扁线电机+800伏电压:增程混动军用装备技战术提升新标杆!

在全球范围新能源技术全面转向军用化时,作战载荷10吨、20吨甚至30-40吨增程式油电混合轮履载具,因为去掉了复杂的变速器、4\6\8\10驱动系统的传动组件而提升了机动性;因为没有了机械系统运行的噪音和热辐射信号、具备更强大的发电能力,可以换装更耗电的环境感知及火力投射上装模块、并达成更复杂的战术能力。

需要特别注意的是,要想让战斗全重超过XX吨的增程式油电混合驱动的轮式载具,拥有更强大的通过性(低速大扭矩)和更敏捷的操控性(线控底盘),就必须要引入体积更小\能耗更低的扁线绕组电机(驱动和发电)+电流更小\散热效率更高的800伏电压技术方案!

新能源情报分析网评测组,对扁线电机+800伏电压的技术方案,将成为军用轮履装备技战术提升新标杆的必要性,综合研读和判定。

一、自研\自产800伏电压扁线电机及电控系统的行业门槛:

截止2022年8月,中国市场扁线电机(特指集成扁线电机的乘用车和商用车)渗透率超过40%。虽然40%渗透率的指数向好,但是中国本土厂商制造的扁线电机,多以180mm、220mm、270mm,350伏电压乘用车平台产品为主。

截止2022年8月,中国市场扁线电机(特指集成扁线电机的乘用车和商用车)渗透率超过40%。虽然40%渗透率的指数向好,但是中国本土厂商制造的扁线电机,多以、“1槽4\6线”绕组工艺+350伏电压等相对圆线绕组电机有一定优势的产品为主。

然而,“1槽8\10线线+800伏电压等优势十分显著的驱动\发电机,对绝缘等级、绕组一致性等核心技术要求极高,需要重新匹配绝缘系统,生产制造工艺,并对产品进行验证、再次开发带来的技术风险和开发周期依然是主要矛盾。

基于扁线绕组技术的驱动\发电机较传统圆线电机在预设功率下,具备体积(长度或高度)更小、自重更轻、散热需求更小、转矩密度更高的技术优势。

对于直驱或连接减速器的车辆来说,适配800伏级电压(图标中为845伏)的扁线电机,对比300\500\600\700伏级电机在恒定380安电流时,在8000\18000转/分的扭矩和功率综合优势显而易见。

基于800伏电压的扁线驱动/发电机较350\400伏电压的扁线驱动\发电机在预设功率下,具备电流更低、发热量更小、内部接插件寿命更长的技术优势。

扁线电机优于圆线电机、“1槽10线”扁线电机优于“1槽4\6\8线”扁线电机。800伏电压的扁线电机优于350\400\500伏电压的扁线电机,圆线电机最大电压设定极限不超过600伏。

需要注意的是(1),来自本土有能力设计和量产800伏电压的“1槽X线”扁线电机,SiC电控系统的厂家屈指可数;来自欧美的的厂商也仅有不超过10家,可见这个行业门槛的极高!

二、基于扁线电机+800伏电压的轮履载具技战术优势:

由于“1槽8\10线”绕组技术+800伏电压平台的组合,使得驱动/发电机体积与输出功率保持恒定状态,在外置油冷散热器的配合下,全负载放电时的电流与散热量得到大幅降低,为战斗全重超过XX吨的军用轮履装备赋予更大的机动性!

1、应用扁线的轴间电机+800伏电压方案,可以为多桥重型轮式载具带来如下技战术优势:

上图为泰安厂研发和制造的基于REEV系统+5轴间电机的HTF5700HEV型轮式重型载具,拆除配重用上装,裸露各驱动桥以及电控分系统技术状态特写

红色箭头:第5、6转向驱动桥电机控制模组(疑似)

绿色箭头:分别用于伺服第5、6转向驱动桥,第1、2转向驱动桥和第3驱动桥的驱动电机高压充配电控制模组(疑似)

黄色箭头:位于第2转向驱动桥后,在车架两侧各布置1组柴油发动机+发电机构成的动力总成(疑似)

对于强调载荷与铺装道路/复杂道路通过性的HTF5700HEV型重型多桥轮式载具,适配适配扁线发电机(含电控系统)、扁线轴间驱动电机(含电控系统)以及800伏电压平台的方案,

可以有效降低全部电机的自重、有效增加系统载荷;

0-60公里/小时加速时间大幅缩短、有效增加系统机动性;

在不同路况分配给驱动桥的扭矩相应增加同时、大功率输出时的电流大幅降低,以此保证各连接件寿命更长;

2、应用扁线轮毂电机+800伏电压方案,可以为模块化重型轮式载具带来如下技战术优势:

上图泰安厂研发和制造的基于REEV系统+6轮毂电机的某型轮式高机动载具,拆除作战上装模块后的技术状态特写。

对于强调高机动性与支持多种上装模块的轮式高机动载具,适配扁线发电机(含电控系统)、扁线轮毂电机(含电控系统)以及800伏电压平台方案,

首先满足不同作战功能上装模块的用电需求(扁线ISG发电机)!

其次满足野外防空作战(静对动、动对动)的高机动性(扁线轮毂电机)!

然后满足降低轮毂电机的高压线缆自重、降低轮毂电机散热需求、降低系统热辐射信号,提升载具的战场生存率(800伏电压)!

3、应用扁线ISG发电机+800伏电压方案,可以为老旧传统动力轮履装备进行现代化升级,提升综合作战效能:

为老旧装备用较小成本,进行较大幅度升级,不仅满足延寿需求,还可以达成提升战斗力的目标。为适配传统动力的轮履装备,在纵置发动机和变速器之间加装ISG发电机,使得行车发电效率与怠速发电效率持续提升,为多种作战上装模块提供强大的电力支持。

针对某些老旧或准新轮履装备而言,在相对狭小的空间,加装尺寸更小、基于扁线绕组技术的ISG发电机+800伏电压方案,

可以成为移动发电机站,在复杂环境地区为需求方提供稳定的供电支持;

可以用较小尺寸的载具,加装电子侦察、抗电磁干扰的耗电量较大的上装模块,达成机动性\隐蔽性\生存率均衡的作战系统;

需要注意的是(2),军用扁线电机+800伏电压平台的解决方案,是有别于民车的全域400-550伏电压平台策略。“1槽8\10线”绕组技术大幅领先于民车用“1槽6\8线”绕组技术,将降低自重和体积、强化散热效率作为首要标定参数。800伏电压平台,主要针对扁线电机和电控系统以及其他高压用电系统在放电工况电流的降低。

我们的征途是星辰大海!

2022年中国市场在售全电驱动(EV)及增程式油电混动(REEV)车辆的驱动电机以及动力电池电压,从350伏电压向400伏发展-并达到全域550伏电压平台(电机+电控、动力电池)技术状态。

综合最近全球范围持续发生的军事冲突看,无人驾驶空天装备已经成为改变双方战场态势的重要武器系统;无人作战装备轮履装备开始成建制的出现在多个热点地区用于实战。

而将REEV架构用于有人驾驶的重型载具、用于无人作战的轻型装甲突击兵器,全电动化驱动行走机构替代了复杂的传动系统,用电驱动解决重载多驱动桥的低效率的不足。

全球范围屈指可数的具备自研自产扁线绕组电机+电控+高电压的厂家博格华纳、ZF以及中国某厂家所处在的行业垄断地位。

鉴于1700伏平台功率模块日趋成熟,以“1槽8\10线”扁线电机为基础的全域800伏高电压平台方案,势必成为2023年之后全球范围REEV军用轮履装备技战术提升新标杆!

新能源情报分析网评测组出品

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