目标还需要降低约32%的油耗。根据分析[2]，改进传统内燃机技术所带来的节油潜力有限，需要进一步的电气化以达到2020年油耗目标。政府对降低石油消耗的迫切愿望以及随之而来的政府补贴都为中国新能源汽车的发展提供了优越的条件。另外，大型城市的广泛分布以及典型的城市工况，如城市中较短的行驶距离、频繁的起停过程、较低的行驶速度、以及频繁的加减速过程等，也非常适合电驱动技术的应用。然而，纯电动汽车的产业化还需要一段时间。传统动力总成的混动化可视为

5、一种过渡技术。目前混合动力汽车已经可以达到排放低于100克二氧化碳/公里。高功率的电机加上一个小型化的内燃机能实现的行驶里程与搭载传统动力总成的车辆相当。其所需的电功率是由具有高达600伏工作电压的系统提供，电能通常由几千瓦时（度）电量的锂离子电池提供。但是，锂离子电池、高压功率电子和所需的安全技术相对于传统的动力总成会产生高昂的额外成本。2.48V电桥系统的功能和优点48V系统可避免高电压系统带来的高成本以及12伏电源的功率限制。相比于高压系统，48V系统所需要的电气和电子部件的成本要低得多，并

6、且电池可设计具有更小的容量。同时48V系统不在接触保护等法规的要求范围之内。在48V系统中电流高达250安培（A），可实现最高12千瓦的输出功率，其可用电力足以减少内燃机在低车速、低工作效率范围内的使用频率。图1车辆能量回收潜力图1表示针对B级到F级别车辆在不同驾驶循环（NEDC，WLTP，Artemis）中可回收的最大能量与制动功率的关系。48V系统通过搭载峰值功率为10-12千瓦的电机可以实现80%的能量回收率（B级/C级车，NEDC循环），回收能量可用于车辆的下一次加速。即使更重的车辆在更加

7、动态的驾驶循环中（E级/F级车，WLTP循环），通过搭载48V系统可以实现超过60%的制动能量回收。虽然高压混动系统可以实现100％能量回收率，但由此增加的系统成本远高于多回收能量所带来的效益。图2.48V系统功能比较在图2中比较了不同48V混动系统架构的功能。与皮带式起动发电机（BSG）和集成式起动发电机（ISG）相比，由于没有发动机拖曳扭矩的影响，P2混动模块与电桥在纯电爬行、纯电行驶、电动巡航以及能量回收方面都表现出更好的性能和更高的系统效率。虽然P2混动模块在发动机起停和负荷点转移方面表现

8、更好，但是电桥有一个显著的优势，即通过安装在后驱动桥的电桥实现电动四驱功能。前驱动桥与后驱动桥分别由传统动力总成和电桥独立驱动。由传统动力总成与48V电桥组成的电动四驱系统具有以下优点：ü四轮驱动功能ü作为扩展系统，与传统动力总成可兼容ü可实现低速纯电行驶ü通过两档变速箱可实现高速下的电动巡航ü通过发动机解耦可显著降低发动机摩擦与拖曳损失ü更好的燃油经济性图3.发动机拖曳扭矩的影响发动机拖曳扭矩在燃油经济性中起到了至关重要的左右。图3展示了针对三种不同车辆级别与发动机在NEDC循环