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动力充沛，再无续航之忧：舍弗勒插电式驱动
发布时间：2016-08-08 09:52:31 阅读次数：1240
动力充沛，再无续航之忧：舍弗勒插电式驱动
插电式混合动力汽车将两个来源的能量进行最佳组合：热能和电能，从而得到了广泛的关注和应用。为此，舍弗勒为那些同时搭载传统内燃机和电机的车辆，无论是运动型汽车还是城市用车，量身定制了解决方案。在2014年舍弗勒大中华区汽车技术研讨会上，舍弗勒展示了一系列全球首创的产品，包括集成在变速箱中的具有功率分配功能的驱动系统和增程式变速箱，后者是一个集成了电机的三档变速箱，可与发动机相结合。“这是一个智能化、高性价比的变速箱，不仅可以满足日常纯电驾驶的需求，还能够实现电机和传统内燃机共同驱动车辆。”舍弗勒集团副首席执行官兼首席技术官彼得•古兹默（Prof. Peter Gutzmer）解释说。“此外，这种增程式方案还消除了客户对续驶里程的担忧。”
插电式混合动力汽车的设计目标是：纯电模式下续驶里程为20至50公里，最高车速达到120公里/小时。当城市间长距离行使和有更高车速的需求时，发动机就会参与工作。“plug-in”表示这些混合动力汽车可在电源插座或充电桩处“加注能量”，因此可有效的降低二氧化碳排放。“几乎所有的汽车制造商都看好插电式混合动力车的发展，”古兹默教授说。“未来，大型车辆和高性能车辆尤其需要引入插电式混合动力技术。”
对于舍弗勒的工程师们来说，这意味着未来的混合动力驱动系统需要输出更高的功率和扭矩，并且不占用额外的车内空间。解决方案之一就是用混合动力系统替代液力变矩器，安装在发动机和变速箱之间。舍弗勒第一代混合动力模块已在2010年实现量产，而最新一代混合动力模块能够在这个狭小的空间内提供比上一代产品更加出色的性能。此外，该系统也可以应用于双离合变速器上。将离合器集成在电机转子内的设计可有效的节省安装空间。该离合器能够从发动机端传递高达300Nm的扭矩。如果采用一个单向离合器，它可以进一步提高扭矩传递并直接传递给变速箱的输入轴，好比是跳过这个离合器。基于这种设计，新一代混合动力模块同样适用于发动机扭矩达到800Nm的运动型车辆。该系统采用的电机——高磁阻比的永磁同步电机——可提供最高100kW的功率。
此外，舍弗勒的工程师希望利用电机来减少传动系统的扭转振动。每个发动机、特别是气缸数量较少的发动机都会产生振动。例如，由不规则旋转引起的振动可通过双质量飞轮和离心摆式减振器衰减，也可以通过调节电机的转速来有效降低振动。
除了增程式变速箱，舍弗勒在研讨会上还展示了一个处于前期研发阶段的项目成果：该电驱动系统能通过一个简单的三档变速箱直接驱动车辆前轴。充满电后车辆可以一直使用电能穿行于城市之中。此外，在高速行驶时发动机由于具有较高的整体效率也可以直接驱动车辆。内燃机通过优化其工作点对电池进行充电。
舍弗勒能够向那些计划在传统内燃机基础上扩展其产品范围的汽车制造商提供多样化的插电式混合动力产品，例如，专为满足插电式混合动力汽车要求设计的电桥。这个驱动单元的主要部件为一个两档变速箱。另外，具有高功率密度的小型化电机可提供65kW的功率。整个驱动单元重79kg，和搭载在2011年舍弗勒ACTIVeDRIVE概念车上的电桥相比减少了41kg。扭矩矢量分配单元作为选配可大大提高车辆驾驶时的灵活性。
随着全球范围燃油消耗法规越发严格以及欧洲将于2020/2021年引入新二氧化碳排放法规的日益临近，插电式混合动力技术在高端车型上的应用也将越来越普及。得益于其创新性产品，舍弗勒已经为引领这一趋势奠定了坚实的基础。
通过有效混合动力来降低油耗
在降低燃油消耗的节能模式下，系统会尽可能关闭发动机。当车辆在较低的速度行驶时，如走走停停的拥堵路况或准备驶入停车位时，车辆会以纯电动方式工作。当车辆制动时，电动机可以作为发电机向锂离子电池再充电。车辆也可以借助电动后桥实现“后轮主动驱动”，如当车辆以恒定速度在市内行驶时，它仅需要非常小的驱动力，发动机可保持关闭状态，电动机来负责提供动力。当车辆需要启用发动机时，皮带驱动式的起动发电机可以迅速、顺利地启动发动机。在加速时，发动机和电动机会一起工作，从而提升系统动力。而且，当电动机为发动机提供动力支持时，车辆可以在最佳节能状态下运行。总之，舍弗勒的目标是大幅度地降低车辆的油耗。只要完全实现这款概念车，那么我们可以得到精确的测量结果。通过选择合适的驱动配置，同样为用户提供了更好的行驶稳定性。在坑洼的雪地路面或冰面行驶时，电动后桥能够在短时间内提供助力，实现四轮驱动。
感受在运动模式下的更多驾驶乐趣
如果驾驶员选择运动模式，整个传动系统会呈现出不同的特点。发动机会一直处于使用状态。发动机通过皮带驱动起动发电机，向电池发送一个永久电荷，从而为系统一直提供足够的能量，保持系统处于最佳状态。在运动模式下，由电动马达产生的扭矩通过一体化定向量变速档，分配到前后桥的轮胎上。当车辆行驶在高速弯道时，这种配置可以极大提高车辆的灵活性。
在开发这款概念车的过程中，位于赫尔佐根奥拉赫的专家们与舍弗勒工程公司内部开发服务团队紧密合作。该软件输入到“PROtroniC”原型控制单元之中，从而控制和调节各个部件之间的交互行为。
48伏技术的市场机遇
在2013年的法兰克福车展上，舍弗勒展示了一款搭配48伏车载电气系统的节油型混合动力车型。古兹曼教授说：“尽管与同级别混合动力汽车比，48伏概念车的电压很低，但我们想展示它完全可以显着降低油耗。”未来，舍弗勒开发或量产的其他电动系统也将借鉴48伏技术的经验。如机电主动侧倾控制系统就是汲取了这一技术的优点，在车辆高速驶过弯道时，该系统可以通过减少底盘垂直运动，提升行驶稳定性。
