科技部-項目匯報03244-yasuo.doc

EMT研究 襄樊宇清電動汽車有限公司 武漢理工大學(xué)電驅(qū)動機(jī)械式自動變速系統(tǒng)（EMT）的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化1 EMT系統(tǒng)電動汽車除了儲能裝置以外，最重要的是動力驅(qū)動裝置。動力驅(qū)動裝置由電機(jī)和變速器構(gòu)成，而我國汽車自動變速器基本依賴進(jìn)口，長期制約著我國汽車的國產(chǎn)化進(jìn)程。本項目提出的EMT系統(tǒng)可打破國外汽車公司對自動變速器的技術(shù)壟斷，解決汽車技術(shù)空心化的問題，使我國的汽車零部件水平實現(xiàn)跨越發(fā)展，在短時間內(nèi)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。本項目提出的電驅(qū)動機(jī)械式自動變速系統(tǒng)是以自動變速器EMT（Electric drive Mechanical Transmission）為基礎(chǔ)的電動汽車動力系統(tǒng)。屬具有完全自主知識產(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)動主動同步機(jī)械式自動變速器，結(jié)合了電力驅(qū)動技術(shù)、電子控制技術(shù)與機(jī)械傳動技術(shù)；去掉了離合器及機(jī)械式同步器，用電驅(qū)主動同步代替機(jī)械式變速器換檔時的摩擦被動同步，實現(xiàn)系統(tǒng)自動換檔。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)與原理換檔調(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)動電機(jī)驅(qū)動電機(jī)控制器EMT系統(tǒng)為平臺化設(shè)計的電動汽車核心驅(qū)動部件，該系統(tǒng)適用于純電動汽車動力系統(tǒng)、燃料電池汽車動力系統(tǒng)和混合動力汽車動力系統(tǒng)。圖2所示為基于EMT系統(tǒng)的純電動汽車和燃料電池汽車動力系統(tǒng)，其中驅(qū)動電機(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純電動汽車和燃料電池汽車動力系統(tǒng)圖3所示為基于EMT的混合動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)用一個離合器可實現(xiàn)雙離合器并聯(lián)式混合動力多能源管理系統(tǒng)的全部功能，對不同電功率比的系統(tǒng)適應(yīng)性強，包括微混（ISG）、中混、全混以及Plug in。同時，用一個離合器可實現(xiàn)混聯(lián)模式，其功能比伊頓豐富，控制比伊頓、Prius簡單，性能可靠，價格低。a 雙離合并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)b 基于EMT的并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)c 基于EMT的混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)變速器電機(jī)發(fā)動機(jī)EMT發(fā)動機(jī)EMT發(fā)電機(jī)發(fā)動機(jī)圖3 基于EMT的混合動力系統(tǒng)2 項目優(yōu)勢（1）EMT相對于手動變速器，因為省去了離合器和機(jī)械式同步器，提高了可靠性的同時降低了維護(hù)成本，且價格比同類手動變速器產(chǎn)品低30%。（2）現(xiàn)已完成兩檔和三檔客車用EMT系統(tǒng)的樣機(jī)開發(fā)，在國家機(jī)動車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（重慶）進(jìn)行了檢測，性能指標(biāo)為：l EMT換檔時間：各檔換檔時間低于1.1s；l EMT換檔平順，無沖擊；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)公司的純電動城市客車EQ6102HBEVA和充電式混合動力(plug-in)城市客車EQ6110HEV。3000km的運營表明，EQ6110HEV車輛百公里油耗16.5L/100km，節(jié)油率50%。經(jīng)核算，按財政補貼42萬，相對傳統(tǒng)汽車，整車價格可控制在75萬80萬。兩車在襄樊試車場測試，動力性指標(biāo)達(dá)到最高車速90km/h，0到50km/h加速時間20s，最大爬坡度30%（并完成坡道起步），如圖4所示。這種動力系統(tǒng)特別適合于多坡道城市公交線路，現(xiàn)已于恒通公司合作，試制重慶市純電動城市客車。襄樊試車場完成30%坡道試驗襄樊試車場完成30%坡道起步試驗圖4 裝備EMT的東風(fēng)客車在襄樊試車場試驗3 現(xiàn)有基礎(chǔ)本項目在湖北省、武漢市和襄樊市領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，襄樊宇清電動汽車有限公司與武漢理工大學(xué)成立了電動汽車工程中心，開展了多年的相關(guān)研究，已經(jīng)完成了眾多型號的電動汽車用電機(jī)、電機(jī)控制器及EMT系統(tǒng)的開發(fā)。襄樊宇清電動汽車有限公司生產(chǎn)的電機(jī)為上海申沃、鄭州宇通、鄭州日產(chǎn)等整車企業(yè)配套，現(xiàn)已裝電動汽車1000余輛，其中，提供2010年上海世博會384套（混合動力城市客車裝車162臺，純電動汽車裝車60臺），是上海世博會電動城市客車電機(jī)的最大供應(yīng)商。宇清公司的基于EMT的動力系統(tǒng)及多能源管理控制系統(tǒng)已向東風(fēng)公司提供了兩套，并完成裝車和運營；向鄭州宇通客車股份有限公司提供3套系統(tǒng)，用于12m純電動、混合動力和燃料電池城市客車試制，由于優(yōu)化了燃料電池汽車能量配置和動力系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)范圍，該車僅采用25kw燃料電池電堆即可滿足車輛的動力性，達(dá)到零排放。（1）已授權(quán)發(fā)明專利：1）多級高效變頻調(diào)速電動汽車驅(qū)動裝置及控制方法，專利號：ZL 2004 1 0013404.02）混合動力電動輪胎門式吊船機(jī)，專利號：ZL 2004 1 0012876.43）雙離合自動變速動力耦合器，專利號：ZL 2005 1 0018787.54）基于公交線路的串聯(lián)式混合動力城市公交客車控制方法，專利號：ZL 2004 1 0013403.6（2）已授權(quán)實用新型專利：1）混合動力電動汽車控制裝置，專利號：ZL 2004 20075937.72）電動汽車的變速器操縱機(jī)構(gòu)，專利號：ZL 200920085396.93）電動汽車自動變速動力系統(tǒng)，專利號：ZL 200920085397.3（3）已申請待授權(quán)發(fā)明專利：1）齒輪嚙合有源同步裝置，申請?zhí)枺?00610018983.72）電動汽車電機(jī)自動變速驅(qū)動系統(tǒng)，申請?zhí)枺?00910061844.63）電動汽車電機(jī)自動變速控制系統(tǒng)，申請?zhí)枺?00910061843.1（4）PCT 國際申請:電動汽車電機(jī)自動變速驅(qū)動系統(tǒng), 國際申請?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（1）變速器主動同步原始創(chuàng)新現(xiàn)有變速器均為基于摩擦原理的被動同步， EMT運用電機(jī)非線性PID快速響應(yīng)調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)了電驅(qū)動主動同步，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：電動汽車的驅(qū)動電機(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布置的要求。（3）電動汽車動力系統(tǒng)平臺化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化：同一系列的EMT系統(tǒng)通過配置的調(diào)整，可適用于各類電動汽車（純電動汽車、充電式混合動力汽車、普通混合動力汽車、燃料電池電動汽車）?？刂撇呗砸子跀U(kuò)展，可適用于不同車型(包括城市客車、微型車、轎車、輕、中、重型商用車等）。 5 下一步研究（1）設(shè)計軟件開發(fā)1）EMT系統(tǒng)變速器計算機(jī)輔助設(shè)計軟件2）EMT系統(tǒng)電機(jī)計算機(jī)輔助設(shè)計軟件3）基于EMT的電動汽車性能仿真及開發(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)振動噪聲5）電機(jī)減重，降低電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量6）電機(jī)及控制器的非線性PID快速響應(yīng)研究7）電機(jī)及控制器耐久可靠性研究（3）城市客車用EMT定型研究1）EMT關(guān)鍵零部件工藝設(shè)計及模具開發(fā)2）機(jī)械式變速器嚙合套接合花鍵型線優(yōu)化設(shè)計3）EMT執(zhí)行結(jié)構(gòu)及其傳感器優(yōu)化設(shè)計4）水冷電機(jī)殼體模具開發(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)性能檢測方