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李磊:電動汽車驅動系統開發與測試

2017-03-30 分享
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        2017年3月30日~4月1日,以"綠色出行智慧交通"為主題的2017天津國際客運交通裝備與技術展覽會于在天津梅江會展中心隆重舉行。本次展會由中國道路運輸協會城市客運分會與天津市公共交通集團(控股)有限公司主辦,中國客車網作為展會戰略合作媒體,對展會盛況及相關論壇進行了全程報導。

        3月30日下午,"新能源客車技術與安全高峰論壇"召開,活動云集行業專家、公交運營、客車制造以及配套企業在內的客車業內人士,共探行業發展,清華大學研究院新能源研究所所長李磊出席了此次論壇,發表了《電動汽車驅動系統開發與測試》的演講。

        以下為演講實錄:

        大家好。隨著現在大家對新能源汽車產品的性能以及可靠性的要求越來越高,動力系統方面也提出了要求。動力系統性能以及品質怎么樣保證,我們的理解是兩個,首先在研發過程當中保證。新能源產品大家都說質量管控,其實80%以上的問題應該出發在研發階段,如果研發這個產品從胎里面帶著有問題,后面所有質量管控也解決不了問題。產品推廣初期可能只有不超過20%的出現在生產過程中或者其他管理過程中,所以我們的從兩個角度,第一研發過程中我們怎么樣保證我們產品的性能和品質,第二制造過程當中怎么樣保證產品性能和品質。在研發方面,首先是大家要注重研發,但是光注重是不夠的,還要有正確的方法和流程。我們首先探討下產品開發以及過程管理,第二介紹下驅動系統設計研發內容,第三介紹下驅動系統的實驗驗證方法,最后從智能化制造方面將一些思路和大家進行分享。

        為了保證一個好的流程,我們要有一個好的研發平臺,研發的過程中我們采用了西門子的產品全壽命周期開發管理系統,進行協同創新與開發。為了保證產品研發過程中這些問題不被遺漏掉,我們設置了五個階段,13個質量門,110項的輸出物以及200個模板。在驗證的過程中我們采用了三輪驗證,總共有六大類型的實驗。為了保證產品開發的進度和輸出物的質量,我們對項目進度實時進行監控,并且對任務進行自動的推送以及提醒,在整個質量管控中我們分為三個質量管控的過程,第一是研發階段的質量管控,第二是生產過程當中質量監控,第三是產品量產后的質量改進。為了保證各個研發的過程的知識,能夠得到一個好的延續,我們建立了大量的一些知識庫,包括產品文檔庫,標準庫以及規范庫等等。

        驅動系統開發設計方面,我們主要做的還是直驅和電機變速箱或者減速箱的一些方案。也從幾個角度,包括輕量化、動力性、經濟性、可靠性,輸出性以及成本方面分析動力系統幾個特性,當然各個動力系統都有優劣,包括直驅的加變速箱的幾個方案,加了變速箱之后在相同的電機功率情況下可以有更高的轉速以及更大的扭距輸出而且系統重量還是可以進行降低。從經濟性的角度,采用變速箱方案之后,整個電機平均效率都略有提升,這是我們在典型城市工況下我們分析的各個部分的損耗,包括滾阻的損耗,風阻的損耗,變速箱的損耗以及電機以及電池的損耗。當然變速箱也有它的劣勢,比如說工況情況下四檔的MT換檔次數明顯高于兩檔AMT,直驅的平順性是最好的,所以說這些要進行平衡,駕駛感不好的話用戶也是不滿意的,對比下來公交工況還是兩檔AMT的效果更好一些。從重量的角度對比來看的話,可以看出扭距越大,變速箱系統的減重效果越好。小扭距情況下,加變速箱并不是一個很好的方案,包括成本,成本在1500扭米左右,相對來講是個臨界點,往下的話,通過變速箱對電機扭距的降低,不明顯,成本反而有劣勢。但是公路車采用多檔AMT系統會更有優勢一些。

        當然,為了保證這個開發的品質我們采用了模塊化的設計,包括變速箱通過2-3種變速箱,匹配4-5種電機,形成十幾款的產品。電機和變速箱的開發過程中我們協同設計,比如說單獨考慮電機過程單獨考慮變速箱,組合起來并效果不是最好的,通過協同設計哪怕80+80分可以出來85分甚至90分的產品。對于電機開發過程中也要考慮到這些問題,根據工況以及實際工況的分析對同樣的沖片,可以優化出不同的性能,然后保證不同工況下的效率。變速箱方面,電動車和常規車的變速箱要求不一樣,電動車由于沒有了發動機,所以它的齒輪對噪音的要求非常高。

        產品開發完成之后,對實驗驗證方面也要做大量的工作,包括臺架驗證和整車驗證。由于客車行業和乘用車行業不太一樣,乘用車每一個車型開發出來可能跑一年半到兩年的實驗,而客車行業每一個車型開發出來沒有那么多的時間跑實驗,往往樣車做出來1-2個月之內可能就實現批量,所以整車實驗工作全部往上移,要由零部件廠把可靠性跑完。零部件開發完成之后我們要做大量的整車實驗的工作,包括每一個新的產品甚至跑到3-5萬公里整車可靠性的測試。

        當然這只是一些范例,包括變速箱以及齒輪的標準的范例。最后我們在制造過程中,我們也是通過過程的追溯以及產品的自動檢驗,一些流程的控制來實現這個產品在生產過程中的一致性。


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