在純電動車小型化、尤其是在6米客車"買就送"的市場背景下,
中國重汽集團濟寧商用車有限公司逆潮流而動,率先打破市場常規(guī),制作了一款滿載質(zhì)量80噸、牽引質(zhì)量60噸的純電動重型牽引車。信息在網(wǎng)上已經(jīng)發(fā)布,便引來眾多的旁觀者。我作為純電驅(qū)動系統(tǒng)集成工程師之一,參與了重汽這款豪瀚牌"電拖頭"的制作全過程,因此有感而發(fā)也不無道理。
豪瀚純電動牽引車
通常,這種重型牽引車需要采用操縱不便的多擋手動變速器或者價格昂貴的自動變速器,而這款重型"電拖頭"的驅(qū)動力和車速,只需駕駛員控制加速踏板即可實現(xiàn)起步和無級變速的提速過程。所提供的自動爬行模式,不僅滿足了車輛在特殊工況下的使用要求,坡道起步時的自動爬行功能,更給駕駛?cè)藛T增添了難得駕駛樂趣。除此之外,0~20Km/h的加速時間只需9秒鐘;最高車速可達52km/h;以及最大爬坡度超過5%等卓越的動力性能,完全滿足碼頭重型牽引車擺渡大型集裝箱的任務(wù)。150kW/h的儲能裝置,在車輛滿載情況下一次充電續(xù)駛里程超過60km……動力性高、耗電量低、操縱性好等優(yōu)點,不僅得益于工程師團隊的合理設(shè)計和制作人員的精心施工,更得益于0~10000轉(zhuǎn)/分的高速、高效電機,以及驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩最大可以達到令人驚嘆的43500Nm。
中國重汽純電動碼頭低速牽引車進行牽引實驗這輛碼頭牽引車主要用于港口內(nèi)集裝箱的搬運,額定滿載質(zhì)量為80噸,空載質(zhì)量為20噸。整車滿載后的強勁動力來自兩個并聯(lián)的額定功率為85KW的北京永續(xù)西門子電機。這種ELFA動力系統(tǒng)是各種工況下的輸出功率和轉(zhuǎn)矩一定時,兩個電機同時以相同轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率輸出工作,即:各自以完全相等的動力按總動力需求的50%做功,其平均工作效率要比一個電機獨立輸出動力提高5%左右。對于眾多電機設(shè)計者和制造商,簡直就是一個夢寐以求的夢想。在同一臺減速器上安裝兩個各自重量只有113kg,且轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩實時同步的驅(qū)動電機,不僅使電機的工作效率能夠在更多工況下始終保持在90%~95%的范圍,對電機產(chǎn)品性能、質(zhì)量的一致性如此之高,更是一個令人難以逾越挑戰(zhàn)。此方案非一般技術(shù)所能為,然而西門子做到了。安全、高效、可靠、耐用,讓此車既有了強勁的動力,又有了超長的續(xù)航里程。
"電拖頭"雙電機驅(qū)動系統(tǒng)配置示意圖
西門子ELFA 系統(tǒng)產(chǎn)品采用國際電工委員會IEC60034系列和德國的標(biāo)準(zhǔn)化組織DIN EN 60034系列標(biāo)準(zhǔn)。在高鐵技術(shù)平臺上生成的模塊化產(chǎn)品,性能和質(zhì)量的一致性做得非常驚人自不在話下。
這款港口牽引車,在操作上更簡單更人性化,由于此車的根本沒有變速設(shè)備,車速的控制完全是靠電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。電機轉(zhuǎn)速0-10000轉(zhuǎn)之間線性轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速,加上西門子減速箱后輸出給后橋主減。這樣就直接實現(xiàn)了無級變速,駕駛員通過加速踏板的開度,直接來控制車速,使得駕駛輕松自如,從而也讓動力系統(tǒng)少了一個變速設(shè)備。
同時此車搭載的西門子ELFA動力系統(tǒng)還有制動回收能量的功能,在保證動力的同時又能節(jié)能。其回收能量的原理是當(dāng)踩下制動踏板的過程中,兩個驅(qū)動電機會轉(zhuǎn)變成兩個發(fā)電機,同時通過逆變器為電池充電。
這輛車的動力系統(tǒng)中觸及到安全、可靠相關(guān)聯(lián)的部件,都是由西門子的通訊控制單元驅(qū)動或者監(jiān)控下工作的。其中包括高壓的通斷。因為觸及到高壓,所以此車所遵循的安全標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格。首先從系統(tǒng)上說,西門子動力系統(tǒng)自身要求非常高,保證所有安全條件都滿足的情況下才能讓電池的控制系統(tǒng)閉合主回路,有不滿足的條件就會要求電池控制系統(tǒng)斷開電路,從而從根本上保障了車輛的安全。
這輛車的動力系統(tǒng)中用的高壓線束是按照西門子要求,全部采用閉環(huán)成組連接和高度集成獨立控制。這樣的設(shè)計可以使高壓線束在高度集中的情況下減少故障點的增加。
其中西門子ELFA系統(tǒng)還實施的檢測著電池的電壓、電流、SOC以及電池的工作狀態(tài),過流、過壓、欠壓保護等功能可以防止驅(qū)動系統(tǒng)的損壞并避免因為電池過載發(fā)生意外事故。
如果碰到意外情況導(dǎo)致散熱系統(tǒng)發(fā)生故障,驅(qū)動系統(tǒng)可以通過自行限制動力系統(tǒng)功率輸出的方式,在保證安全的狀況下使車輛繼續(xù)行駛至目的地。這樣就避免車輛拋錨的情況,保證了車輛運輸過程中減小故障帶來的損害。簡而言之,即使電機軸承經(jīng)過常年運轉(zhuǎn)發(fā)生損壞時,系統(tǒng)也能及時提供故障預(yù)警信息,這個特點是國內(nèi)外各類汽車驅(qū)動電機所不具備的。
"電拖頭"駕駛艙內(nèi)體現(xiàn)了更多的人性化處理。例如啟動鑰匙門后西門子動力系統(tǒng)準(zhǔn)備狀況,電池電壓值、電池的SOC值、散熱系統(tǒng)的水溫值、電機溫度值等常規(guī)信息和故障,都能顯示在儀表中間一塊液晶顯示屏上,讓駕駛員對車輛狀況一目了然。
駕駛艙內(nèi)設(shè)置了系統(tǒng)報警設(shè)備,例如電機溫度報警、水溫報警、絕緣問題報警等。在有蜂鳴器聲音報警的同時,液晶屏幕上還會閃爍相對應(yīng)的圖案。
此車還對緊急狀況發(fā)生后,讓車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)繼續(xù)使用,給足車輛在這種情況下有充足時間靠邊停,可謂是考慮周全。
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文章來源:中國重汽
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