在6月底德国腓德烈斯哈芬举行的“采埃孚全球技术日”上,采埃孚将展示电动概念车EVbeat,旨在最大限度地提高紧凑性、轻量化和实际运行条件。在这款采埃孚电动汽车中,传动系统的所有部件都经过优化和组合成一个整体,包括重量仅为74kg的轻量化和超紧凑型电动驱动系统(扭矩密度为70kg/kg)、集成热管理系统,以及连接云网络的驱动功能软件。在接近冰点的低温下,与目前主流技术相比,实际续航里程可提高近三分之一。
电池寿命提高了近三分之一:采埃孚利用热管理和软件将EVbeat概念车上超紧凑型EVSys800电动驱动系统的效率优化到最高。该系统是目前市场上的高效基准
埃孚集团董事斯蒂芬·冯·舒克曼(Stephan von Schuckmann)“可持续交通是我们企业战略的核心。通过极其高效的量产汽车概念,我们展示了将许多创新的电子驱动组件组合成高效整体系统的巨大潜力。”
在保时捷Taycan的基础上,采埃孚EVbeat概念车体现了采埃孚等供应商当前技术的领先地位。
奥特玛·绍尔博士是埃孚集团电驱传动系统开发负责人(Otmar Scharrer)他说:“我们的目标是使驱动系统尽可能紧凑和轻量化,同时保持高驾驶性能和实际运行效率。与目前市场上现有的乘用车电动驱动系统相比,扭矩密度处于领先地位。同时,我们非常重视开发过程中的可持续性。采埃孚的电机不使用重稀土,热管理系统也不使用含氟制冷剂。电动驱动系统和热管理系统的组件数量在生产和运行过程中都有所减少,系统的重量减少了30%,为可持续发展做出了双重贡献。
EVSys800:超紧凑轻量级800伏驱动系统
EVSys800是由碳化硅逆变器、电机和减速器组成的模块化800伏驱动系统。尽管设计极其紧凑,重量也很轻,但EVbeat的性能却非常强大。车轮边缘峰值扭矩达5200牛米。对于获准上路的乘用车,其扭矩密度非常突出,达到70牛米/公斤。电机的连续功率和峰值功率分别达到206千瓦和275千瓦,实现了峰值功率约75%的连续功率输出能力。
采埃孚新一代EVSys800电驱系统扭矩密度达到70牛米/公斤,给人留下了深刻的印象
就尺寸而言,由于采埃孚专利的紧凑减速器和编织绕组技术,驱动系统在长度方向上减少了50mm的安装空间,从而实现了高度紧凑的同轴布局。
使用编织绕组技术的电机定子
EVSys800系统总重量为74kg,比目前的采埃孚800伏电动驱动系统减轻了约40kg或30%,为概念车的减肥做出了重大贡献。
上述优点的关键在于电机采用了新的冷却概念和绕组技术。在冷却方面,油直接流过铜线,这是运行过程中产生热量最多的地方。在同等重量和安装空间条件下,这种高效的冷却方法显著提高了电机性能。此外,该系统不使用重稀土,使电机的生产更加可持续。采埃孚开发并获得专利的“编织绕组”是所谓轴向绕组的进一步发展,使安装空间减少了10%。与传统方法相比,绕组端部的尺寸减少了50%左右,铜的用量可以减少10%左右。
EVSys800电动驱动逆变器采用碳化硅技术进行了根本性的重新设计。进一步发展了电磁兼容性措施、电源模块和电容器
电驱动逆变器从根本上重新设计,所有基本部件都更新了。电磁兼容性、功率模块和电容器的安装空间、重量和可持续性都有了很大的改进。
新型同轴减速器通过两组集成行星齿轮传输电机的驱动力。它们不仅可以产生所需的速度比,还可以实现完全集成的差速器功能。与传统的偏置平行轴概念相比,同轴解决方案降低了重量和安装空间要求,不影响效率和噪声性能。结合编织绕组技术,驱动系统可以显著缩短安装长度,以适应几乎所有车型。
更轻、更紧凑:新的同轴减速齿轮通过两个行星齿轮组传输电机的驱动力。它们不仅产生所需的最终速比,而且还实现了完全集成的差速器功能
奥特玛·绍尔博士是埃孚集团电驱传动系统开发负责人(Otmar Scharrer)他说:“通过这个系统,采埃孚可以完美地满足客户在效率、性能和成本方面的关键要求。”自2026年起,驱动系统的相关组件将批量生产并上市。
热管理:高效控制动力系统和整车温度
在冬季工作条件下,车辆的温度控制可以占车辆能耗的很大一部分,特别是在加热过程中,需求可以达到3到6千瓦。夏季制冷和冬季加热是乘客的重要舒适因素,适当的温度是电驱动效率、功率电子和电池能耗的关键因素。
EVbeat概念车集成了采埃孚开发的第一个电动汽车中央热管理系统(TherMaS)。它利用中央热交换单元和智能软件来控制驱动系统和车内的所有热工作过程。与以往的电动汽车制冷和加热方式相比,新设计大大降低了对空间的要求和总重量。基于丙烷的800伏热泵所需的能量也显著减少。另外,由于其结构紧凑简单,可以轻松集成到车辆环境中。
TherMaS首次采用三个专用电路设计,其中心是非常小的制冷剂电路。该回路采用预充密封设计,无需维护。此外,该系统与车辆其他区域(如车内)没有额外接口。采埃孚使用无氟化物和天然丙烷制冷剂。虽然制冷剂的体积只有以前的一半,但与目前常用的制冷剂相比,冷却能力增加了两倍。如有必要,中央制冷剂电路可为两个独立控制的冷却电路提供服务,其中防冻液循环正常:第一个电路用于控制电机相对较高的温度,第二个电路调节驱动和充电电力电子设备的温度。相关控制软件将根据需要调整车辆的冷却能力。
采埃孚开发的第一个热管理系统在冬季测量条件下将电动汽车的里程提高了近三分之一。它不仅使用电机、逆变器、电池和电压转换来调整传动系统,还调整了车辆的内部环境
受益于全面在热管理方面,EVbeat在冬季的耐久性最多可以提高三分之一,显著提高的冷却性也使电机具有更强的连续输出能力。
驱动软件:车辆驱动与云高效互联
硬件系统的属性为车辆的可持续运行奠定了重要的基础;通过软件实现其协同工作的最佳性能。采埃孚开发了自己的传动系统软件,可以连接与传动系统相关的所有车辆系统,并与“采埃孚云”(ZF cloud)建立连接。
由于电机的效率取决于其工作点的温度,因此始终保持在最佳温度范围内非常重要:在低速和高扭矩要求下,电机最佳工作点的温度较低,而在高速和低扭矩要求下,高温不是问题。但是,不能在短时间内建立适当的温度条件。采埃孚的动力系统软件可以通过个人驾驶需求预测最佳工作点,并相应地设置系统。通过基于人工智能的云服务,可以“学习”驾驶员的操作习惯,预测个人驾驶需求的概率。例如,当检测到短距离行驶时,空调和系统的冷却会减少。
在此基础上,辅助系统还可以直接建议驾驶员如何有效地使用电车。例如,它将显示有效的加速和减速,以及优化的最高速度。这对于在旅行前计算准确和实用的范围特别有价值,只要遵守这个设置。
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