于2016年初正式成立的ZF电驱动技术事业部即将为业界带来了一款非常先进的全新产品,这款由ZF开发的电驱动模块的核心是一台异步电动机、一套集成了差速器的两级式减速机,以及一些功率电子单元等,其集成化程度很高且结构非常紧凑,最大输出功率可达150 kW。
“ZF将继续积极致力于塑造未来电动交通,基于电驱动装置的模块化概念,我们为客户提供量身定制的解决方案。”ZF电动技术事业部执行副总裁Jörg Grotendorst先生解释说,“这款高效、紧凑的电驱动系统体现了我们将变速器、电动机和电源充分集成的能力,以及ZF为客户提供全面的系统性解决方案的能力。”
此前,ZF已经在大批量生产独立的电动机、驱动模块和电控单元方面拥有丰富的技术经验。“从2018年起,ZF将开始正式量产这款电驱动车桥系统,我们也将继续不断拓展从弱混动到纯电驱动的系统化解决方案的规模。”Jörg Grotendorst先生强调道。
高度集成化的驱动系统
在这套采用平行轴减速器方案的电驱模块中,电动机和传动装置共用一套外壳,这样的布置简化了生产和后期组装的流程。该系统可产生高达150 kW的输出功率,380 Nm的最大转矩(通过降速装置可转换成3 500 Nm的输出轴转矩),且重量仅为有113 kg,整套装置尺寸为450 mm×380 mm×510 mm。此外,采用紧凑型的设计也减少了材料消耗,同时节省了安装空间,汽车制造商也更容易将该系统布置于不同底盘平台的车辆中。
与同步电动机不同,异步电动机不需要任何磁性材料,因此无须使用带钕或镝的稀土材料。在全球范围内,稀土材料的供应量和价格都有着较大的波动,这使得整车制造商和零部件供应商难以对成本进行准确评估,进而导致成本不可控的风险。异步电动机使用相对简单的速度传感器,在增强系统稳定性的同时,也降低了电磁损耗。此外,异步电动机在持续功率和峰值功率之间存在较大的空间,因而能满足短时间内对大功率的需求。
基于创新理念打造的电驱动车桥系统,可实现非常优异的动力及NVH性能。由于高转速(13 000 r/min)对减速器的降噪效果提出了极高的要求,ZF采用单档两级平行轴减速器方案,将传动比优化为9.6:1。经过优化的传动装置和采用低损耗布置方案的旋转部件不仅能够降低噪声,且能在很大的转速区间内实现高效运行。该系统的冷却方案也实现了对壳体、电动机转子和功率电子单元的全面冷却。
电能转化效率高
通过将功率电子单元集成于电驱动系统中,ZF已经能够完美地解决在电能转换过程中出现的功率损失问题。功率电子单元的作用是将电池输出的直流电转换成电动机所需的三相交流电,并通过特殊的调制方法,使驱动电压有所增加,从而在功率保持不变的情况下减少了流过电动机的电流。通过上述方法,ZF电驱动车桥系统可有效降低功率损耗。在正常的行驶工况下,这一方案显著增加了车辆的行驶里程。
模块化方案
ZF全新的电驱动车桥系统覆盖了较广的功率范围,且采用模块化设计,可根据不同应用的需求调整产品的尺寸和布置方式。该产品可用于从紧凑型乘用车到轻型商用车的多种不同尺寸的车辆中,因而满足了不同客户和车型的使用需求。模块化概念也使该电驱动系统更具应用柔性,可灵活地匹配搭载有混合动力系统、燃料电池和纯电动系统的各种车辆。
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