清新汽车-变速器如何迎接电动汽车高效率、高品质的挑战
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变速器如何迎接电动汽车高效率、高品质的挑战

文 / 清新君 2018-10-09 10:06

通过对Drive System Design 、Xtrac、大陆汽车的专家的访谈,论述了电动汽车驱动技术的发展趋势, 包括EV传统系统的精密化、驱动系统集成、共用流体润滑和冷却及多挡变速器等。

编译 | 清新汽车

来源 | Transmission Technology International 2018年9月

从高性能的超级跑车到大众市场的掀背车,实用型电动汽车的到来,使得变速器的设计在最近受到了更大的关注,传动系统的安静、平稳运行和能源效率变得更加重要。

“总体上变速器效率是很高的。” 专门做电气化动力系统的公司Drive System Design (DSD)的负责人西蒙·谢波德(Simon Shepherd)说,“ 但是,如果你看看电动动力系统,那里的电机和电子设备在90%的效率范围内,传动在总损失中所占的比例就变得更重要了,它可能是总损失的15%-20%。”

因此,控制电池组的成本和延长行驶里程是电动汽车设计中的重要因素。与化石燃料汽车相比,即使是小幅度提高变速器效率也会大大提高其重要性。

”同样的重点转移也适用于安静,因为没有了咆哮的引擎,其他的噪音会很明显。“变速器噪音通常令人不快,” 性能传输专家XTRAC的首席执行官阿德里安·摩尔(Adrian Moore)说。“旋转的呼呼声音是可以的,但是一旦你听到齿轮敲击等类似的噪声,那就真的很不愉快了。”为了获得一种非常精确的变速器,需要做大量的工作,特别是当它没有被内燃机掩盖的时候。

“ 然而,这样的挑战很少是简单的。”谢波德说,“在齿轮的宏观和微观几何方面,系统内部存在着权衡,但这也是一个完整的系统问题。”

“这不仅关系到齿轮,还在于轴的设计、轴承、外壳的刚度和相互作用。” 同样,效率的提高也得益于整体方法。例如,摩尔指出,提高转速可以充分提高驱动电机的效率水平,但往往会使啮合齿轮的情况更糟。他补充道:“在电机效率和传动效率之间有一个折衷方案。” 作为这种相互关系的结果,优化不仅必须跨越变速器和驱动电机,而且还要跨越电动汽车的电力电子,甚至其电池技术。

“ 现在,最大的趋势是集成。” 摩尔说,“这意味着我们可以用更少的连接器和电缆来减轻整个系统的重量。

此外,许多故障来自连接子系统。如果我提供一个完整的系统,我可以真正控制完整的测试和标定。” 谢波德同意:“越来越多的电动汽车系统正在变得高度集成,所以它不是变速器、马达和一套电子设备的简单组合。”这些系统正变得高度集成在一个外壳内,非常多地设计在一起。

>>>  共用流体

提高集成度可以在工程上提供多种好处。

“在赛车运动中,你让一个部分做两个工作,以减轻整体重量,”  摩尔说,“如果开始把这种想法应用到汽车上,你就能得到一些非常好的解决方案。在电动汽车中有一个非常重的电池组,所以在车辆的其他部件上,降低重量是非常重要的。”

谢波德说,特斯拉和丰田已经开发出一种通用流体来润滑变速器和冷却驱动电机的动力系统。在这个混合系统中增加电力电子是下一个合乎逻辑的步骤。 他预测:“ 一些进入汽车运动的电子设备是更高温度的设备,有可能用油冷却。” 路德维希引用了大陆的类似发展:电机、电力电子和电池都是水冷的,但正在转向油冷电机,还有对油冷电力电子,甚至是油冷电池的一些要求

这种共用的方式是促使人们更密切地审视润滑油本身的因素。“润滑对效率有很大的影响,”谢波德继续说道,“这会造成很大的阻力,我们已经做了大量工作,模拟和预测损失的影响。我们用清晰的外壳对此进行测试,现在我们正在试验CFD中的一些最新技术来预测搅动阻力。“

摩尔描述了XTRAC的类似的研究,“我们有一个完全清晰的变速器台架,它可以在转弯和制动时全速运转,以真正优化变速器的油位,从而使搅动量降至最低。”进一步积极的润滑油管理是可能的。路德维希说,大陆已经建立了一个带有自己的电动泵和过滤器的传动润滑系统。摩尔说:“对这种方法的需求正在增加。我们真的认为润滑油系统需要一些压力。这显然更复杂,但效率提升的效果很好。”

>>>  增加转速

从飞溅润滑向加压润滑的转变将被更高的电机速度的趋势所推动。

路德维希指出:“目前,我们正在讨论一些预开发项目,该项目的电机转速将显著超过20,000 rpm,我认为一些电机正在实验室运行,转速为3万至3.5万转。” 他补充称,这样一台电机或其齿轮的突然锁死可能会令人讨厌。他解释说:“转速越高,风险就越高,这确实是驱动对可控润滑的需求。你必须确保润滑是有效的,如果你只依靠被动润滑,你就无法控制它,也就不知道发生了什么。”

 “提高电机速度的动力来自于对效率的整体追求,因为更高的速度可以使体积较小的电机上提供(与大的电机)相同的功率和扭矩,节省重量、材料和成本,以及使安装更容易。缺点是,更高的输入速度会给下游动力系统的其他部分带来问题。” 谢波德说:“你在处理高速齿轮啮合,或者如果你想用多个速比来实现它,那么你就有了一个更复杂的齿轮系统来控制。”

路德维希继续说:“你需要更多的重量和能量来驱动执行机构,需要更复杂的传动控制,所以你必须把这些与从电机方面所获得的好处进行比较。” 如今,大多数电动汽车都依赖于电机和车轮之间的一个固定传动比。这一共识可能很快就会被推翻,因为多速变速器可以帮助减少电机的大小和保持性能,同时在一个更有效的运行区域运行。路德维希预测说:“我们看到浪潮来了。”

路德维希补充说:“我们已经在和客户讨论2速的方案,有些人要求3速解决方案。” 市场需求首先出现在运动型电动汽车的开发中,在这种情况下,固定速比很难平衡电机效率水平与转矩和速度指标之间的关系。

与之形成对比的是,谢波德说,DSD认为重型电动汽车(如卡车)对多速传动系统的需求最多,它们有自己棘手的扭矩和速度要求。他补充说:“设计一种宽速度范围的电机会损害其峰值效率。作为一名电机设计师和一名电力电子工程师,使用多速技术可以帮助您在较小的范围内集中精力进行操作。如果你使用一个特定的电机,并使用一个多速比的变速器,就可以在一个驱动周期内提高效率。”

“ 今天,双离合器变速器被广泛认为是多速电动汽车的最佳选择,尽管从长远来看,可能会出现更多奇怪的选择。” 路德维希透露,“我们正在对所谓的磁传动进行深入的研究。” 他描述了在电子控制下启动的带有可变数量转子和定子极的电机。路德维希补充道:“我们还可以在现有的电机上添加一种电磁变速器,在那里,我可以用不同的磁铁进行电子换档,这些磁铁被激活和停用,第一批原型正在实验室运行。我认为这是一个重大的技术变化。”

>>>传统及电气化DCT技术发展论坛(15日),EV驱动与多挡变速器技术发展论坛(16日)

2018年10月15日~16日,中国汽车工程学会和中汽翰思管理咨询公司联合吉林大学泰州汽车动力传动研究院及泰州市临港经济园将在江苏泰州举办两场TMC专题论坛:传统及电气化DCT技术发展论坛(15日),EV驱动与多挡变速器技术发展论坛(16日)。欢迎大家报名参会,共同探讨中国自动变速器和驱动系统的未来。

 

▲论坛最新日程 (暂定)

1015 专题论坛1:传统与电气化动力DCT技术发展论坛

October 15th, Special Forum 1: Conventional and Electrified DCT Technologies

主持嘉宾:雷雨龙 教授,吉林大学汽车工程学院副院长

Moderator: Prof. Lei Yulong, Vice President of Automotive Engineering College, Jilin University

08:45-09:00

开幕式及致辞

Opening Ceremony & Address

09:00-09:25

长安汽车DCT及混动发展战略

CHANGAN Automobile DCT & Hybrid Transmission Development Strategy

刘继伟 先生,重庆长安汽车股份有限公司变速器开发所副所长

– Mr. Liu Jiwei, Vice Director of Transmission Development Department, CHONGQING CHANGAN AUTOMOBILE Co., Ltd.

09:30-09:55

壳牌新能源远景规划

Lubricants Technology in a Changing World & Co-engineering

– Cameron Watson 博士,亚太区OEM润滑油技术总经理,壳牌

– Dr. Cameron Watson, GM OEM Lubricants Technology Asia-Pacific, Shell

10:00-10:25

AVL双离合器运动标定途径流程方法与工具

AVL Approach to DCT Hybrid Calibration Process, Methedology and Tools

王健 博士,AVL混动系统经理

– Dr. Ing. Wang Jian, Manager Hybrid System, AVL

10:30-11:00

茶歇和展览参观

Coffee Break & Visit to Exhibition

主持嘉宾:郑立朋 先生,长城汽车股份有限公司传动研究院副院长

Moderator: Mr. Zheng Lipeng, Vice Director, Driveline Research Institute, Great Wall Motor

11:00-11:25

DCT控制系统精度的研究及应用

Research and Application of Accuracy of DCT Control System

尹良杰 先生,安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心院长

– Mr. Yin Liangjie, Academy President, Technical Center, AnHui Jianghuai Automobile Group

11:30-11:55

液作动湿式DCT系统中同步器挂档控制方法研究

Synchronizer Engagement Control in Hydraulic-drive Wet DCT System

张宽宽 先生,联合汽车电子有限公变速箱控制系统开发主管

– Mr. Zhang Kuankuan, Transmission Control System Manager of United Automotive Electronic Systems Co., Ltd.

12:00-12:25

改善驾驶性的同步器

Synchronizers for Improving Driveability

宋士钢 先生,豪能贺尔碧格传动技术(上海)有限公司 产品总监

– Mr. Johnson Song, Head of Product Management & Customer Solutions, HAONENG HOERBIGER DriveTech (Shanghai) Co., Ltd.

12:30-13:30

社交午餐

Network luncheon

主持嘉宾:尹良杰 先生,安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心院长

Moderator:  Mr. Yin Liangjie, Academy President, Technical Center, AnHui Jianghuai Automobile Group

13:30-13:55

设计高度紧凑的单中间轴和7DCT变速箱,以及模块化的P2架构MHEVPHEV

A Highly Compact Single Layshaft 7 Speed DCT Design with Modular Approach Towards P2 MHEV and PHEV

杨宇 博士,邦奇动力业务发展合伙人

– Dr. Yang Yu, Punch Powertrain N.V. Business Development Partner

14:00-14:25

DCT变速箱的电动化

Electrification of DCT

姜超 博士,上汽乘用车技术中心动力总成项目管理部总监

– Dr. Jiang Chao, Director of Powertrain Program Management Dept., SAIC Motor Technical

14:30-14:55

长城汽车传统及混合动力DCT先进制造技术

Advanced Manufacturing Technologies for Conventional and Hybrid DCT of Great Wall Motor

谭治国 先生,长城汽车 蜂巢易创传动研究院 部长

– Mr. Tan Zhiguo, Deputy Department Chief, Great Wall Motor FECO E-Chuang Transmission Research Institute

15:00-15:30

茶歇和展览参观

Coffee Break & Visit to Exhibition

主持嘉宾:刘继伟 先生,重庆长安汽车股份有限公司变速器开发所副所长

Moderator: Mr. Liu Jiwei, Vice Director of Transmission Development Department, CHONGQING CHANGAN AUTOMOBILE Co., Ltd.

15:30-15:55

采用DCT齿轮箱的12挡位混合动力变速箱

A 12-Speed Hybrid Transmission Using DCT Gear-box

段志辉 教授,合肥工业大学

– Prof. Duan Zhihui, HeFei University of Technology

16:00-16:25

4挡新能源专用DCT

4-Speed DCT Dedicated for New Energy Vehicles

郭军敬 先生,湖南鸿烁变速箱有限公司技术副总经理

Mr. Guo Junjing, Technical Vice General Manager, Hunan Hongshuo Transmission Company

16:30-17:30

高层互动论坛:DCT混动能否成为混合动力构型的一个重要选择?

Can Hybridized DCT Be a Major Choice of Hybrid Drivetrain Architectures?

主持嘉宾 Chair:

姜超 博士,上汽乘用车技术中心动力总成项目管理部总监

– Dr. Jiang Chao, Director of Powertrain Program Management Dept., SAIC Motor Technical

互动嘉宾 Panelists

陈勇 教授,河北工业大学新能源汽车研究中心主任,吉利汽车动力总成研究院资深总工程师(兼)

– Dr. Chen Yong, Director of New Energy Automotive Research Center, Hebei University of Technology; Senior Chief Engineer of Geely Powetrain Research Institute(concurrent post)

刘继伟 先生,重庆长安汽车股份有限公司变速器开发所副所长

– Mr. Liu Jiwei, Vice Director of Transmission Development Department, CHONGQING CHANGAN AUTOMOBILE Co., Ltd.

王健 博士,AVL混动系统经理

– Dr. Ing. Wang Jian, Manager Hybrid System, AVL

郑立朋 先生,长城汽车股份有限公司传动研究院副院长

– Mr. Zheng Lipeng, Vice Director, Driveline Research Institute, Great Wall Motor

段志辉 教授,合肥工业大学

– Prof. Duan Zhihui, HeFei University of Technology

Cameron Watson 博士,亚太区OEM润滑油技术总经理,壳牌

Dr. Cameron Watson, GM OEM Lubricants Technology Asia-Pacific, Shell

18:00-20:00

招待晚餐

Reception Dinner

 

1016 专题论坛2:电动汽车驱动与多挡变速器技术发展论坛

October 16th, Special Forum 2: EV Drive and Mutli-speed Transmission Technologies

主持嘉宾:陈勇 教授,河北工业大学新能源汽车研究中心主任,吉利汽车动力总成研究院资深总工程师(兼)

Moderator: Dr. Chen Yong, Director of New Energy Automotive Research Center, Hebei University of Technology; Senior Chief Engineer of Geely Powetrain Research Institute(concurrent post)

09:00-09:25

基于湿式离合器技术的电动车专用两挡自动变速器(2DET)

2-Speed Dedicated EV Transmission(2DET) Based on Wet Clutch Technology

徐向阳 教授,北京航空航天大学,国家乘用车自动变速器工程技术研究中心常务副主任

– Prof. Xu Xiangyang, Beihang University, Executive Deputy Director of National Engineering Research Center for Passenger Car Automatic Transmissions

09:30-09:55

纯电动汽车动力系统发展现状与趋势

Development Status and Trend of Power System for Pure Electric Vehicle

魏跃远 博士,国家新能源汽车创新中心研发业务负责人

– Dr. Wei Yueyuan, R&D Business Director, National New Energy Vehicle Technology Innovation Center

10:00-10:25

电动客车专用多挡机械式自动变速器开发

Topic TBD

雷雨龙 教授,吉林大学汽车工程学院副院长

– Prof. Lei Yulong, Vice President of Automotive Engineering College, Jilin University

10:30-10:50

茶歇和展览参观

Coffee Break & Visit to Exhibition

主持嘉宾:魏跃远 博士,国家新能源汽车创新中心研发业务负责人

Moderator: Dr. Wei Yueyuan, R&D Business Director, National New Energy Vehicle Technology Innovation Center

10:50-11:10

扁线电机及电驱动集成系统发展

Development of Hairpin E-Motor and Integrated E-Drive System

牛铭奎 博士,浙江方正电机股份有限公司总经理

– Dr. Niu Mingkui, General Manager, Zhejiang Founder Motor Co., Ltd.

11:15-11:35

新型电动汽车用系列变速器的研发

Research and Development of a Dedicated 2-speed Gearbox for EV

殷承良 教授,上海交大汽车工程研究院副院长

– Prof. Yin Chenglian, Deputy Director, Automotive Engineering Research Institute, Shanghai Jiaotong University

11:40-12:00

新一代电动汽车变速箱润滑油的技术挑战及壳牌解决方案

Technical Challenges and Shell Solution on New e-Fluid for Electrified Drivetrains

冉立新 女士,壳牌高级项目经理

– Ms. Rosemary Ran, Shell Transmission Project Leader

12:05-12:25

扭矩型锥形离合器对减少二氧化碳自动变速器的替代性切换元件进行整体调查

TorqueLINE Cone Clutch Holistic Investigations on Alternative Shift Elements for Automatic Transmissions for CO2-Reduction

托比亚斯 伦茨 先生,豪能贺尔碧格传动技术控股公司高级研发项目经理

– Mr. Tobias Lenz, HOERBIGER Antriebstechnik GmbH Senior R&D Project Manager

12:30-13:30

社交午餐

Network Luncheon

主持嘉宾:牛铭奎 博士,浙江方正电机股份有限公司总经理

Moderator: Dr. Niu Mingkui, General Manager, Zhejiang Founder Motor Co., Ltd.

13:30-13:50

电动汽车传动系统的技术展望

Topic TBD

林子京 先生,长城华冠北京华特时代电动汽车技术有限公司传动系统部技术总师

– Mr. Lin Zijing, Technical Chief Engineer, BEIJING CH-auto. WATTPACK EV, Transmission Systems Division

13:55-14:15

电动轿车2档机械式自动变速器的研究开发

R&D of 2-Speed Automatic Manual Transmission for Electric Cars

陈勇 教授,河北工业大学新能源汽车研究中心,吉利动力总成研究院资深总工程师(兼)

– Prof. Chen Yong, NEV Reseatch Center of Hebei University of Technology, Senior Chief Engineer of Geely Powertrain Research Institute (concurrent post)

14:20-14:40

电动汽车传动系统的先进开发方法

State of the Art Development Methods for EV Drivelines

– Günter WinklerAVL变速器测试工程经理

– Lead Engineer Transmission Testing

14:45-15:05

大规模动力总成电气化时代的变速器开发

Transmission Engineering at the Age of Mass Powertrain Electrification

– Julien Maynard先生,里卡多科技咨询(上海)有限公司传动系统和车辆先进技术副总裁

– Mr. Julien Maynard, Vice President of DTS and Vehicle Advanced Technologies, Ricardo Shanghai Company Limited

15:10-15:40

茶歇和展览参观

Coffee Break & Visit to Exhibition

主持嘉宾:雷雨龙 教授,吉林大学汽车工程学院副院长

Moderator: Prof. Lei Yulong, Vice President of Automotive Engineering College, Jilin University

15:45-16:05

FEV两档电驱动单元解决方案和润滑仿真

FEV 2-speed EDU solution and splash lubrication CFD analysis

贾嘉 先生,河北艾福亿维动力总成有限公司项目经理

– Mr. Jia Jia, Project Manager of FEV Powertrain Technology Co., Ltd.

16:10-16:30

电驱动总成主要结构及发展趋势

Main Structure and Development Trend of Electric Drive System

金立红 先生,浙江万里扬股份有限公司新能源项目总监

– Mr. Jin Lihong, New Energy Project Director of Zhejiang WANLIYANG Co., Ltd.

16:35-16:55

电动车啸叫噪音原理解读与先进的解决方案

Topic TBD

戴世栋 先生,SMT中国工程项目总负责人

– Mr. Dai Shidong, SMT

17:00-18:00

高层互动论坛:多电机还是多挡变速器?(暂定)

High-level Panel Discussion: Multiple Motors or Multi-speed Transmission?

主持嘉宾Chair(拟邀请):

张俊智 教授,清华大学汽车工程系

– Prof. Zhang Junzhi, Automotive Engineering Department, Tsinghua University

互动嘉宾Panelists:

殷承良 教授,上海交大汽车工程研究院副院长

– Prof. Yin Chenglian, Deputy Director, Automotive Engineering Research Institute, Shanghai Jiaotong University

牛铭奎 博士,浙江方正电机股份有限公司总经理

– Dr. Niu Mingkui, General Manager, Zhejiang Founder Motor Co., Ltd.

– Günter WinklerAVL变速器测试工程经理

– Lead Engineer Transmission Testing, AVL

– Julien Maynard先生,里卡多科技咨询(上海)有限公司传动系统和车辆先进技术副总裁

– Mr. Julien Maynard, Vice President of DTS and Vehicle Advanced Technologies, Ricardo Shanghai Company Limited

精进电动公司电驱动主要技术负责人(邀请中)

18:00-20:00

招待晚餐

Reception Dinner

报名网址:www.transmission-china.org

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