【交通冷知识】真正属于新能源时代的驱动方式——集成式电驱桥

文摘   汽车   2023-12-27 23:57   北京  

大家好!今天的【交通冷知识】继续介绍一些新能源时代客车领域的新常态。

在汽车使用内燃机的时代,汽车动力由发动机输出后,经变速箱、主减速器、差速器、驱动桥等传递到车轮基本都是每一辆汽车的标配。随着汽车技术的发展,中型、大型客车发动机、变速箱布局也经历了由以往只有前置到目前的后置居多的转变。由于车用内燃机、变速箱的尺寸相比驱动桥主减速器来说往往较大,也很难将汽车的动力系统与驱动桥进行集成设计。车用内燃机一般维修保养项目也较多,需定期更换机油、“三滤”等。当时的无轨电车等电动车辆装备的电机往往也是直流电机,同样较为笨重。

应该没人想过把内燃机、变速箱和车桥整合在一起

近年来,新能源汽车相关技术获得了长足的发展。如今运用于新能源汽车上的交流电机相比以往的直流电机体积小了很多,性能的提升也很显著,也出现了轴向磁通电机等“颠覆传统”的新技术。驱动电机相比于内燃机来说,也具有保养要求低(不要求定期换机油、“三滤”)等特点。因此,将电驱动动力装置集成在驱动桥上,覆内燃机时代传统的发动机-变速箱-传统车桥结构也成为了可能。集成有动力电机及传动装置(有的也集成了电控装置)的驱动桥又称为集成式电驱桥,其具有高度集成化设计、传动部件少、结构简单、传动效率高、占用空间少等特点,如今也已经较广泛地应用到各类新能源乘用车以及商用车上。

根据结构的不同,集成式电驱桥又可分为中央驱动集成式电驱桥和分布式驱动集成式电驱桥(主要是轮边电机桥和轮毂电机桥)两种。中央驱动集成式电驱桥与传统驱动桥结构较为类似,电机放置在中央,电机输出功率及扭矩通过类似传统车桥的主减速器、差速器等传递到两侧车轮。除了较常见的单电机之外,部分厂商也推出了双电机中央驱动集成电驱车桥。由于其具有高度集成又与传统驱动桥结构类似、电机控制逻辑相对简单、成本较低等特点,目前在电动车辆上应用相对更广泛一些。

由于电机尺寸相比于传统的内燃机-变速箱大大缩小,中央驱动集成式电驱桥电机输出轴可以与车桥轴向平行
集成式电驱桥也可使用同轴布局
一些大吨位载货汽车使用的装备大功率电机的集成式电驱桥也通过增加减速齿轮、使用轮边减速器等降低速度增加转矩
使用中央电机集成式电驱桥的纯电动客车与一般纯电动城市客车区别不算大
宇通、中车时代等新能源汽车“龙头老大”基本都为较新的车型配备集成式电驱桥
吨位较大、对降低地板要求不高(甚至降低地板不方便安装上装)的货车多使用中央电机集成式电驱桥,有的也使用双电机、轮边减速等技术增加扭矩

分布式驱动集成式电驱桥左右两侧各使用一台电机驱动对应车轮,实现了左右两侧单车轮独立驱动,也省去了传统的机械差速器,提升了传动效率,相比传统驱动桥可以说是“革命性”的进步。分布式驱动集成式电驱桥由于电机放在两边,也比较容易设计低地板城市客车适用的“门式”驱动桥,部分采用轮边电机或轮毂电机车桥的低地板城市客车甚至做到了以往后左偏置塔式布局或卧式发动机才能实现的“一踏到底”、后悬开门,也有厂商因此特点引出了“地铁巴士”的概念。分布式驱动集成式电驱桥也有一些缺点,由于左侧、右侧车轮分别使用独立的电机进行驱动,控制逻辑也会变得相对复杂,对开发人员的要求也提高了不少。此外轮毂电机结构较为复杂,也经常需要特殊规格的轮辋及轮胎。目前轮毂电机分布式驱动多用于军用及特种车辆。

目前国内应用最多的轮边电机集成式电驱桥大概是广泛应用于比亚迪K8、K9系列的EQ13E系列轮边电机桥,两台轮边电机输出功率及扭矩通过二级减速齿轮及轮边减速器减速增扭后,分别传递到对应的车轮
第一代比亚迪K9纯电动客车使用轮边电机实现“一踏到底”,后轮也使用了455/45R22.5的超级单胎
车轮上方的四个“大衣柜”电池仓成了第一代比亚迪K9的标配,运用城市也较少,也就深圳、长沙、西安、韶关用过这种“四个大衣柜”的K9
即使属于早期新能源电动客车的“先驱”车型,很多第一代比亚迪K9在更换动力电池后,仍然服役8-10年
后来的比亚迪K9A将后轮上方的电池放到最后并增加了顶置电池,车尾也改成传统内燃车辆低地板布局,没第一代K9那么“有特点”了
发展到K9F,前轮的“大衣柜”也消失了,改为在“后山”地板下方和车顶布置电池,续航有所减少,车内布局趋向于合理化
K9F开始前脸造型也有了新的改变(鸣谢@355育新小区-廖公庄公交场站)
K9F后期也改低地板为低入口,这样“后山”地板下方能够放置更多电池组增强续航
K9Fe以及其衍生产品K9KA仍然沿用低入口布局
K9Fe开始也推出了新的顶置电池罩造型(鸣谢@355育新小区-廖公庄公交场站)
K9KA算是比亚迪上一代纯电动城市客车K9系列的最终形态
新一代B12重新采用低地板布局,不过全部座位均朝向前方(可惜境内似乎没什么大单)
同样使用比亚迪轮边电机桥的K8自2015年推出至2019年左右都是二级踏步布局为主
这一代比亚迪K8在2017年下半年也曾因在西安、长沙、武汉等多个城市接连发生失控导致多车相撞事故以及比亚迪厂方事后一味“甩锅”给驾驶员操作不当而引发公众对其安全性的质疑
比亚迪K8直到2019年左右才推出一级踏步低入口产品
不过二级踏步产品仍然有推出
2019年以后比亚迪K8二踏版也升级成了这种前脸造型(鸣谢@伍零玖)
到了10 m级新一代产品B10系列,比亚迪也学会了10米级车辆长轴距短后悬提高运载能力,相比K8也有了明显的进步
8 m级的比亚迪K7采用轮边电机驱动
比亚迪K7的后桥从外观上看轮边减速器特征明显
不过新一代8 m级产品比亚迪K7G/B8改用了中央电机集成式电驱桥
北方客车也有使用轮边电机集成式电驱桥的低地板城市客车产品,也实现了“一踏到底”
北方BFC6128GBEV5全国使用城市不多,目前只有河北雄安新区和吉林延吉(鸣谢@伍零玖)
其实最早搞用轮边减速器的轮边电机集成式电驱桥的企业大概是ZF
用ZF轮边电机集成式电驱桥的纯电动北京也曾经有两辆,上线率不算高(现在貌似已经长期封存),“独苗”车型维保往往是难题
北京公交的这俩用ZF轮边电机集成式电驱桥的纯电动在2018年秋冬之交开始经常出没于金融街1号专线,不仔细看跟一般的BJ6123EVCA-3纯电动看不出差别
奔驰eCitaro也使用轮边电机电驱桥(虽然只是个游戏里的界面,鸣谢@355育新小区-廖公庄公交场站)
曾在北京公交短暂使用的BJ6180EVCA-1“电福后”的中、后桥均为汉德轮边电机集成式电驱桥
用于延吉BRT的新款长白山12米低地板纯电动客车,采用杭州时代电动轮边电机集成式电驱桥,有轮边减速器减速
盘毂动力的轮边电机集成式电驱桥没有轮边减速器,结构紧凑,实现全车平地板也较为容易,后轮一般使用单个常规轮胎
近年来盘毂动力推广的时候也玩上了“地铁巴士”的概念,使用盘毂动力轮边电机集成式电驱桥的“地铁巴士”在福州、嘉兴等城市获得了一定规模的应用
金旅“北极星”系列的“地铁巴士”车门布局向老车致敬,从驾驶员区域以后全部为低地板
大金龙“智慧城市之光”系列“地铁巴士”多为前后门布局
嘉兴公交的大金龙“地铁巴士”也采用了清华长三院研制的碳纤维复合材料车身,电动汽车也需要轻量化
2017年北京国际道路运输、城市公交车辆及零部件展览会上“昙花一现”的湖北泰特轮毂电机集成式电驱桥(全资收购荷兰e-Traction公司技术)
当时展出的轮毂电机较为笨重,使用该车桥需配套使用455/45R22.5的“超级单胎”以及非标准轮辋,增加了车辆的零部件成本,因此湖北泰特轮毂电机桥没有在一般客车上推广

好的,本期【交通冷知识】就到这里,我们下期再见!

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