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第5届国际汽车变速器电驱动技术年会预览

2013年03月06日 15:18
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  第五届国际汽车变速器及电驱动技术年会预览

  汽车变速器的作用实质上是根据整车的需求管理扭矩或分配动力,以及提高能源利用效率。如果说发动机是汽车的心脏,那么变速器可以比喻为汽车的灵魂。变速器对传统动力汽车、混合动力及电动汽车都是十分重要的,而且是目前最大的技术难点之一。

  如果现在还不重视新能源汽车变速器的研发,不与电池和电机统筹规划,将来新能源汽车将会面临今天传统动力汽车自动变速器拖后腿同样的问题。

  由中国汽车工程学会与中汽翰思管理咨询公司联合举办的第五届汽车变速器及电驱动技术研讨会(TMC2013)将于2013年4月19-21日在苏州召开,集中研讨传统动力、混合动力、电动汽车传动和驱动系统技术以及与整车的控制集成。

  本次会议将奉献约35场主旨演讲、技术报告和优秀论文宣读、50个产品展示以及1场关注于热点问题的高层互动论坛。内容涵盖技术趋势、战略、创新产品和技术、研发技术及具有创新思路的研究成果。演讲和讨论将更针对国内市场的需求,更注重新颖性和实用性。

  为提升技术交流水平,丰富活动内容,本届研讨会首次在国内整车企业和高校中开展论文征集活动,已收到来自一汽东风、上汽、广汽吉利、华晨、长城、清华、同济、上海交大、吉大、北理工等主要整车企业和高校的论文近30篇,例如:湿式双离合器自动变速器冷却系统设计与验证,基于应用杠杆法和矩阵法的行星传动变速器换挡过程动态分析,面向自动变速车辆急松油门工况换档控制策略研究,电机与变速器一体化换档试验台架的测控系统设计,以及基于动态规划的两档电动车速比优化设计等。大会组委会将根据30多位高校教授和汽车企业专家的评审意见,选出3-5篇优秀论文,请作者到会宣读。经评审合格的论文将印刷成论文集,发给所有参会代表,以供参阅。

  同时,本届会议收到了来自国内外整车、变速器及零部件企业、工程咨询公司及科研院所的36个演讲申请。以下是根据汽车企业专家的评审结果而初步选出的部分演讲(总共将评选出近30个演讲),共分六大主题,各演讲内容的介绍主要摘自演讲摘要和评审专家的意见。

  一、中国发展自动变速器之路

  根据我国国产新车登记数统计,2012年自动挡乘用车的比例已达到47.6%,仅仅6年的时间里提高了11个百分点。面对巨大的自动挡汽车市场需求,国内汽车企业兴起了自动变速器开发热潮,百花齐放,热闹非凡。各家都力争在这股热潮中获取属于自己的自动变速器技术和产品,从而在中国新兴的自动变速器市场上占有一席之地。然而这条道路并不平坦,难度和投入远高于预期设想,已近十年,仍不见明显的成效。现在我们又面临开发新能源汽车变速器和驱动系统等更为严峻的挑战。那接下来我们应如何去面对挑战,找到适合自己的变速器之路呢?

  针对这个问题,大会组委会将邀请3个主旨演讲:1)一位国内汽车企业嘉宾,演讲题目将围绕节能和新能源汽车的发展、变速器及与电机集成的重要作用、当前的挑战和策略而展开;2)吉孚动力“自动变速器务实自主开发探讨—务必避免盲从自动变速器开发”; 3)格特拉克公司“在中国开发变速器技术”。研讨会期间将有很多专家和学者就此交流意见,从不同的视角探寻解决途径,希望以此次会议为契机在行业内展开讨论。

  二、传统动力汽车节能技术措施

  舍弗勒:为了减少的革新——舍弗勒集团降低油耗的技术革新

  降低油耗,减少排放已不是一个新话题,却是一个永恒的话题。近年来,几乎所有国内主机厂都在新能源/混合动力领域投入了可观的人力物力并取得了阶段性成果。同时,在如何提高现有动力总成效率方面,主机厂和相关供应商仍大有所为。舍弗勒集团的主旨演讲着眼于变速箱领域里降低油耗的举措,介绍舍弗勒集团在各类变速箱(MT, AT, DCT, CVT, AMT)中最新的技术和产品,以及这些技术和产品在降低油耗和二氧化碳排放中能带来的量化贡献。

  采埃孚 :用于降低油耗的动力换挡系统与驾驶策略

  自动变速器仍然具有降低传统汽车油耗的潜力,其控制系统是国内的瓶颈,未来如何从控制策略方面提升传统动力的(节油)技术是各大厂家看重的地方。采埃孚将介绍为达到最佳换挡过程以及换挡策略所必经的步骤以及减少油耗的换挡策略。

  三、自动变速器技术在市场竞争中不断发展

  根据最近的市场调查,消费者在购车时对油耗关注度大幅上升,对安全性、动力性、舒适性的关注度也有明显提高的迹象。由于新型自动变速器的普及,如多挡AT、CVT和DCT, 以及厂家的宣传,消费者对变速器的认知程度也有很大提高,很大一部分消费者根据自己的驾驶感受不仅能够评价不同变速器(车型)的油耗和换挡平顺性,还能较为中肯地评价性价比、起步、加速、爬坡、振动噪声、维修保养费。围绕这些关键指标,汽车、变速器厂家对变速器的改进或创新也在不断深入。前几届研讨会介绍了8、9速AT技术、4AT、DCT和CVT创新技术,本届研讨会将邀请格特拉克公司介绍DCT模块化平台技术, 请丰田、加特可、博世公司、里卡多公司分别介绍新一代CVT技术和AMT的改进技术。

  丰田:新一代CVT的开发

  CVT中的动力损失主要集中于油泵、钢带和液力变矩器。丰田从硬件及控制等多方面的改进入手大幅度提升CVT综合性能,特别是油耗和驾驶性。如通过对油泵设置两个排出口,向带轮和润滑系统及液力变矩器提供不同的油压,减少泵油损失;轴间距离不变,通过改变皮带轮的形状来扩大速比范围;对液力变矩器进行绕行锁止控制(即半离合控制)增加锁止时间;通过改变控制策略提高起步响应速度、加速响应和和与车速同步的驾驶感。

  加特可:CVT的技术革新

  CVT在提高燃油经济性、驾驶感觉和被动安全等方面还有许多潜力,减小CVT的尺寸和增加小型CVT的扭矩是挖掘这些潜力的两个关键的路径。 加特可将介绍两款最新的CVT技术。一个是将变速器分成一个减小尺寸的带轮部分和一个两速辅助变速器的CVT7,速比范围达到7.3, 用于小型车。 一个是采用新型钢带的CVT8, 其摩擦减少40%, 长度减少17毫米,用于中型和大型车。

  博世: CVT不断获得全球市场份额的奥秘

  博世公司的报告将从CVT核心技术钢带与液压系统两大方面介绍了CVT在燃油经济性、成本、功率密度和变速能力等关键性能指标(KPI)上的发展潜力。包括减少钢圈和钢片之间的摩擦,提高压力钢带接触带轮所产生的摩擦系数,及通过机械和电气间的配合来提供更符合实际需求的液压能量。

  里卡多 : 先进的、低成本的AMT系统与功能全面的模块化传动系统控制软件的结合

  在小型车领域仍有对低成本、换挡和起步性能好且始终如一的AMT的需求。里卡多的eAMT正是为了满足这一市场需求而被开发出来的,其特色就是可以通过特殊的方法驱动那些使用熟知的生产工艺在中国制造且不需要过分严格控制生产公差的部件。为了进一步提高其稳定性和质量,它现在使用新的里卡多模块化传动系统软件。这是一套具有全面功能的软件模块,可以为所有类型的自动变速器(A/T、AMT、DCT、CVT、HEV等)提供出色的性能。

  四、集成、模块化、高效率——应对混合动力变速器和电驱动产业化的挑战

  根据组委会对国内企业从事新能源汽车开发的权威专家的访谈,在没有政府高额购车补贴的前提下,预计电动汽车要到2020-2025年之间能够批量上市,现在应该是开足马力开发电动汽车的时候了。与此同时,要满足国家2015年和2020年的油耗标准,开发节油率高并具有市场竞争力的混合动力汽车是有必要的。因要平衡其他车辆的油耗,预计混合动力汽车的油耗需控制在4-4.5升左右。

  目前我国开发混合动力系统在电机成本、发动机改造和混合动力变速器以及电子控制集成等方面都还存在问题。对于混合动力变速器,企业希望做短平快的项目,成本增加不多,即在现有或正在开发的自动变速器基础上增加一个电机,对变速器的改动不大。如果开发一个全新的变速器和电机高度集成的混合动力变速器,企业担心其投资大,成本高,生命周期短。对于电动汽车,开发包括自动变速器在内的高效率的驱动系统是关键,能否与混合动力变速器模块化或许也是应该考虑的问题。针对这些问题,研讨会将邀请以下几家公司介绍他们新型的混合动力变速器。

  丰田汽车公司认为要想更好地普及混合动力车,就必须开发出能够广泛应用于各种车型的混合动力变速器。为此丰田开发出了能用于更重的2.5L排量车的新型混合动力变速器“P314”, 通过提高电机冷却性能并降低变速器的重量,使该款变速器可适用于多种车型;另外,通过减少燃油损失同时降低变速器重量的方法实现了更高的燃油经济性。这是变速器混合动力化的关键技术。

  艾尔维公司提出一款前瞻性的模块化7挡混合动力DCT(7H-DCT)。 这个新的系统可以仅通过2轴实现7个前进挡。原来的第三轴空间用于实现电机或机械倒挡功能。电机和倒挡装置通过相同的部件和一个共同的法兰模块化集成在变速器壳体上。电机还可以依据所需要的功率和扭矩调节径向和长度尺寸。此变速器在有电机和没有电机时都可以使用同一离合器模块、壳体和差速器。此变速器适用于最大功率为150KW和最大扭矩为280Nm的发动机。变速器箱体长度约350mm,包括一个功率为20kW的电机。这是一项最新的混合动力变速器技术。

  日产汽车公司已经开发出一款基于CVT的创新混合动力系统,并通过发动机、电机和CVT的集成控制戏剧性地改善了燃油经济性和驾驶性能。在研讨会上日产汽车的代表将详细介绍其原理和控制技术。

  AVL公司针对电气化动力系统的成本问题,提出的解决方法是彻底的和持续的功能集成。最终的的结果是功能高度集成和动力系统系列模块化(从传统动力、微混、插电混动、増程式直到纯电驱动)。其示例是e-Fusion,通过配置不同的发动机,满足不同级别车的需求。动力总成成本可以下降10%-40%。其报告的思想及具体的实现方式具有很好的借鉴意义。

  电动汽车驱动系统的效能在很大程度上影响着汽车的行驶距离,ZF的研究表明,当驱动系统的最高效率接近车辆本身的阻力曲线时是最佳方案。为此,需要为驱动系统选择合适的部件。采埃孚“电动汽车驱动系统首次驾驶与测试结果”的报告将介绍一种具有高动力重量比和低成本的设计,在台架和样车上的样机试验结果,以及在开发阶段面临的一些挑战,重点在驾驶性能和驾驶声学方面。

  五、变速器和电驱动的开发技术与实践

  福特汽车:微混和多速比变速器控制的挑战

  汽车起/停系统及多档位的自动变速器都给变速器的控制带来很大挑战。福特采用了复杂的包括辅助电油泵的变速器控制来实现发动机再次启动后变速器快速挂档, 汽车快速和平稳起步。福特采用了基于模型的工程技术开发控制系统,以保证整个系统的鲁棒性。福特将在报告中对此进行详细介绍,分享其近些年的相关工作经验。

  吉利汽车:7速湿式双离合器自动变速器开发实践

  吉利将介绍面向量产的7速湿式DCT的开发实践经验。包括采用基于仿真模型和基础试验相结合的过程开发研究方法,及利用前期项目的数据库验证仿真模型的方法优化零部件。如采用了多体动力学和流体力学及非定常热传导等先进的CAE分析方法,对7DCT的关键部件进行仿真分析,并对7DCT变速器NVH进行改善优化。 从而在设计前期实现7DCT整机功能性及可靠性优化。

  世冠科技:虚拟ECU和动力总成高级建模技术的优势

  目前,汽车动力总成控制系统的开发团队面临着很大的压力,这主要源于汽车工业正在发生的3个重要变革:控制系统正在从整体的功能单元向分布式网络架构转变(AUTOSAR);功能安全标准对控制系统提出了新的限制要求(ISO26262);动力总成系统的多样化及电气化导致了很多从未遇到过的新问题。这些变化趋势对开发流程、工具及方法等产生了非常重要的影响。报告将介绍一种经过精心设计的开发流程,主要包括真实系统模型,虚拟ECU,智能测试及虚拟驾驶测试,并将介绍国外的一些成功应用案例,和讨论目前在中国新能源汽车领域中所采用的典型的开发流程的弊端。

  Hofer:不同国家特定的载荷循环对变速器开发的影响分析

  载荷谱的选择在变速器前期开发中的意义非常重要,不同国家、不同市场的载荷谱应当有所差异也是毋庸置疑的。特别是在中国这样一个幅员辽阔、地形复杂的国家,采集、整理并建立一系列具有典型代表性的载荷谱,其意义尤为重大。Hofer研究了中国和欧洲两种不同载荷循环对变速器特别是齿轮和轴承的影响。结果表明不同市场特定的载荷循环的影响是不容鄙视的。希望能引起有关部门的更多的重视,尽快推动中国特定载荷谱的采集工作。

  Vicura: 采用CFD模拟飞溅润滑

  由于流体运动的无序性,润滑仿真特别是飞溅润滑的仿真一直是变速器设计中的难点。目前绝大部分此类分析都是生产出样机后通过实验检验来解决,如能在设计初期通过仿真分析来预测润滑的效果,将会大为减少开发成本、节省开发时间。Vicura公司采用基于CFD(计算流体动力学)的模拟方法,虚拟开发和验证飞溅润滑系统,可以最小化飞溅润滑损失,直接开发用于压铸的变速器壳体,而不需要中间样机。

  六、零部件的技术创新及与主机厂的设计融入

  在未来相当长的时期内,为满足不断严格的油耗和排放要求,还是需要不断提高传统动力系统的效率。发动机小型化和增扭的趋势给变速器提高效率和降低成本带来更大的挑战。

  新能源汽车也同样需要高效率和高性价比的自动变速器。为适应这些变化,变速器的每一个零部件在材料、结构、制造和应用方面都在不断创新。主机厂了解这些创新并与零部件供应商加强合作,挖掘潜力,对于变速器开发或改进至关重要。

  贺尔碧格:主机厂如何设计选择高效和高性价比的同步器

  发动机小型化,应用增压和直喷技术应用后,扭矩提升带来的离合器变大,转动惯量增加,带来同步器容量不足的问题。多锥面大尺寸高摩擦性的材料的同步器结构复杂、成本较高。怎样在现有变速器结构上提升同步器的能力,这是目前所有变速器厂家很快面临的问题。 贺尔碧格将介绍单锥面同步器的创新,容量更大且保持高的性价比。此外还将介绍进一步创新的同步器技术、系统优化以及供应商与主机厂在开发设计中融入。

  德西福格:轻量化和高效利用资源的变速器零部件铸造

  精密锻造成型技术的应用对于推动汽车变速器的轻量化设计、降低能耗,提高材料利用率和零件的精度和性能具有重要意义,德西福格公司将介绍各种先进的变速器空心轴、花键和齿轮的设计及锻造成型技术,包括热锻、温锻和冷锻。

  杜邦?Vespel零件的独特性能和设计技术

  Vespel是一种极其优良的塑料品种,是非常特殊的一种高温材料,具有高的热阻抗性、自然润滑性、尺寸稳定性、耐化学性、蠕动抵抗性等特质,对于提升变速器的可靠性、轻量化及简化设计具有重要意义。杜邦的报告将介绍具备低摩擦性能的

  Vespel密封环、止推垫片、换档拨叉等产品,并在密封圈泄露量分析、配合尺寸及应用环境、试验的设计考虑方面提供一些参考。

  艾菲发动机:用于中国的手动和自动变速器的植入式智能模块

  集成化、小型化、智能化是传感技术的发展趋势。艾菲发动机公司开发了一个新型的智能启停的手动变速器空档传感器,与机械式开关相比,具有成本低、尺寸小和可靠性更高的优点。该公司还在开发新一代的全齿轮传感器组件,可以使换挡时扭矩的变化更加平稳。此外,该公司已开发出模块化的机电系统,可为AMT提供柔性传感器解决方案。这个系统的核心是一个创新的有磁铁专利技术的传感器装置,可以满足减少尺寸的需要和大幅降低成本,该公司也在为国内的DCT开发这种技术。报告将介绍这些技术的模拟和试验验证过程及关键结果。

  雷贝斯托:兼容热弹性系统的多片式离合器

  —— 一种为变速箱和动力系统开发先进离合器的途径

  湿式多片式离合器和制动器是应用于现代AT、DCT变速箱到多种混合动力汽车的重要的功能件。演讲报告将讨论对离合器的主要需求(如扭矩能力、可控性、能量耗散能力、耐磨性、低拖曳扭矩及NVH表现),从实现这些需求的角度分析离合器的运行,以及演示离合器元件的兼容性在功能性系统中所扮演的关键角色。报告还将讨论导致故障、加速磨损或失效的主要机理,这些机理都经过了先进的模型技术研究和大量的实验验证。最后报告还将揭示在现代离合器设计领域里最近和最重要的发展及未来的方向。

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