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技术成果-从技术研发到量产应用,博格华纳电气化道路独缺电池

   2019-03-01 中国节能网2770
核心提示:新能源汽车作为国家战略新兴产业之一,在‘十三五’以及‘中国制造2025’中都占据重要位置。随着油耗排放法规的日益严苛,加之双积分政策的正式实施,汽车行业的变革暗潮涌动。
 新能源汽车作为国家战略新兴产业之一,在‘十三五’以及‘中国制造2025’中都占据重要位置。随着油耗排放法规的日益严苛,加之双积分政策的正式实施,汽车行业的变革暗潮涌动。
 
 
博格华纳也在这股浪潮中完成了对内燃机、混合动力、电动车市场的全面部署。并在电动车领域获得量产项目,取得实质性进展。目前博格华纳已在电动车的减速器、电机、电控、电池热管理上做全面产品部署,电气化道路独缺电池。
一、eDM电驱动模块,兼具动力性和舒适性
博格华纳在2015年收购了雷米电机后,专门为电动车研发了集成一体化的电驱动模块eDM。该电驱动模块由电子驱动变速桥eGearDrive和驱动电机eMotor组成。不仅能很好的满足电动车的动力及舒适性需求,也带来更紧凑,更轻和更高的性价比。
和传统发动机最高五六千转每分钟的转速相比,电机最高转速可达10000rpm 左右,高转速在实现动力性的同时,对减速器齿轮性能要求很高。博格华纳eDM电驱模块传承了博格华纳高精度的齿轮工艺,使用铝压铸壳体,通过采用紧凑的轻量化设计,进一步简化部件,有效将整车重量减轻至75kg。
与竞品驱动模块相比,减重15kg,长度缩短104mm,不仅能满足当前新能源汽车轻量化及绿色节能的要求,其可扩展和紧凑型设计可帮助OEM实现车辆更高的传动效率。
博格华纳动力驱动系统技术专家表示,“eGearDrive电子驱动变速桥和HVH250电机整合而成的eDM电驱模块在结构上非常紧凑,在最大扭矩、体积和效率方面表现优异,重量进一步减轻,给客户的安装、维护和运行带来很大便利。”
 
博格华纳电驱动模块(eDM)
从结构上看,eDM电驱模块右侧体积较大部分为电机(如上图所示),左侧经过固定传动比齿轮后将动力传递到差速器,再由差速器分配到两侧车轮。模块使用了高精度螺旋齿轮,齿轮采用斜齿设计,齿型改进后啮合总重合度> 4,更低的齿隙使噪音有效降低。同时,通过表面抛光减少闪点温度,进一步提升高速性能,实现齿轮部分传递效率>97%。
 
 
 
eDM电驱模块高精度螺旋齿轮
eDM电驱模块最终实现模块传递扭矩最高可达315Nm,轮上持续扭矩和轮上峰值扭矩分别达到1450Nm和2500Nm,最高输入转速达12000r/min,实现系统传动效率大于93%,以更高的稳定性、牵引力和低噪音性能,给电动汽车驾乘者带来流畅、安静的驾驶体验。
 
博格华纳eDM模块
二、eDM电驱模块的电机为整车加速提供强劲动力
eDM电驱模块的电机采用博格华纳收购的雷米HVH250电机,该电机可应用于混合动力及纯电动车型,具有效率高、体积小和轻量化的特点。
对于电机的结构设计,博格华纳动力驱动系统技术专家表示,“通过采用斜极设计,扭矩波动小于5%,达到良好的降噪效果。”
HVH250电机采用永磁体转子,使用先进的高压发夹式矩形铜线定子绕组技术(HVH),电机功率密度,扭矩和功率密度均达到行业领先水平。由于导线排列整齐紧凑,表面积大,便于热量的传导,能有效进行冷却。
可实现高效率和高持续功率。“电机本身在不同的结构中都可以应用,HVH250电机模块化设计可根据应用需求做到不同的规格组合和性能。”
 
扁铜线定子绕组技术(HVH)可提升电机效率和性能并降低噪音
在车辆驾驶过程中,噪声也是电动车一项重要性能指标,eDM噪声的阶次和发动机有所不同,为降低车内噪音,博格华纳针对集成后的eDM 噪声进行了优化。
博格华纳动力驱动系统技术专家表示,“通过转子斜极,齿轮轮廓优化,外壳刚度增强,eDM的电机噪音水平目前达到近场噪音为85分贝,驾驶室噪音35分贝的领先水平”
在电机冷却方面,技术专家坦言,可采用油冷或水冷,根据应用要求通过CFD分析和试验验证,减低电机温升,达到最佳的持续产品功率。“采用用油冷对定转子和轴承冷却是博格华纳产品的高性能高耐久性的优势特征,但国内采用定子水冷更普遍,这将限制电机的持续功率为油冷的2/3,以免发生转子温度超限产生退磁。”
应用于纯电动汽车的电机需要有较大的功率、力距以及持续的功率。HVH250水冷电机持续功率达到60KW,峰值功率为140KW,为整车的加速性提供了良好的支持。
三、 iDM集成控制器的电驱动模块孕育而生
iDM为博格华纳的下一代电驱动产品。自2017年收购了Sevcon公司后,博格华纳完成了电动车上减速器、电机、电控的三大关键技术件布局,并在不久的未来会推出三位一体集成化产品iDM。iDM会让整个系统更为紧凑,不仅易于安装,还能有效提高使用效率,实现轻量化设计,符合新能源汽车的轻量化、绿色节能设计趋势。
四、 eGearDrive电子驱动变速桥以高效传动延长行驶里程
博格华纳早在2008年左右就与特斯拉一起研发出了应用于电动车的eGearDrive 31-01减速增扭的电子驱动变速桥。Tesla Roadster
Sport 版从静止加速到 96km/h 只需要 3.7s 时间,传动系统的高效率功不可没,31-01型eGearDrive现已被Tesla收购。
2011年,博格华纳为福特汽车的首款量产纯电动车TransitConnect配套了31-03型eGearDrive。福特汽车的这款纯电动汽车是基于“北美2010年度卡车”的全球版TransitConnect开发的,旨在配备城市物流车队,最高时速121km/h,充满电后可行驶129km。这款产品同时还应用在CODA纯电动汽车上,它可以实现峰值300Nm的扭矩传递,14000r/min的高输入转速。
由于采用了无油泵的飞溅式润滑方式,结构简单,总成质量仅为32.5 kg。31-03型eGearDrive可以完全胜任前驱的A级和B级电动汽车传动系统,同时配备宽泛的减速比可供选择,减速齿轮的重合度大于4,具有较高的承载量和运行效率。
为了方便实现和电机的机械接口布置,31-03型eGearDrive使用了独特的法兰式连接器连接到电机壳体上,并可以通过调整安装布置角度以满足不同车型的需求。
除了应用于电动轿车的单速比31-XX系列产品之外,博格华纳还研发了可纵置布置的应用于商用车的32-XX系列产品以及具有3个挡位应用于电动客车的34-XX系列产品。eGearDrive将博格华纳专利技术和100多年的动力系统经验融于一体,由于其优异表现,eGearDrive获得2010年度美国《汽车新闻》PACE大奖。
五、从技术研发到量产项目,电驱业务取得实质性进展
据了解,博格华纳目前大约有15个eGearDrive电子驱动桥项目在进行,其中已经有5家客户的产品实现了量产,其余几家预计也将在今年实现量产;eDM电驱动模块方面,博格华纳目前已经有7家客户(包括3家传统车企、4家新造车企业),其中有一家将在今年成功量产,与此同时,还有很多项目正在进行中;相对来说,iDM电驱模块方案的量产时间较晚。目前,这一产品仍然在开发过程之中,而根据目前的开发进度,预计在2020可以实现量产。
六、两大工厂准备就绪,全面支持电驱业务增长
博格华纳目前设有两大生产基地用来满足新能源汽车驱动业务的增长需求,其中北京基地以纯电动为主如eDM、iDM,武汉基地以混动为主,并会生产各类型电机。
博格华纳表示,我们的产品具备了,厂房在内生产设施以及其它相关条件都准备好了,因此我们完全可以按照客户的需求以及计划量产的时间准时投产,为新能源汽车市场助威。
 
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