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比亚迪电动重卡电驱动技术详细解析

钜大LARGE  |  点击量:7797次  |  2018年09月11日  

1比亚迪电动重卡概述

(1)比亚迪T8纯电动环卫车

T8A车长8870mm,满载质量16吨,T8A定位的是中重型垃圾收集、转运车。优化了电控系统,让其更加适合环卫作业,同时针对传动系统方面也进行了相应的调整,使其在低速工作时行走系统耗电量更小。

T8A采用的是磷酸铁锂电池,容量为270Ah,工作电压为650V。极寒条件下电池会受到影响,导致车辆续航、工作时间下降,初到哈尔滨时T8A的续航能力直降40%左右。针对这样的情况,比亚迪测试团队调整了电控系统,优化了电池策略,最终把续航衰减控制在10%左右。

(2)比亚迪T10纯电动自卸车

T10ZT的底盘驱动形式为8×4,也就是我们常说的前四后八车型,整车的尺寸为9610×2550×3210mm。

T10为前双转向桥、后双驱动桥、标配2+2套气囊悬架,最大爬坡度50%,上装采用新型U型货箱,容积10.6立方米,安装铝合金顶盖密闭系统。搭载磷酸铁锂动力电池,整车电量435kWh,一个半小时可以充满,满载续航里程280公里以上。

驾驶室采用四点悬浮架构,同时加装了驾驶室横向减震器,加上采用人体工学设计的气囊座椅,可以很好的适应工地等颠簸路况,可有效提高驾乘人员的舒适性,减轻驾驶疲劳。

纯电动的驱动形式其实有效的缓解了驾驶室内部的噪音,很多使用柴油机的自卸车在爬坡的时候会高转速工作,车内噪音一度会超过70分贝。而使用纯电动驱动的T10ZT正常行驶状态下没有柴油机那么嘈杂的声音。驾驶室下方的柴油机也被电池组取代,使得驾驶室的震动降低。

在车辆电力补充方面,纯电动车型也有极大的优势。因为加油站设立在城区内有很大的安全隐患,所以说市区内的加油问题也困扰着很多车队和驾驶员。而充电站可以在城市的每个角落、工地甚至是路边普及,甚至可以跟随工程作业的结束移动到下一个工地。可以做到装卸货充电,休息的时候充电,停工的时候充电。

2比亚迪电动重卡开发历史

比亚迪早在2012年就开始研发新能源卡车,是国内最早投入新能源卡车研发的企业。2014年,比亚迪成立卡车及专用车研究院,2014年晚些时候,比亚迪独立研发并制造的T系列超级电动卡车,逐步走向市场,与K系列电动大巴进入中国国内市场销售并试运营。

2015年提出“7+4”全市场战略,推进私人、出租、公交、公路客运、城市建筑物流、城市商品物流、环卫等7大常规领域及仓储、港口、机场、矿山等4大特殊领域车辆电动化。

2015年8月,在北京天安门广场举行的“对日特种胜利70周年”阅兵式中,比亚迪与北京华菱合作生产的T8系列电动扫洗车闪亮登场。

2016年-2018年,比亚迪制造的不同驱动桥、不同载荷、不同功能T系列超级电动卡车,在中国和国际市场先后投入商业化运营。

目前,比亚迪共推出了T4、T5、T7、T8和T10型,不同载荷、不同类型驱动桥(数量)的超级电动卡车。其T4、T7和T8系列已经在北京市承担主城区和通县行政副中心环境养护作业任务。2015年8月,比亚迪T8系列超级电动卡车在北京市场批量进行商业化运营。

3纯电重卡动力性能和燃油重卡的比较

目前市场上销售的前四后八车型,主流在340-400马力这个区间,最大的能够达到460马力,但是使用的用户十分稀少。我们拿一款市场上口碑较好的,使用较为普及的车型和比亚迪T10ZT对比一下,看看其动力系统是否能够达到8×4渣土车的标准。

先来说说某品牌的8×4渣土车,发动机最大功率为375马力,最大扭矩为1800N.m。与其匹配的变速箱是12挡变速箱,最高挡位超速挡。后桥采用的是18吨级别,主减速比为5.262的轮边减速桥。计算一下,头挡的轮边扭矩为114606N.m,二挡则是89128N.m,最高挡情况下轮边扭矩可以达到7387N.m。

再来说说比亚迪T10ZT,该车配备了一对功率为180kW集成电机,两个电机加起来最大功率差不多是490马力,而单个电机的输出扭矩为1500N.m,两个电机合起来一共能够输出3000N.m的扭矩,无论是马力还是扭矩电机都远超于传统的柴油渣土车。

其采用的比亚迪自主研发的集成电机轮边减速桥,在车桥部分集成了4挡的变速箱,头挡44.3的速比能够输出132900N.m的扭矩,最高挡7.07的速比能够输出21210N.m的扭矩。

4纯电重卡的优势

很多人会想,纯电动渣土车的价格肯定会远超于普通的柴油车辆。但是纯电动车型是目前市场的发展趋势,而且其后期使用维护成本也十分低廉。

T10ZT的百公里电耗是138kWh,深圳电价差不多是1.25元/kWh。也就是说运营一百公里需要花费170元左右的电,而同功率的柴油渣土车的百公里油耗差不多在40升左右,根据深圳当日油价6.75元计算一下,柴油车型的8×4渣土车的油费差不多在270元,要比T10ZT高出一百块钱。每行驶一百公里就相差100元,一年的使用成本可想而知。

而且要说纯电动渣土车的优点还有一点,那就是其噪音要比柴油车低很多。据现场施工的负责人介绍,由于T10ZT的低噪音,令他们的作业时间可以延长一些,在不影响周围居民生活休息的情况下,提高了施工效率,缩短了工期。

再来说一下它的电池,T10ZT有极大的电池安置空间,所以其磷酸铁锂电池组一共安装了三组,两组电池总容量达到了435kWh。这435kWh的电量使得T10ZT能够续航280公里左右的路程,针对这种运输里程不大的渣土运输来说完全能够胜任。

5纯电重卡低温测试过程

众所周知,极寒条件下电池会受到影响,导致车辆续航、工作时间下降,比亚迪T8初到哈尔滨时T8A的续航能力直降40%左右。针对这样的情况,比亚迪测试团队调整了电控系统,优化了电池策略,最终把续航衰减控制在10%左右。

此外,在极寒条件下充电也是一项不小的挑战,相对于普通情况下,极寒条件下电池充电时间会比普通情况下要长,并且电池容易出现充电不饱和的情况。

尤其对未配置水冷高温散热低温预热功能的磷酸铁锂电池及控制系统,4AT电液驱动模块与驱动电机和一体化驱动桥、在极寒环境不同工况下的技术状态进行测试。

这台T8A超级电动卡车剩余电量为76.7%时,续航里程为92公里。根据比亚迪商用车官方信息看,搭载175度电磷酸铁锂电池的T8A超级电动卡车,空载工况最大续航里程超过230公里、最大满载工况续航里程超过175公里。

1月15日的哈尔滨的清晨,地表温度为零下23℃,在室外静置一夜的比亚迪T8A超级电动卡车驾驶舱前部格栅表面温度为零下18℃,此时车辆启动2分钟进行预热。

翻开前部驾驶舱后裸露的1号动力电池组件壳体的表面温度为零下17℃。此时整车启动3分钟进行预热。在整车启动4分钟后,驱动电机表面温度为零下11℃,4AT电液驱动模块下壳体(钢制)表面温度零下14℃。

整车预热5分钟后,T8A和T5A超级电动卡车围绕哈尔滨三环进行了标定测试。为了配合记录,T8A以60公里/小时、40公里/小时不同车速基础,进行急加速和匀速行驶。

液压转向助力的转向机,测试工程单手即可掌控,按键式换挡按钮反馈速度与传统换挡杆式自动变速器挡位切换速度几乎等同。在零下30℃时,启动T8A超级电动卡车,在气压达到标准后即可进行正常垃圾转运(操控上装)使用(动力输出为正常工况的70%)。

在零下18℃时,预热5分钟,4AT电液驱动模块即可进行全扭矩工况运行。而未配置水冷高温散热和低温预热功能的磷酸铁锂动力电池,因低温损失一些电量,并不会出现启动失败等关键问题。

6比亚迪电动重卡电驱桥

纵观目前市场上的纯电动卡车,在传动方面,大家都选择取消传动变速箱,或者是采用AMT变速箱,更有甚者直接使用传统的手动挡变速箱。而比亚迪T8A完全不一样,T8A采用的是比亚迪针对重型纯电动卡车自主研发的电动多级减速驱动桥总成,把电机、变速箱、车桥集成到一起,减少中间传动损耗,提升效率与可靠性。

另外采用电动多级减速驱动桥总成拥有不同的速比,以此来适应不同的工况,低速运行时可以适用低档位,以获得相对较慢的速度和稳定性。而需要相对较高的时速时,变速箱可以选择高档位,已获得较快的速度。

同时驱动桥还采用轮边减速桥,进一步放大电机输出扭矩,据比亚迪方面介绍,4AT变速箱可以弥补轮边减速桥大速比带来的速度损失,通过4AT变速箱可以降低电机负载,减少耗电量,提升电池续航里程。

适配带4AT电液驱动模块、轴间驱动电机和轮间差速锁的一体化驱动桥。

比亚迪T8A适配的4AT+驱动电机+差速锁的一体化后驱动桥后部细节特写。这也是比亚迪系电动超级卡车最具技术含量的分系统。

由比亚迪自行研发和量产的4AT电液驱动模块,在满足大扭矩传递的同时,保证超过80%的传递效率。

其中,以T7系列超级电动卡车为载具不同型号环卫车,适配了2AT电液驱动模块和驱动电机(减速器)的“一体化”驱动桥。T8系列超级电动卡车为载具的不同型号环卫车,适配了4AT电液驱动模块和驱动电机(减速器)的“一体化”驱动桥。

经过近3年是商业化运营,T7和T8超级电动卡车适配的“4合1”控制模块、4(2)AT电液驱动模块可靠性优异。

上图中黄色箭头为T7A超级电动卡车(载具)电机和驱动桥总成;

红色箭头为T8SA(与T9和J9通用)超级电动卡车(载具)电机和驱动桥总成。

T8A超级电动卡车搭载的最大输出功率180千瓦驱动电机,与即将上市的二代唐后驱动电机采用相同技术源和可靠性。

比亚迪制造的4AT电液驱动模块以及“1体化”驱动桥,在全球范围商业化应用层面,达到可靠性、使用效率以及成本管控最佳状态。

也就是说,T8A载具可以在现有技术状态,进行拉长轴距、增加前后驱动桥,扩展为3桥(前1后2)、4桥(前2后2)载具。扩展后不同转向桥和驱动桥数量的载具,通过适配标准化的控制模块和配置4AT电液驱动模块达到载荷的提升。

引入提升电驱动效率(降低用电成本)的4AT电液驱动模块,将T系列超级电动卡车成本降至最低,以商业化应用全寿命周期绝对优势,在不具备财政补贴支持的商用车市场,进行大规模商业化推广。

双电机+4档AMT变速器的配置,可实现不同动力输出,提高使用经济性。

驱动电机、自动变速箱和驱动桥完美整合,不仅使车辆结构紧凑,有效节省了空间,还可以让整车驱动更加顺畅,能够大幅提高传动效率。

7比亚迪电动重卡技术亮点

在诸多技术亮点中,最体现比亚迪深厚技术底蕴的是以下三点:

▲电动集成桥总成技术

整车配备的电动集成桥总成技术是全球首创,是代表着全球纯电动重卡的顶尖科技。其将驱动电机、自动变速箱和驱动桥整合,结构紧凑、驱动更为顺畅、提高传动效率,节省空间。

▲六合一集成控制器

车辆采用六合一集成控制器,集驱动电机电机控制、制动并网回馈、上装高压配电、转向电机配电及控制、制动空压机配电与控制、空调PTC加热器配电、整车低压配电等功能于一体,功率密度高。

▲动力电池及充电方案

动力电池采用比亚迪磷酸铁锂电池,整车安装两组动力电池,每组5个电池包,分别位于驾驶室下方及后方,总电量435kWh,充电时间约1.5小时。

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