由中國科學技術協會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局聯合主辦的第四屆世界新能源汽車大會（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相結合的方式召開。其中，北京會場位于北京經濟技術開發區的亦創國際會展中心。

大會由中國汽車工程學會等單位承辦，將以“碳中和愿景下的全面電動化與全球合作”為主題，邀請全球各國政產學研界代表展開研討。本次大會將包含20多場會議、13,000平米技術展覽及多場同期活動，200多名政府高層領導、海外機構官員、全球企業領袖、院士及行業專家等出席大會發表演講。

其中，在8月28日上午舉辦的技術研討會“新能源汽車電驅動技術創新”上，宜賓豐川動力科技有限公司董事長陳紅旭表專題演講。 以下內容為現場演講實錄：

大家好，今天非常高興能夠在此分享，我今天演講的題目是電機、變速器一體化電驅動系統的換擋技術在電動汽車當中的應用。

首先我們回顧一下這兩天討論的電驅動系統技術進步的方向，可以看到這樣幾個主要趨勢，第一是高壓化，第二是高速化，現在普遍在16000轉以上，第三是扁線，現在占有40%-50%的市場份額，還有碳化硅，現在很多人預測說到2024年碳化硅成本跟IGBT會達到一致，最后是油冷。還有在傳動系統里面使用低阻力的潤滑技術。但是這些技術是否足夠來驅動電驅動系統的技術進步，我想還不夠。我覺得下一步電驅動系統進步還有一個很重要的方向，就是傳動系統多擋化。

多擋電驅動好處是什么？可以從現在的PPT上的圖看到，如果在電機后面使用兩擋變速器，可以擴大電機轉速和轉矩的輸出范圍，可以提升整車最高車速，轉矩提高就提高了整車爬坡度以及加速能力。通過兩擋的應用，可以提升整車的動力性。此外，通過對電機的工作點進行調整，可以看到右下角這個圖，高速下的效率已經下降，使用換擋可以把電機速度降下來，同時把效率提上去，進而提高整個車輛的經濟性，在同樣電池容量的情況下讓車跑的更遠。第三個，可以降低對驅動電機最大扭矩和最高轉速的要求，能夠把驅動電機做的更小，這是一種降低成本的方案。還有更重要的是避開了剛才講的各種各樣的因為高速化帶來的問題，進而降低對高速旋轉件失效的風險。還有隨著扁線電機的應用，趨膚效應也是個難題，怎樣降低轉速和提高效率，我想也是多擋化所帶來的好處。雖然說多了一個變速箱，但實際上可以把電機做的更小，這樣就能降低整個電驅動總成的重量、體積和成本。還有一個很重要的，剛才華為彭總講了異步電機，異步電機也可以匹配多擋變速箱覆蓋更多工況。包括整車檢修的時候，由于有了空擋，實際上對整個電驅動總成都是一種保護。

這是目前多擋電驅動已有的技術路線，國內外的公司或多或少現在都在探索多擋電驅，他們都有一個特點，就是帶離合器或者帶換擋器的技術，這樣的技術是為了縮短換擋過程中的時間，減少沖擊，但是成本太高，現在在乘用車領域還沒有大規模推廣起來。

我們在探索電動車用的變速器的結構能不能夠進行簡化，做的足夠簡單。我想還是追本溯源，回到平行軸式的機械變速器，它是國內工藝最成熟的方案，而且可靠性比較高，效率也比較高。變速箱在全球汽車史上已經用了上百年，我想再做進一步的簡化，把它做成沒有離合器和同步器的變速器，讓成本進一步降低，可靠性大幅度提高。這種結構的變速箱在電動商用車的發展歷史上已經得到了應用，比如說現在電動環衛或者電動重卡上面用的就是這樣的產品。我們公司也有相應的產品，比如4T1400四擋電驅動總成用于18-25噸的電動環衛以及物流。

問題是這種構型足夠簡單和成本足夠低的總成能不能夠用于電動乘用車？我想回答這個問題還是要分析一下系統本身所帶來的痛點。這種系統構型本身決定在換擋過程中存在著動力中斷和換擋沖擊。國外大公司的構型里面包括了離合器，有的時候是DCT構型就是為了消除換擋沖擊和縮短換擋時間。現在我們把機械結構做了足夠簡化，把離合器和同步器拿掉，換擋時間能不能保障，商用車里面很多時間是0.8秒左右，頓挫感不是那么強，商用車也不是那么在意，我們在商用車里面就推廣應用了，舒適性不是很好。

這種構型能不能夠解決換擋過程中的痛點，從而在乘用車進行應用呢。我可以再做一個分析。我們可以看到在燃油車傳統AMT里面，換擋過程中是控制換擋力；在電動汽車，電機可以主動調節轉速，實現轉速同步，可以取消離合器，電機可以同步調節轉速和轉角，實現轉速同步和轉角對齊，再進一步取消同步器。隨著汽車電動化的歷程，多擋箱實際上也是在機械結構上越來越簡單，但是控制系統上越來越復雜。可以看一下我們核心的控制思想，這個圖的橫軸是相對的轉角，縱軸第一個圖是時間，第二個是換擋沖擊，A點是轉速同步和轉角對齊，B點因為轉角沒同步，出現了打齒，若干化沖擊以后實現結合，時間比較長，沖擊也比較大。C點是在順齒方向可以看到比B點略好一點，但是也有沖擊，我們就想這樣一種特性，能否設計的每次換擋都像A點一樣，轉速同步，轉角也對齊，進而實現無沖擊的換擋。于是提出一套基于轉速同步和轉角對齊的快速換擋方法，在同一個時刻實現轉速、轉角雙同步。我們可以看到這樣一種換擋過程，首先是進行摘擋，在空擋的時候讓目標擋位齒速快速對齊，進而實現無沖擊的結合，解決了在電動汽車中引入變速器所導致的換擋過程，動力時間長、沖擊大的痛點，就是他有希望應用于電動乘用車當中。

可以看看下面基于多物理場模型，多模式切換控制算法是怎么實現的。首先對多擋電驅動EM系統建模，對換擋過程進行建模，對阻力進行觀測，并且對整個系統特性做分析，然后在控制算法引入自適應，做了一些補充算法，使得系統在不同的工況以及不同阻力，以及路面擾動下都能夠實現快速平穩的換擋。在軟件架構中包含對環境的感知，解析車輛的轉速、轉矩以及所處的坡度，然后根據車輛狀態進行決策，包括換擋點的決策，以及行為觸發的機制，還有包括換擋過程的控制，以及對執行機構的控制，實現了控制算法的魯棒性。

我們在整個的硬件上面，已經完成控制器DV測試，包括硬件在環測試、EMC試驗、電氣性能測試、機械疲勞試驗、熱疲勞試驗、耐腐蝕性測試、連接器測試等等，并搭載到后橋驅動總成完成臺架測試和整車調試，并通過道路測試完成整車質量辨識算法標定、坡道辨識算法標定、動力性/經濟性/舒適性測試，滿足各項法規要求。后面是我們實車測試的換擋過程曲線，并且在WLTC工況測試下經濟性提升了7%。

最后感謝大家的聆聽，謝謝！（來源：中國汽車工程學會）



（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱）