科技部-項(xiàng)目匯報(bào)03244-yasuo.doc

EMT研究 襄樊宇清電動(dòng)汽車(chē)有限公司 武漢理工大學(xué)電驅(qū)動(dòng)機(jī)械式自動(dòng)變速系統(tǒng)（EMT）的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化1 EMT系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)除了儲(chǔ)能裝置以外，最重要的是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)和變速器構(gòu)成，而我國(guó)汽車(chē)自動(dòng)變速器基本依賴(lài)進(jìn)口，長(zhǎng)期制約著我國(guó)汽車(chē)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。本項(xiàng)目提出的EMT系統(tǒng)可打破國(guó)外汽車(chē)公司對(duì)自動(dòng)變速器的技術(shù)壟斷，解決汽車(chē)技術(shù)空心化的問(wèn)題，使我國(guó)的汽車(chē)零部件水平實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。本項(xiàng)目提出的電驅(qū)動(dòng)機(jī)械式自動(dòng)變速系統(tǒng)是以自動(dòng)變速器EMT（Electric drive Mechanical Transmission）為基礎(chǔ)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)。屬具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原始創(chuàng)新，其結(jié)構(gòu)及原理如圖1所示。該系統(tǒng)由換檔調(diào)速電機(jī)、電機(jī)控制器、機(jī)械式變速器、換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)、EMT控制器等組成。EMT為電力驅(qū)動(dòng)主動(dòng)同步機(jī)械式自動(dòng)變速器，結(jié)合了電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電子控制技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)；去掉了離合器及機(jī)械式同步器，用電驅(qū)主動(dòng)同步代替機(jī)械式變速器換檔時(shí)的摩擦被動(dòng)同步，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)換檔。電機(jī)控制器EMT控制器機(jī)械式變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)S1輸出軸換檔調(diào)速電機(jī)a EMT組成原理圖b EMT結(jié)構(gòu)示意圖圖1 EMT結(jié)構(gòu)與原理?yè)Q檔調(diào)速電機(jī)電機(jī)控制器EMT控制器機(jī)械式變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器EMT系統(tǒng)為平臺(tái)化設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車(chē)核心驅(qū)動(dòng)部件，該系統(tǒng)適用于純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)、燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)和混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)。圖2所示為基于EMT系統(tǒng)的純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器可以兼并換檔調(diào)速電機(jī)和控制器。圖2 基于EMT純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)圖3所示為基于EMT的混合動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)用一個(gè)離合器可實(shí)現(xiàn)雙離合器并聯(lián)式混合動(dòng)力多能源管理系統(tǒng)的全部功能，對(duì)不同電功率比的系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，包括微混（ISG）、中混、全混以及Plug in。同時(shí)，用一個(gè)離合器可實(shí)現(xiàn)混聯(lián)模式，其功能比伊頓豐富，控制比伊頓、Prius簡(jiǎn)單，性能可靠，價(jià)格低。a 雙離合并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)b 基于EMT的并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)c 基于EMT的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)變速器電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)EMT發(fā)動(dòng)機(jī)EMT發(fā)電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)圖3 基于EMT的混合動(dòng)力系統(tǒng)2 項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)（1）EMT相對(duì)于手動(dòng)變速器，因?yàn)槭∪チ穗x合器和機(jī)械式同步器，提高了可靠性的同時(shí)降低了維護(hù)成本，且價(jià)格比同類(lèi)手動(dòng)變速器產(chǎn)品低30%。（2）現(xiàn)已完成兩檔和三檔客車(chē)用EMT系統(tǒng)的樣機(jī)開(kāi)發(fā)，在國(guó)家機(jī)動(dòng)車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（重慶）進(jìn)行了檢測(cè)，性能指標(biāo)為：l EMT換檔時(shí)間：各檔換檔時(shí)間低于1.1s；l EMT換檔平順，無(wú)沖擊；l EMT系統(tǒng)效率達(dá)到85.9%（電機(jī)控制器+電機(jī)+變速器）；（3）該系統(tǒng)已經(jīng)用于東風(fēng)公司的純電動(dòng)城市客車(chē)EQ6102HBEVA和充電式混合動(dòng)力(plug-in)城市客車(chē)EQ6110HEV。3000km的運(yùn)營(yíng)表明，EQ6110HEV車(chē)輛百公里油耗16.5L/100km，節(jié)油率50%。經(jīng)核算，按財(cái)政補(bǔ)貼42萬(wàn)，相對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)，整車(chē)價(jià)格可控制在75萬(wàn)80萬(wàn)。兩車(chē)在襄樊試車(chē)場(chǎng)測(cè)試，動(dòng)力性指標(biāo)達(dá)到最高車(chē)速90km/h，0到50km/h加速時(shí)間20s，最大爬坡度30%（并完成坡道起步），如圖4所示。這種動(dòng)力系統(tǒng)特別適合于多坡道城市公交線(xiàn)路，現(xiàn)已于恒通公司合作，試制重慶市純電動(dòng)城市客車(chē)。襄樊試車(chē)場(chǎng)完成30%坡道試驗(yàn)襄樊試車(chē)場(chǎng)完成30%坡道起步試驗(yàn)圖4 裝備EMT的東風(fēng)客車(chē)在襄樊試車(chē)場(chǎng)試驗(yàn)3 現(xiàn)有基礎(chǔ)本項(xiàng)目在湖北省、武漢市和襄樊市領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，襄樊宇清電動(dòng)汽車(chē)有限公司與武漢理工大學(xué)成立了電動(dòng)汽車(chē)工程中心，開(kāi)展了多年的相關(guān)研究，已經(jīng)完成了眾多型號(hào)的電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)、電機(jī)控制器及EMT系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。襄樊宇清電動(dòng)汽車(chē)有限公司生產(chǎn)的電機(jī)為上海申沃、鄭州宇通、鄭州日產(chǎn)等整車(chē)企業(yè)配套，現(xiàn)已裝電動(dòng)汽車(chē)1000余輛，其中，提供2010年上海世博會(huì)384套（混合動(dòng)力城市客車(chē)裝車(chē)162臺(tái)，純電動(dòng)汽車(chē)裝車(chē)60臺(tái)），是上海世博會(huì)電動(dòng)城市客車(chē)電機(jī)的最大供應(yīng)商。宇清公司的基于EMT的動(dòng)力系統(tǒng)及多能源管理控制系統(tǒng)已向東風(fēng)公司提供了兩套，并完成裝車(chē)和運(yùn)營(yíng)；向鄭州宇通客車(chē)股份有限公司提供3套系統(tǒng)，用于12m純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池城市客車(chē)試制，由于優(yōu)化了燃料電池汽車(chē)能量配置和動(dòng)力系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)范圍，該車(chē)僅采用25kw燃料電池電堆即可滿(mǎn)足車(chē)輛的動(dòng)力性，達(dá)到零排放。（1）已授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利：1）多級(jí)高效變頻調(diào)速電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置及控制方法，專(zhuān)利號(hào)：ZL 2004 1 0013404.02）混合動(dòng)力電動(dòng)輪胎門(mén)式吊船機(jī)，專(zhuān)利號(hào)：ZL 2004 1 0012876.43）雙離合自動(dòng)變速動(dòng)力耦合器，專(zhuān)利號(hào)：ZL 2005 1 0018787.54）基于公交線(xiàn)路的串聯(lián)式混合動(dòng)力城市公交客車(chē)控制方法，專(zhuān)利號(hào)：ZL 2004 1 0013403.6（2）已授權(quán)實(shí)用新型專(zhuān)利：1）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)控制裝置，專(zhuān)利號(hào)：ZL 2004 20075937.72）電動(dòng)汽車(chē)的變速器操縱機(jī)構(gòu)，專(zhuān)利號(hào)：ZL 200920085396.93）電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)變速動(dòng)力系統(tǒng)，專(zhuān)利號(hào)：ZL 200920085397.3（3）已申請(qǐng)待授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利：1）齒輪嚙合有源同步裝置，申請(qǐng)?zhí)枺?00610018983.72）電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)自動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，申請(qǐng)?zhí)枺?00910061844.63）電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，申請(qǐng)?zhí)枺?00910061843.1（4）PCT 國(guó)際申請(qǐng):電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)自動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng), 國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枺篜CT/CN 2010/000143 優(yōu)先權(quán)日：2009年04月27日，發(fā)文日:2010年02月11日 4 創(chuàng)新點(diǎn)（1）變速器主動(dòng)同步原始創(chuàng)新現(xiàn)有變速器均為基于摩擦原理的被動(dòng)同步， EMT運(yùn)用電機(jī)非線(xiàn)性PID快速響應(yīng)調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電驅(qū)動(dòng)主動(dòng)同步，從而取消了傳統(tǒng)的離合器和機(jī)械式同步器。（2）EMT 系統(tǒng)的集成創(chuàng)新功能集成：電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)兼并了EMT中的換檔調(diào)速電機(jī)。結(jié)構(gòu)集成：電機(jī)與變速箱集成保證整車(chē)布置的要求。（3）電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化：同一系列的EMT系統(tǒng)通過(guò)配置的調(diào)整，可適用于各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)（純電動(dòng)汽車(chē)、充電式混合動(dòng)力汽車(chē)、普通混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)）。控制策略易于擴(kuò)展，可適用于不同車(chē)型(包括城市客車(chē)、微型車(chē)、轎車(chē)、輕、中、重型商用車(chē)等）。 5 下一步研究（1）設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)1）EMT系統(tǒng)變速器計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件2）EMT系統(tǒng)電機(jī)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件3）基于EMT的電動(dòng)汽車(chē)性能仿真及開(kāi)發(fā)軟件（2）電機(jī)及控制器研究1）改進(jìn)電機(jī)沖片工藝，恢復(fù)沖片物理性能2）電機(jī)定子繞組研究，改善降低諧波的影響3）電機(jī)軸承的承受力分析，提高軸承的使用壽命4）電機(jī)零件加工工藝研究，降低電機(jī)振動(dòng)噪聲5）電機(jī)減重，降低電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量6）電機(jī)及控制器的非線(xiàn)性PID快速響應(yīng)研究7）電機(jī)及控制器耐久可靠性研究（3）城市客車(chē)用EMT定型研究1）EMT關(guān)鍵零部件工藝設(shè)計(jì)及模具開(kāi)發(fā)2）機(jī)械式變速器嚙合套接合花鍵型線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)3）EMT執(zhí)行結(jié)構(gòu)及其傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)4）水冷電機(jī)殼體模具開(kāi)發(fā)5）控制器及傳感器的環(huán)境適應(yīng)性研究（4）標(biāo)準(zhǔn)體系建立系統(tǒng)性能檢測(cè)方