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品牌质量扩大市场,技术创新谱写新章——超力新能源产品研发如火如荼

发布时间:2015-09-09 来源:中汽协会车身附件委员会

作为中国驰名商标及江苏省高新技术企业的江苏超力电器有限公司是以研发、专业生产汽车用永磁直流电机、汽车冷却系统用散热风机、汽车空调系统用蒸发风机、冷凝风机、热通风空调总成的专业厂家。公司经过30年的潜心研究,在传统产品上精益求精,以市场为主导,以技术为依托,以质量为生命,以人为本,与时俱进,超越自我,力求完美。
国内经济步入新常态,汽车行业步入低增长期,自主品牌市场份额短期内难以收复,行业发展步入常态。公司将依靠技术创新、提质增效、转型升级的内涵式增长方式应对新常态带来的挑战。公司在保证传统产品健康发展的前提下,加大新能源产品投入,由零部件向总成、由中低市场向中高市场逐步延伸,稳步实施。近年来,公司成功开发了由无刷、有刷电机驱动的汽车电动助力转向系统(EPS)、汽车怠速起停系统(BSG)、无刷电机、电动车PTC水加热器、离合换挡电机、电动水泵等新能源产品,同时亦研发和生产上述系列产品的电子控制系统。

EPS电动助力转向系统

电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)是一种节能、安全、环保的高科技型汽车转向装置,代表着汽车转向系统的发展方向。EPS系统由控制器(ECU)、传感器、机械转向器组成,是近年来发展最快的高科技型汽车零部件产品之一,也是《汽车产业调整和振兴规划》鼓励实施产业化的汽车重点关键零部件。EPS可明显提高汽车的操纵稳定性能,具有节能、安全、环保等特点,是液压助力转向装置的升级换代产品,特别适用于轿车和电动汽车。与传统液压转向系统相比电动助力转向系统(EPS)具有如下优点:
    1.可以显著降低燃油消耗,节油率可达3%至5%。
    2. EPS低速时转向轻便,高速时不“发飘”,回正可靠,安全性好;
    3. EPS结构紧凑,易于装配和维护,集成性好;由于取消了液压回路,提高了系统的可靠性;
    4.对于纯电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)以及具有主动式安全性能的车型(自动泊车系统,稳定性控制系统等),EPS是转向系统的必然选择。
    我公司自2005年开始研制EPS用无刷电机,2007年开始研制EPS系统,从2009年开始研制控制器,完成了江苏省科技攻关计划项目“汽车电动助力转向用高精度低波纹转矩无刷直流电动机的开发”,并获得了5项授权专利。公司与技术依托单位江苏大学开展产学研合作,采用江苏大学的4项发明专利技术,开发了超低波纹转矩无刷电机驱动的小齿轮助力式EPS样机。
    我公司研制的EPS产品主要有管柱助力C-EPS及小齿轮助力P-EPS两大类型,且我公司采用的无刷电机驱动的EPS产品突破了高精密度超低波纹转矩无刷直流电机和控制器研发的关键技术,填补了国内空白,实现了高端EPS产品的自主研发,无刷电机驱动具有“二高三低”特点:即高转矩密度和高效率;低转动惯量、低脉动转矩和低谐波分量。自主研发的控制器具备开放式的调校,可根据不同车型和驾驶风格,对相关参量进行调整和优化,以满足整车驾驶对安全和舒适度的有效匹配。此外,该产品支持整车CAN通讯,支持主动目标回正。
    目前我公司EPS配套的客户及车型主要有北汽威望、五菱荣光 、海马福仕达 、西部牛仔等。
 

BSG停系统

BSG启动停车系统即皮带驱动发电弱混合动力系统,是弱混合动力车中关键的配置。其采用发电启动一体式电动机,用皮带传动方式进行动力混合,在汽车等待红灯或者堵车等情况下实现发动机暂停工作,当车辆识别到驾驶员有起步意图时,通过BSG快速启动发动机,消除了发动机在怠速工作时的油耗、排放与噪声,从而达到节油环保的目的。是现阶段比较实用的汽车节能技术路线。
    在国家大力推行节能减排的背景下,2012年我公司14VBSG系统在完成北汽新能源8万公里道路试验和30套小批装车后,2013年我公司在14VBSG怠速起停原有产品技术上改进升级,研制的带制动能量回收起停系统(24VBSG),除了有怠速起停功能外还有制动能量回收功能,能提高节油目标至8%左右(按NEDC工况)。该能量回收系统以电容取代传统的电能储存媒介,充电与放电速度快,同时也没有电池在频繁充放电之下容易衰退的问题,更好解决了能量回收系统反复充放电对电池的损伤。采用一个12~25V可变电压发电机,及低电阻双电层电容做为电力储存装置,搭配DC/DC直流电压转换器,每当驾驶放开油门开始减速时,系统便在几秒钟内将电容完全充电,同时供电给车内的音响、空调及电气系统,减少发动机在发电上的能耗,对于搭配自动起停的系统,更可以协助延长熄火时间,从而节省8%左右(NEDC工况)的燃油消耗。产品采用自主研发混合励磁的爪极电机,搭载自主研发的控制器,具有发电效率高,低速输出特性好、响应快、节能、安全可靠、环保等优点。
     在我国自主品牌企业中,我公司通过这几年来坚持不懈的努力,超力BSG系列产品的可靠性及影响力也得到了行业及部分主机厂的认可,2014年我们又联合得尔福为通用乏亚开发了48VBSG系统,48VBSG系统除了有怠速起停功能外还有制动能量回收和助力功能,综合节油率按NEDC工况可达10%以上,同时系统成本也不是很高,是后续各大主机厂主推的节能技术方案,所以,从2014年下半年开始,北汽、上汽、东南、吉利、力帆、海马等主机厂都向我公司了解48VBSG开发情况,同时进行了技术及商务交流。 

无刷电机

汽车风机包括发动机散热器用风机、空调冷凝器用风机、空调鼓风机用风机以及少部分其它种类的风机,在所有种类的风机中都应用到了电动机。传统的直流电动机使用电刷、换向器,进行机械换向,存在机械摩擦,产生的噪声、火花、无线电骚扰,限制了电动机的寿命和应用范围。随着国家对汽车行业节能减排的要求日趋严格,我公司研发的无刷电机目标定位于以上风机应用的电机,使用高功率密度、高效率以及低转矩脉动的永磁直流无刷电动机(PMBDCM)的结构形式和控制方案,降低电动机重量的同时并提高电动机工作效率。
    目前国外汽车厂从上世纪90年代末,已开始使用PWM控制器驱动有刷电动机进行线性调速,即可以根据发动机仓的温度信号,用PWM控制器驱动电动机工作转速,在降低功耗的同时,降低了风噪,提升了舒适性。近几年,国外已逐步使用无刷电机风机,较PWM控制器驱动有刷电动机风机有更低的重量、更小的体积和更高的使用效率。而国内合资品牌车型已基本使用PWM控制器驱动有刷电机风机或少量无刷电机风机。自主品牌中、低端车型大部分还采用有刷电动机串联调速电阻进行高低速工作,或采用电机内部电刷工作数量的多少进行高、低速进行切换,少数高、中端车型采用PWM控制器驱动有刷电动机风机。
    我公司于2008年10月份与沈阳工业大学签订“汽车用无刷直流电动机研发平台建设项目建设”协议,正式启动了公司无刷电机研发平台的打造工作。目前该产品公司配套的客户有:郑州科林、苏州同创等。

 电动汽车PTC水加热器

新能源车主要没有空调采暖和除霜时需要的热源,超力针对需求开发了适用于汽车使用PTC水加热器可实现快速除霜、除雾和车内制暖。高压PTC水加热器相比其他制暖方式,PTC水加热器空调系统结构无需更改,平台化方便,加热状态无气味,安全性更高,更节能,并且不受环境温度限制。PTC水加热器采用可用电发热的PTC(Positive Temperature Coefficient)加热元件,所加热的热水通过系统将其输送到暖风芯体中来进行车内的供暖,及除霜除雾功能。
    目前大多数车采用的是电加热器直接加入空气的方式来进行采暖,但因高压电直接接入乘员车厢内存在安全隐患,同时因电加热空气温度高导致周边塑件的高温气味传入车内不利于乘员身体安全。
        我公司独立研发的PTC加热元件为发热体加热液体由暖风芯体向车内提供暖风。暖风柔和舒适,温度稳定适中。 智能PWM控制,使用安全,节能高效。 可利用混合动力与已有燃油动力的冷却水循环系统结构供暖,根据水温情况判定加热启用功率, 能降低重复设计及热耗损失和降低整车功耗 。
        目前通过与客户交流,部门项目用于EV和PHEV车动力电池包的充电预热功能,功率在3KW-5.5KW之间,根据顾客需求进行调整和配置!
    我公司研发的PTC水加热器的优点在于:
    1.高压PTC水暖加热器采用软启动技术。该这种技术可以减轻冲击电流对电池、电路造成的损坏,有助于延长电池使用寿命。
    2.制热效果稳定,高压PTC水暖加热器在250V~400V电压范围之内均可正常使用,制热功能不受影响。
    3.控制系统结合PTC耐高压特性,保证电动汽车在运行全程中稳定供暖,不存在如电热丝产品的发热效果会随着电压下降而明显衰减,发热效果不稳定等现象。
    4. PTC加热智能控制系统包含LIN模块(或CAN模块,根据顾客需要)、PWM模块等。采用LIN通信方式(或CAN通讯),与空调系统连接,便于不同车型的使用;PWM系统与低端驱动器的输入端连接,低端驱动器的输出端与电动加热器功率接口连接,调节PWM输出信号的占空比来控制水暖加热器的输出功率。使用PWM功能加热PTC器件,效率高,可以达到无级调功的加热效果,节省电能。
    5. EV水暖加热器PTC由超绝缘耐高温层包裹,通过嵌入式结构的铝散热器对水进行加热,有效的实现水电分离,没有漏水漏电的风险,并最大程度的提高加热器的热效率,将热损耗降至最低,节省用电,更进一步提升了用户的安全使用环境。
    6.采用智能CPU芯片控制加热装置,具有较全面地过温保护、过电流保护、高压电源脱落保护、通信异常等自检保护功能,预防保护,安全可靠。
    目前该产品公司配套的客户有:一汽集团一汽轿车、一汽新能源和一汽吉轻、东南汽车、奇瑞汽车、众泰汽车等。
    离合换挡电机
    目前,世界上汽车用自动变速器基本上有三种,即液力机械式自动变速器、电控机械式自动变速器和无级机械式自动变速器。电控机械式自动变速器由于效率高、成本低、易于制造等优点得到了越来越广泛的应用,其核心和难点在于换挡过程中对离合器的控制。控制目标是,不但要提高换挡过程中离合器接合的平稳性,减少离合器滑摩,延长离合器使用寿命,而且要保证发动机稳定运转,减小发动机转速的波动。如果离合器接合过猛,将大大增加传动系统的动载荷,造成换挡冲击,引起发动机转速较大的波动。反之,为了改善换挡品质而过分降低离合器的接合速度,滑摩功将大大增加,从而降低了其使用寿命在换挡过程中既要求换挡平稳、冲击小,同时又要求滑摩功小,这两个指标是矛盾的,解决措施之一就是在容许的冲击度约束下尽量减小滑摩功。这样,离合器控制就是以冲击度为约束的使滑摩功最小的最优控制问题。AMT及其工作原理:AMT自动变速器是在传统手动变速器的基础上增加自动变速操纵系统形成的。由电脑控制执行机构来代替人力完成选换档和离合器的操作,从而实现手动变速器的自动变速操纵。
    为了实现AMT 选换挡的自动操纵,以自动完成摘挡、选档、换挡过程、换挡时无换挡冲击、适应不同工况下的选换挡、选换挡的快速完成、选换挡系统的稳定与高寿命,要求电机做到:
    1. 响应速度快,且应满足选换挡平稳无冲击的要求;
    2. 电机的最大扭矩能克服选换挡所需的最大力;
    3. 选换挡电机良好的加速性能;
    4. 电机的额定电压为24V;
    5. 启动转矩要大,而启动电流要小;
    6. 体积小、重量轻、效率高、寿命长、可靠性高、噪声低;
    7. 电机耗电量不应对其它用电设备和蓄电池正常使用造成影响;
    8. 考虑电机的耐久性和耐振性;
    9. 电机是电噪声发生源,容易给其它电子设备造成干扰,应注意电磁兼容性;
    10. 电机应能适应车辆上的高低温度等环境要求。
    我公司研制的永磁直流无刷电机是随着电力电子器件以及新型永磁材料发展而迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机,主要特点有:
    1. 高效率:无刷直流电机转子上既无铜线也无铁耗;
    2. 功率因子高:无数直流电机无需从电网吸取激磁电流,功率因子接近1;
    3. 启动转矩大,启动电流小:无刷直流电机的机械特性和调节特性与其它激磁直流电机相应特性类似,所以它的启动转矩大,启动电流小,调节范围宽,但没有因电话换向器引起的缺点,电子换向取代了机械换向;
    4. 调速精度高,调速范围广,过载能力强,制动特性良好,气隙磁通密度高,动态性能好;
    5. 转子转动惯量小,响应速度快,相同功率电机可以显著减小电机的体积和重量。
    我公司该离合电机适用于各种类型新能源客车,目前主要的客户有苏州绿控、广州戈兰玛、广州韶关飞翔等。

电动水泵

在新能源汽车中,电动水泵的独特作用非常明显,它可以在发动机停止的情况下,保持冷却系统的正常运行,通过对转速的调节可以使冷却系统运行更为高效。作为发动机冷却系统中的核心零部件—水泵,它的作用就像人体的心脏为各个器官输送血液一样泵送冷却液,使冷却液在发动机、散热器等部件的冷却水道内快速流动,通过传热带走发动机工作时产生的热量,保持发动机正常工作温度,并在散热器中将发动机的热量散发至空气中。
    无刷直流水泵采用了电子组件换向,无需使用碳刷换向,采用高性能耐磨陶瓷轴及陶瓷轴套,轴套通过注塑与磁铁连成整体也就避免了磨损,因此无刷直流磁力式水泵的寿命大大增强了。磁力隔离式水泵的定子部分和转子部分完全隔离,定子和电路板部分采用环氧树脂灌封,100%防水,转子部分采用永磁磁铁,水泵机身采用环保材料,噪音低,体积小,性能稳定。可以通过定子的绕线调节各种所需的参数,可以宽电压运行。
    优点:寿命长,噪音低可达40dB以下,可用于热水循环。电机的定子和电路板部分采用环氧树脂灌封并与转子完全隔离,可以水下安装而且完全防水,水泵的轴心采用高性能陶瓷轴,精度高,抗震性好。
    我公司研制的电动水泵的主要特点有:
    1.寿命长达10年,无需保养,体积小效率高,功耗低;
    2.电机的定子和电路板部分采用环氧树脂灌封并与转子完全隔离,解决了电机式直流水泵长期潜水产生的漏水问题,可以水下安装而且完全防水;
    3.同一电压可以做出很多种参数,比如24V水泵可以做成扬程2米,也可以做成扬程7米。水泵可以宽电压运行,比如24V的水泵可以在电压24V以下运行;
    4.水泵的轴心采用高性能陶瓷轴,精度高,抗震性好,由于水泵采用陶瓷轴套与陶瓷轴的精密配合,噪音低于40分贝,功率小一点的甚至可以达到35分贝以下,几乎达到静音效果;
    5.水泵中的三相无霍尔程序驱动直流水泵可以实现PWM调速,三相直流水泵具有卡死保护,反接保护的功能。
    我公司该产品主要适用于电动汽车、燃油汽车、电动摩托、房车等汽车预热循环系统、汽车冷却液循环系统、汽车发动机散热系统以及电动汽车水循环系统。现有客户有江淮、一汽新能源、苏州绿控等。

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