伴随全球能源短缺和排放问题，新能源车日益受到重视，目前中国已成为全球最大的新能源车市场。凯博易控致力于新能源商用车动力总成系统产品开发与服务，本文重点讲述了凯博易控专为商用车打造的纯电驱动系统第二代产品，即一体化油冷纯电驱动总成的开发。
凯博易控一体化油冷驱动总成目前有两种产品平台，第一种动力平台用于4.5吨级物流车，兼容3.5吨、2.5吨级物流车，动力系统最大输出扭矩980Nm，最大输出功率100kw。第二种动力平台用于12米公交客车，兼容10-11米公交客车，最大输出扭矩可达到2800Nm，最大输出功率160kw。基于油冷电机加齿轮箱组成，结构特点在于结构一体化，冷却系统一体化，如图所示：
产品用于城市纯电动商用车辆，电机集成齿轮箱，电机转子轴与齿轮箱输入轴一体化，实现减速增扭传动，电机和齿轮箱集成化。
开发目标
开发高度集成的一体化纯电动驱动总成，电机峰值功率密度达到2kw/kg，与同等规格的水冷电机比较功率密度提高30%以上，峰值扭矩输出能力提高25%以上。
电机油冷技术
水冷电机一般是壳体上进行水道设计，通过冷却水与壳体的热交换完成冷却。理论和经验认为，电机的发热源大量集中于电机端部绕组，对于水冷结构，这部分热量无法通过水道的设计很好地与冷却水进行热交换。而油冷电机技术共用变速箱ATF油，进行一体化油道设计，对电机端部三相绕组直接喷淋式冷却，提高了散热效率，油路如图。
图：电机油路分布
集成高速齿轮传动的一体化设计
确定了电机的功耗及发热量后，即进行集成减速齿轮的一体化冷却系统设计，电机采用喷淋式冷却，轴承主动润滑。凯博油冷驱动系统采用高转速电机，电机转速高达13000rpm，在商用车领域，由于载荷较大，对于传动齿轮箱，如此高的转速对于油封和轴承的设计和选型是个难点。采用一体化设计后，电机的转子轴和齿轮箱的输入轴做成一体式，相比于传统分体式结构，轴承减少为两个，轴承室设计有分支油道实现主动润滑功能，保证了电机高速时轴承的冷却润滑效果，另外一体化冷却不再需要考虑电机轴高速旋转时的密封问题。
在不同部位监测系统的压力和温度，冷却介质为变速箱通用ATF油品，一体化油冷系统原理如图下图。
图：一体化油冷系统原理图
一体化油冷系统设计当中，如何进行各点流量分配是关键，因此各冷却油孔孔径的选择至关重要。凯博易控设计团队根据电机散热需求的计算，得出不同冷却点不同的流量需求，然后通过Amesim软件仿真出不同流量需求对应的冷却点孔径。另一方面为防止冷却润滑系统内部压力过大，油泵上设置有安全溢流阀。
为验证液压系统的设计和仿真结果的正确性，凯博易控设计开发了专用的流量分配试验台，验证不同流量下各冷却点的流量分配是否符合设计需求，进而优化了设计，提高了系统的冷却润滑效果。
图：流量分配测试
如图下图所示为集成式油冷驱动系统的功率、扭矩和效率仿真曲线，相比于水冷电机，油冷一体化驱动模块的高效率区更宽泛，峰值功率和扭矩输出能力更强。
图：一体化驱动模块转矩/功率和效率仿真MAP
本文论述了一体化油冷纯电驱动系统的开发，在中国的未来几年，随着互联网电商及快递行业的发展，会带动物流车行业的强势增长。这种车型大多工况下是在城市内运行，电动化也是必然的发展趋势。另外在中国不同地域地形差别较大，在西南地区多丘陵和坡路，一体化油冷纯电驱动系统由于配有齿轮箱，可满足此种工况。
在整个新能源汽车领域内，含乘用车，电机和齿轮箱均向一体化，集成化方向发展，如何将电机高速化，进一步提高系统功率密度是整个行业的关键课题。凯博易控也致力于此项研究，专注于提升新能源商用车动力总成的技术水平。
凯博易控集成式油冷纯电驱动系统目前已完成A样机的研发，预计2019年初实现小批量装车。
来源：每日经济网
