科技部-项目汇报03244-yasuo.doc

EMT研究 襄樊宇清电动汽车有限公司 武汉理工大学电驱动机械式自动变速系统（EMT）的研发及产业化1 EMT系统电动汽车除了储能装置以外，最重要的是动力驱动装置。动力驱动装置由电机和变速器构成，而我国汽车自动变速器基本依赖进口，长期制约着我国汽车的国产化进程。本项目提出的EMT系统可打破国外汽车公司对自动变速器的技术垄断，解决汽车技术空心化的问题，使我国的汽车零部件水平实现跨越发展，在短时间内达到国际领先水平。本项目提出的电驱动机械式自动变速系统是以自动变速器EMT（Electric drive Mechanical Transmission）为基础的电动汽车动力系统。属具有完全自主知识产权的原始创新，其结构及原理如图1所示。该系统由换档调速电机、电机控制器、机械式变速器、换档执行机构、EMT控制器等组成。EMT为电力驱动主动同步机械式自动变速器，结合了电力驱动技术、电子控制技术与机械传动技术；去掉了离合器及机械式同步器，用电驱主动同步代替机械式变速器换档时的摩擦被动同步，实现系统自动换档。电机控制器EMT控制器机械式变速器换档执行机构电机换档执行机构S1输出轴换档调速电机a EMT组成原理图b EMT结构示意图图1 EMT结构与原理换档调速电机电机控制器EMT控制器机械式变速器换档执行机构驱动电机驱动电机控制器EMT系统为平台化设计的电动汽车核心驱动部件，该系统适用于纯电动汽车动力系统、燃料电池汽车动力系统和混合动力汽车动力系统。图2所示为基于EMT系统的纯电动汽车和燃料电池汽车动力系统，其中驱动电机及其控制器可以兼并换档调速电机和控制器。图2 基于EMT纯电动汽车和燃料电池汽车动力系统图3所示为基于EMT的混合动力系统，该系统用一个离合器可实现双离合器并联式混合动力多能源管理系统的全部功能，对不同电功率比的系统适应性强，包括微混（ISG）、中混、全混以及Plug in。同时，用一个离合器可实现混联模式，其功能比伊顿丰富，控制比伊顿、Prius简单，性能可靠，价格低。a 双离合并联式混合动力系统b 基于EMT的并联式混合动力系统c 基于EMT的混联式混合动力系统变速器电机发动机EMT发动机EMT发电机发动机图3 基于EMT的混合动力系统2 项目优势（1）EMT相对于手动变速器，因为省去了离合器和机械式同步器，提高了可靠性的同时降低了维护成本，且价格比同类手动变速器产品低30%。（2）现已完成两档和三档客车用EMT系统的样机开发，在国家机动车质量监督检验中心（重庆）进行了检测，性能指标为：l EMT换档时间：各档换档时间低于1.1s；l EMT换档平顺，无冲击；l EMT系统效率达到85.9%（电机控制器+电机+变速器）；（3）该系统已经用于东风公司的纯电动城市客车EQ6102HBEVA和充电式混合动力(plug-in)城市客车EQ6110HEV。3000km的运营表明，EQ6110HEV车辆百公里油耗16.5L/100km，节油率50%。经核算，按财政补贴42万，相对传统汽车，整车价格可控制在75万80万。两车在襄樊试车场测试，动力性指标达到最高车速90km/h，0到50km/h加速时间20s，最大爬坡度30%（并完成坡道起步），如图4所示。这种动力系统特别适合于多坡道城市公交线路，现已于恒通公司合作，试制重庆市纯电动城市客车。襄樊试车场完成30%坡道试验襄樊试车场完成30%坡道起步试验图4 装备EMT的东风客车在襄樊试车场试验3 现有基础本项目在湖北省、武汉市和襄樊市领导的大力支持下，襄樊宇清电动汽车有限公司与武汉理工大学成立了电动汽车工程中心，开展了多年的相关研究，已经完成了众多型号的电动汽车用电机、电机控制器及EMT系统的开发。襄樊宇清电动汽车有限公司生产的电机为上海申沃、郑州宇通、郑州日产等整车企业配套，现已装电动汽车1000余辆，其中，提供2010年上海世博会384套（混合动力城市客车装车162台，纯电动汽车装车60台），是上海世博会电动城市客车电机的最大供应商。宇清公司的基于EMT的动力系统及多能源管理控制系统已向东风公司提供了两套，并完成装车和运营；向郑州宇通客车股份有限公司提供3套系统，用于12m纯电动、混合动力和燃料电池城市客车试制，由于优化了燃料电池汽车能量配置和动力系统输出调节范围，该车仅采用25kw燃料电池电堆即可满足车辆的动力性，达到零排放。（1）已授权发明专利：1）多级高效变频调速电动汽车驱动装置及控制方法，专利号：ZL 2004 1 0013404.02）混合动力电动轮胎门式吊船机，专利号：ZL 2004 1 0012876.43）双离合自动变速动力耦合器，专利号：ZL 2005 1 0018787.54）基于公交线路的串联式混合动力城市公交客车控制方法，专利号：ZL 2004 1 0013403.6（2）已授权实用新型专利：1）混合动力电动汽车控制装置，专利号：ZL 2004 20075937.72）电动汽车的变速器操纵机构，专利号：ZL 200920085396.93）电动汽车自动变速动力系统，专利号：ZL 200920085397.3（3）已申请待授权发明专利：1）齿轮啮合有源同步装置，申请号：200610018983.72）电动汽车电机自动变速驱动系统，申请号：200910061844.63）电动汽车电机自动变速控制系统，申请号：200910061843.1（4）PCT 国际申请:电动汽车电机自动变速驱动系统, 国际申请号：PCT/CN 2010/000143 优先权日：2009年04月27日，发文日:2010年02月11日 4 创新点（1）变速器主动同步原始创新现有变速器均为基于摩擦原理的被动同步， EMT运用电机非线性PID快速响应调速技术，实现了电驱动主动同步，从而取消了传统的离合器和机械式同步器。（2）EMT 系统的集成创新功能集成：电动汽车的驱动电机兼并了EMT中的换档调速电机。结构集成：电机与变速箱集成保证整车布置的要求。（3）电动汽车动力系统平台化系统结构模块化：同一系列的EMT系统通过配置的调整，可适用于各类电动汽车（纯电动汽车、充电式混合动力汽车、普通混合动力汽车、燃料电池电动汽车）。控制策略易于扩展，可适用于不同车型(包括城市客车、微型车、轿车、轻、中、重型商用车等）。 5 下一步研究（1）设计软件开发1）EMT系统变速器计算机辅助设计软件2）EMT系统电机计算机辅助设计软件3）基于EMT的电动汽车性能仿真及开发软件（2）电机及控制器研究1）改进电机冲片工艺，恢复冲片物理性能2）电机定子绕组研究，改善降低谐波的影响3）电机轴承的承受力分析，提高轴承的使用寿命4）电机零件加工工艺研究，降低电机振动噪声5）电机减重，降低电机的转动惯量6）电机及控制器的非线性PID快速响应研究7）电机及控制器耐久可靠性研究（3）城市客车用EMT定型研究1）EMT关键零部件工艺设计及模具开发2）机械式变速器啮合套接合花键型线优化设计3）EMT执行结构及其传感器优化设计4）水冷电机壳体模具开发5）控制器及传感器的环境适应性研究（4）标准体系建立系统性能检测方