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李磊:电动汽车驱动系统开发与测试

2017-04-01 作者:奕扬 来源:中国客车网
  2017年3月30日~4月1日,以"绿色出行智慧交通"为主题的2017天津国际客运交通装备与技术展览会于在天津梅江会展中心隆重举行。本次展会由中国道路运输协会城市客运分会与天津市公共交通集团(控股)有限公司主办,中国客车网作为展会战略合作媒体,对展会盛况及相关论坛进行了全程报导。
  3月30日下午,"新能源客车技术与安全高峰论坛"召开,活动云集行业专家、公交运营、客车制造以及配套企业在内的客车业内人士,共探行业发展,清华大学研究院新能源研究所所长李磊出席了此次论坛,发表了《电动汽车驱动系统开发与测试》的演讲。
  以下为演讲实录:
  大家好。随着现在大家对新能源汽车产品的性能以及可靠性的要求越来越高,动力系统方面也提出了要求。动力系统性能以及品质怎么样保证,我们的理解是两个,首先在研发过程当中保证。新能源产品大家都说质量管控,其实80%以上的问题应该出发在研发阶段,如果研发这个产品从胎里面带着有问题,后面所有质量管控也解决不了问题。产品推广初期可能只有不超过20%的出现在生产过程中或者其他管理过程中,所以我们的从两个角度,第一研发过程中我们怎么样保证我们产品的性能和品质,第二制造过程当中怎么样保证产品性能和品质。在研发方面,首先是大家要注重研发,但是光注重是不够的,还要有正确的方法和流程。我们首先探讨下产品开发以及过程管理,第二介绍下驱动系统设计研发内容,第三介绍下驱动系统的实验验证方法,最后从智能化制造方面将一些思路和大家进行分享。
  为了保证一个好的流程,我们要有一个好的研发平台,研发的过程中我们采用了西门子的产品全寿命周期开发管理系统,进行协同创新与开发。为了保证产品研发过程中这些问题不被遗漏掉,我们设置了五个阶段,13个质量门,110项的输出物以及200个模板。在验证的过程中我们采用了三轮验证,总共有六大类型的实验。为了保证产品开发的进度和输出物的质量,我们对项目进度实时进行监控,并且对任务进行自动的推送以及提醒,在整个质量管控中我们分为三个质量管控的过程,第一是研发阶段的质量管控,第二是生产过程当中质量监控,第三是产品量产后的质量改进。为了保证各个研发的过程的知识,能够得到一个好的延续,我们建立了大量的一些知识库,包括产品文档库,标准库以及规范库等等。
  驱动系统开发设计方面,我们主要做的还是直驱和电机变速箱或者减速箱的一些方案。也从几个角度,包括轻量化、动力性、经济性、可靠性,输出性以及成本方面分析动力系统几个特性,当然各个动力系统都有优劣,包括直驱的加变速箱的几个方案,加了变速箱之后在相同的电机功率情况下可以有更高的转速以及更大的扭距输出而且系统重量还是可以进行降低。从经济性的角度,采用变速箱方案之后,整个电机平均效率都略有提升,这是我们在典型城市工况下我们分析的各个部分的损耗,包括滚阻的损耗,风阻的损耗,变速箱的损耗以及电机以及电池的损耗。当然变速箱也有它的劣势,比如说工况情况下四档的MT换档次数明显高于两档AMT,直驱的平顺性是最好的,所以说这些要进行平衡,驾驶感不好的话用户也是不满意的,对比下来公交工况还是两档AMT的效果更好一些。从重量的角度对比来看的话,可以看出扭距越大,变速箱系统的减重效果越好。小扭距情况下,加变速箱并不是一个很好的方案,包括成本,成本在1500扭米左右,相对来讲是个临界点,往下的话,通过变速箱对电机扭距的降低,不明显,成本反而有劣势。但是公路车采用多档AMT系统会更有优势一些。
  当然,为了保证这个开发的品质我们采用了模块化的设计,包括变速箱通过2-3种变速箱,匹配4-5种电机,形成十几款的产品。电机和变速箱的开发过程中我们协同设计,比如说单独考虑电机过程单独考虑变速箱,组合起来并效果不是最好的,通过协同设计哪怕80+80分可以出来85分甚至90分的产品。对于电机开发过程中也要考虑到这些问题,根据工况以及实际工况的分析对同样的冲片,可以优化出不同的性能,然后保证不同工况下的效率。变速箱方面,电动车和常规车的变速箱要求不一样,电动车由于没有了发动机,所以它的齿轮对噪音的要求非常高。
  产品开发完成之后,对实验验证方面也要做大量的工作,包括台架验证和整车验证。由于客车行业和乘用车行业不太一样,乘用车每一个车型开发出来可能跑一年半到两年的实验,而客车行业每一个车型开发出来没有那么多的时间跑实验,往往样车做出来1-2个月之内可能就实现批量,所以整车实验工作全部往上移,要由零部件厂把可靠性跑完。零部件开发完成之后我们要做大量的整车实验的工作,包括每一个新的产品甚至跑到3-5万公里整车可靠性的测试。
  当然这只是一些范例,包括变速箱以及齿轮的标准的范例。最后我们在制造过程中,我们也是通过过程的追溯以及产品的自动检验,一些流程的控制来实现这个产品在生产过程中的一致性。
 
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