比亚迪
1、比亚迪商用车电驱桥发展历程:
2008年 成立电驱动总成开发团队
2011年 首款轮边电驱桥量产
2016年 首款集成式电驱桥量产
2017年 首款同轴式电驱桥量产
2019年 首款重卡电驱桥量产
2023年 首款超高压扁线电驱桥量产
减速器外部冷却 低压圆线电机 平行轴齿轮架构
减速器内部水冷 低压扁线电机 动力分流齿轮架构
减速器强制冷却 高压扁线电机 轻量化
水冷圆线电机 三级传动架构 冲焊桥壳
水冷扁线电机 两级传动架构 铸铁箱体
油冷扁线电机 铝合金箱体 低噪音
液压换挡 低速圆线电机 平行轴传动架构
气动换挡 高速圆线电机 双行星排传动架构
电动换挡 扁线电机 轻量化
5、比亚迪多合一重卡电驱桥技术特征
绿传
1、绿传中重型商用车产品解决方案
(1)三挡电驱桥
技术路线:狗牙离合器+机电换挡+定轴齿轮传动+行星排传动
技术优势:速比范围宽、结构紧凑、可拓展为双电驱桥
适配车型:中重型卡车
(2)纵置四挡中央电驱动
技术路线:狗牙离合器+机电换挡+行星排传动
技术优势:速比范围宽、结构紧凑、换挡逻辑简单
适配车型:重型卡车
2、绿传关键核心技术及产品
(1)TCU软+硬件
ISO26262 ASIL-D开发流程
支持AT、AMT控制,兼顾气动、电动及液动
支持多轴联动、坡度识别、车重识别、自适应学习等功能
(2)换挡执行器
直流无刷电机及控制技术
精准转速及位置控制
蜗轮蜗杆机构,支持自锁
高可靠,满足200万次换挡要求
一汽解放
R13E290S2电驱桥,双电机水冷电驱桥,载荷13吨,输出扭矩30000Nm。
(2)42T(4×2)牵引车:
R11E360单电机油冷电驱桥,载荷11.5吨,输出扭矩30000Nm。 E4TAMTS2双电机油冷电驱箱,输出扭矩25000Nm。
(3)49T(6×4)牵引车:
R13E550S2双电机油冷电驱桥,载荷13吨,输出扭矩55000Nm。
E4TAMTS2双电机油冷电驱箱,输出扭矩25000Nm。
(4)8×4自卸车/专用车(>60T):
E4TAMTS2双电机油冷电驱箱,输出扭矩25000Nm。
2、双电机电驱桥开发案例(R13E290S2)
(1)适用范围广
使用空气悬架、板簧等多种悬架结构
适用中型4×2专用、物流、客车、重型6×4牵引等多种车型
(2)超经济
用户工况整车百公里电耗减少24kWh以上
整车降重300kg
(3)高舒适
无动力中断,无换挡顿挫感,驾乘体验更优
(4)高可靠
通过整车高环、强化路、山区等强化试验验证,满足B10寿命100万km的使用要求
(5)高效率
双电机协调控制,高效区使用更多
综合效率较单电机电驱桥高8%
(6)无动力中断换挡
无动力中断,输出轴扭矩波动量在3.9%之内,驾驶员及乘客感受良好
3、重型集成电驱箱开发案例(E4TAMTS2)
(1)高动力性
峰值功率600kW,持续功率400kW,持续爬坡能力≥15%
(2)超经济
整车百公里电耗减少7.5kWh
双电机、逆变器、TCU、变速器五合一高度集成,整车降重20%
(3)高舒适
双电机协调控制+智能换挡,无动力中断,极致驾乘体验
(4)模块化
高低两款功率配置
(5)双电机油水混合冷却
电机温升明显改善,轴承油封润滑良好,电驱箱持续能力与可靠性提升
(6)高效率
电机最高效率97.5%,高效区88%、88%
4、关键技术
突破的关键技术:高性能高集成双电机逆变器技术
基于多挡位双电机构型,聚焦高效率、高安全、轻量化、低成本需求,构建高效率、高安全、轻量化、模块化技术集群,具备高集成、高安全、高可靠技术亮点。
(1)高集成
集成双电机控制、TCU和电子油泵控制,控制器与驱动电机三相线采用内部铜排直连,取消外部线束,降本增效。
(2)高安全
E-GAS安全架构,实时扭矩监控,保证系统安全
安全通信,安全刷写,安全启动,安全存储,硬件安全模块等技术
(3)高可靠
32bit高性能4核处理器MCU
高精度IGBT结温估算
稳态精度为4.4℃,动态精度为-7℃;估算精度达到国内领先水平
重汽
FPT(菲亚特动力)
FPT第一代电驱桥产品已经量产,第二代(单电机多挡位/双电机多挡位)重卡电驱桥正在开发。
1、FPT在电驱系统的经历及经验
2019年Nikola、依维柯以及FPT之间的合资公司成立
2020年第一台样件
2021年路试
2022年4月,FPT eAX840R双电机电驱桥量产及投放市场,应用Nikola Tre
2022年12月,FPT eCD140应用IVECO eDaily
2023年12月,FPT eAX300F&eAX600R应用Maserati Flogore GranTurismo and GranCabrio
2、FPT eAXLE375kW FOR MCV&HCV中型及重型电驱桥375kW
主要参数和优势:
峰值功率最高可达375kW
轮端峰值扭矩最高可达29000Nm
系统效率>92%
超长换油里程
适配整车GVW最高至6×4车型49吨
轴荷最高可达11吨
螺栓拆卸设计的轴臂以及轮端可适配不同的整车配置
耐久(B10生命周期)最高可达160万公里
重量560kg(估计是不带制动部分和轮端)
速比36.16(2挡)
双电机/单速比→双电机/多速比
轮边峰值扭矩45000Nm→轮边峰值扭矩55000Nm(提升22%)
轮边持续扭矩21000Nm→轮边持续扭矩37000Nm(提升76%)
重量1360kg(包括轮端部件和刹车系统)→1000kg(降低25%,包括轮端部件、刹车系统和逆变器)
耐久性(B10)120万km→耐久性(B10)160万km
新产品KPI:降低25%重量,增加22%扭矩,集成式逆变器,效率提升
4、FPT 840R电驱桥应用案例
Nikola Tre 6×2牵引车
总重37吨
9个电池包733度电,电池全部为底盘布置
续航里程531公里
持续爬坡能力58km/h@6%
5、FPT eAX375-R电驱桥
结构测试
润滑系统
带扭矩补偿的交错换挡策略
扭矩分配,实现效率最大化
逆变器由IGBT升级为SiC
控制&软件的开发
车辆调试,包括启动和关闭程序
▲FPT’s new ePowertrain plant commences eAxle production for Nikola Tre BEV
总结
目前重卡第一梯队四家:重汽(半年销量13万)、一汽(10万)、东风(8万)、陕汽(8万),而第五名福田不到4万,属于第二梯队了。
第一梯队四家中,东风重卡的电驱动(桥)产品貌似都由旗下的东风德纳负责开发,其电驱桥开发很早,而且优先开发客车和同轴产品,这两年没有见到重卡新构型产品;陕汽由汉德车桥开发,近期出了多款电驱桥,但总是感觉跟整车不是很契合,技术路线有些另类,可能是从零部件角度出发搞出来的;只有重汽和一汽由整车直管,开发的产品也像模像样。
本次TMC重汽没有讲自己的产品,从之前披露的产品来看,与一汽的电驱动水平不相上下,但此次一汽自己搞出了电驱箱,领先了一步,而且从演讲内容来看,一汽解放的技术研究也更深入一些。
一汽解放的技术开发在业内一直是挺特别的存在,说不上多先进,但也不落后,而且多是自主开发,因为有着整车产销量的保证,研发资金投入和人员保障也比较到位,尽管偏居东北一隅,但显然在重卡电驱动研发上已经超越了同行,毕竟背靠一汽集团,人才优势不是重汽能比拟的。
比亚迪的重卡电驱动开发可谓喜忧参半、优劣势并存:优势是超过15年的持续投入和迭代,产品越来越成熟,而且可以借用乘用车成熟的技术进行平移应用,另外就是雄厚的研发资源支持;劣势是错过了燃油重卡时代,无法利用传统燃油重卡的销售渠道和客户资源推销自己的重卡电驱动产品,市场开拓是主要难题。
主机厂这边,要想进行电机、电控、变速器和车桥的开发,至少要组建不少于100人的开发团队,至少同时进行3个以上的项目开发,一年的费用至少1.5~2亿元,而年产销不到5万台的重卡厂年产值还不到150亿元,按5%的利润率一年利润才7.5亿,很难支撑起电驱动的开发业务,只能和第三方合作开发甚至外购,可以说很难掌握核心竞争力。
中国重卡全行业年产销约100万台,今年电动重卡预计5万台,渗透率5%,由于商用车细碎的应用场景特征,短期内新能源重卡市场占有率很难有大的提升,且未来数年内中央驱动构型也将占据很大比例,所以电驱桥在未来很多年里,产销量都将难以迈过10万台大关。
重汽、一汽、东风、陕汽这四家几乎不可能对外采购第三方电驱桥,即使刚开始采购一些,但他们都有桥厂,自主开发的产品很快就会占据主流,第三方产品会边缘化,但这四家市场占有率达到了75%,也就是只剩下25万台重卡市场份额,即使3年时间渗透率翻番提升到10%,也就只有2.5万台纯电重卡的市场空间,再给中央电驱动留50%的份额,1.25万台车,全按照双桥,也才2.5万根电驱桥。
这对目前在积极参与新能源开发的重卡新势力和第三方电驱桥企业来说,大规模持续的研发投入却又迟迟不能通过量产回血,尤其是独立第三方的Tier1电驱企业,面临激烈的内卷竞争,将近30家同行激烈搏杀这几万台未来的市场份额,能坚持多久甚至能否坚持下去,都将是严峻的考验,电驱桥行业大洗牌在所难免,或许就在眼前。
附录:重卡电驱动(桥)开发企业不完全名单
(1)传统主机厂:一汽解放、东风、重汽、宇通、长城
(2)重卡新势力:三一、徐工、DeepWay、苇渡、速豹、零一
(3)第三方tier1:博世、采埃孚、AVL、FPT、特百佳、绿控、精进、凯博易控、绿传、法士特、汉德、方盛、华永、杭州时代电动、盘毂、上汽、越博
上述总计28家,欢迎补充。
参考资料:
比亚迪 彭旺《比亚迪商用车电驱动关键技术与发展》 绿传 吴潇潇《新能源商用车多挡电驱动传动方案及其关键技术》
一汽 陈德鑫《一汽解放重卡双电机电驱系统》
重汽 范志先《中国重汽双驱动桥重卡的电驱桥解决方案》
FPT 周俊伟《菲亚特动力科技的电动化进程》
▲Nidec and Renesas Electronics for a next-generation E-Axle (X-in-1 system)