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【原创】极致性价比的电驱产品关键技术

【原创】极致性价比的电驱产品关键技术 电动车千人会
2024-07-12
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导读:电驱的极致性价比,依托的是整车性能需求的优化,而不是层层加码。

极致性价比的

电驱产品关键技术

EVH1000

电动车千人会



应红亮/ 上海电驱动副总裁

我今天给大家带来的题目是《极致性价比的电驱产品关键技术》。前面徐总开了一个头,设计更多的话语权在主机厂这儿,我讲的第一点其实也差不多。今天可能会有几个部分的内容,概念、电机、电控、减速器、域控、芯片国产化的方案。

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极致性价比的电驱产品关键技术PPT


电驱的极致性价比,依托的是整车性能需求的优化,而不是层层加码。最后加到电驱总成上面,各种需要的不需要的功能加上去,成本肯定是下不来的,但是价格目标又放在那里没有变,所以这个事情很难。希望我们的主机客户做的事情是,整车不光是性能需求,其实还有功能需求、各方面的需求是不是可以做一些优化,包括它的系统工程是不是可以做的更优化一些,是不是可以基于大系统的可以考虑一些性能需求的简化。

接下来才是我基于这个电驱系统,有这么一个更简化的目标的情况下,怎么做好更多的匹配,因为这里面会有电机、电控、减速器可能还有电源部分的匹配的工作,比如说减速器的速率变了,电流的模块选型各方面会有些变化,这里面面向成本其实是有一个优化匹配的过程。

再往下,你对于电机也好、减速器也好、逆变器也好,它怎么去往性价比导向或者说成本导向做优化。刚才徐总也提到一个很好的点,我们要有成本的模型。

第二部分,极致性价比电机设计。现在电机已经非常非常同质化了,大家都为了0.1%的效率在争,我个人感觉长远来看其实意义并不是特别大,如果说电池的能量密度问题能够得到解决,或者补能的问题能够得到解决的话,完全不能焦虑效率的问题。对于电机来讲还有一些其他的方案可以供参考,一个是混合磁极还有一个是电励磁,各有优缺点,从功率密度的角度来讲肯定比永磁要低的,从效率的角度也是比永磁要低的,但是有好处,混合磁极成本会低一点,电励磁用铜线替代了磁铁,WTC工况肯定还是降低的,但是有一个好处是高速巡航的效率有可能会比永磁电机更高,因为它没有弱磁的问题了,学电机控制的应该都清楚这个事。

这是高速电机,两万二的电机还是有很多潜力可以挖,有些工作可以去做,比如钢度的提升,毕竟转子速度高了之后,钢度问题是一个比较头疼的问题。还有磁钢固定工艺的问题就凸显了。本体的部分还是有很多优化的工作可以做,比如冲片的优化,转子构型的优化,V+U或者多层的转子的结构都在慢慢的出。总的来讲都是往能效、成本降低、工艺性提升的角度去说的。还有一些其他的点,比如冷却的技术都会去做优化。

这里提到了一个浸没式冷却,更适合于散热场,如果整车的加速性能没有那么高,峰值的功率也好、转矩也好可以下降的话,这个东西在乘用车上不一定不能用,因为它这样的特性非常类似发动机。如果能峰值要求特性降下来的话,意味着逆变器的容量小,成本也降低了。冷却的这个部分是可能会增加一些成本,比如外面的油套,这个定子就浸没在油里,这个部分需要有一些特殊的结构,可能会有一些成本的降低,但是我相信模块的降低可能比这个更厉害一些。

还有一些集成的方案,分布式驱动可能有一些特殊的应用,这里面有更多的共用的一些概念在里面。比如说电控的元器件的共用,包括电机和减速器的结构件的共用。我相信未来可能也是一个非常重要的方向,因为现在越来越卷,就像手机摄像头一样,以前一个摄像头,现在两个、三个,是不是以后车上也是三个四个电机。

 我们现在基本上都会在用智能优化的算法,这个是针对MH的,可以通过这个优化达到一个比较好的钢度和阻尼的提升。这种优化的方法不光是在逆变器的箱盖上,在其他很多的结构件上都可以得到应用,包括电机的端盖、齿轮,定子的油路结构上还是有很多可以去做优化的点。

这个是我们说的高度集成的专利的情况。结构件的高度集成还是有一定潜力的,就像马斯克的整体铸造底盘一样,当然制造模具的代价是比较高的,甚至整个料的特性也要去优化。这个目前还没有在我们的产品里实现,有一些小小的遗憾。

齿轴一体化设计。把一轴跟电机的轴做集成,可以减少零部件的数量,降低总成的质量,空间可以有一些节省,带来一些成本下降。但这个也并不是万能,小功率的才敢用,大功率还是会有一些问题,因为一轴的齿轮还是悬在那儿的,没有两端固定,所以MH的问题是比较难解决的,仅限于小功率。

机械油冷泵。现在应该很快就会在我们的量产产品上得到应用,首先是在增程器的发动机系统上面得到量产应用,因为没有适合直驱的应用,最大转速直驱也就到五千转,比较适合。不一定只在增程器上,说不定在主驱系统里面也可以得到一个比较好的应用,假如说我们把这个机械泵去替代油电子泵的话,也可以得到一些比较好的油冷的特性。

 第三部分,极致性价比的电控设计。

单电控更多的是做一些集成的东西,包括板子的集成、滤波器的集成,逆变砖甚至砖和箱体的集成,都可以起到更好的降成本的作用。这里面提到的一个概念,不一定是从零部件的层面去说,因为我们这里提供了一个方案,我们的多合一不是那么深度的集成我们把DCDC&OBC、PDU放在了逆变器的上面,因为现在毕竟电源部分的售后的PPM还是会比电控的要高很多,我知道的消息是会搞一个数量级,这里面我们提供一个解决方案,可以快速去替换,这样的话我们售后维护的成本各方面也会得到相对比较好的控制。

如果说太深度集成,如果没有解决故障率的问题的话,售后维护成本还是非常高的,甚至把箱体都集成在整个系统里面固化下来的话,实际上更加麻烦。

这里提供了一个解决方案,电涡流位置传感器,市面上有一些在卖的,我们是自制。不管是小的还是大的,总体上来讲它的物料成本降低还是非常明显的。这里是提供一些算法的提升。从物料层面上不增加成本才是软件提升的作用。有些好处,有些时候也不是非常的完美,看这个技术怎么用。

第四部分,极致性价比的减速器设计。这里面涉及到载荷谱的问题,各家的设定不太一样,这就会导致载荷谱要求高的,你得增加安全余量,成本又上去了。减速器壳体集成设计,从降低成本上还是有些效果的,有些客户还是用单组减速器,因为从生产安装还有采购的各种关系来讲,这样一个单独的减速器可能采购起来更方便。除非你什么都能自己做。

核心零部件这块,轴承、齿轴的情况还是有一些国产化的方案可以用,比如轴承。齿轴的话小功率的可以集成一些,差速器现在激光焊接的技术也越来越成熟了,可能不一定需要那么多螺丝去连了,激光焊接也是可以做到降本甚至空间节省的。

第五部分,极致性价比的域控方案。

大部分还是说整车的域控需求。从动力域来讲就是大三电、小三电包括其他的支持类功能,现在很多都想往电驱上去集成,这里面还有一些BMS的情况。现在8合1、9合1甚至11合1的,各家的解决方案都不太一样,我们提供一些我们自己的想法。我们现在提供的是跟3合1外包络基本一致的方案,从体积来讲跟三合一差不多甚至更小一点,当然也得益于电机减速器的优化,成本的降低就可以实现。

这里还有一个事情我们要做好,协同热管理。从逆变器、OBC、DCDC热的优化来讲,就需要去集中的管理了,在设计的时候就需要做好它。

逆变器立绕滤波器的方案也可以实现一定程度的降本和性能的提升。

第六部分,极致性价比国产化方案。

国产化最近比较热了,这几年因为缺芯的事情还有国际政治的情况,大家都会比较关注这个事情,我们的主机客户也很多政治性的一些立项也在做,有部分可以去应用了,模块有部分的芯片,2028年才会达到逐步的100%的量产。模拟芯片、传感器芯片还有功率器件、MOSFET这些我们现在已经能够量产,但是主控、通信、驱动还有电源、逻辑芯片这块不是那么普及。各家的方案其实已经有了。

第七部分,未来的趋势。

我相信我们的主机厂也会慢慢的理性,它的需求我相信也会慢慢的理性下来。而不是大家一直在卷性能,各方面的指标已经卷到极致,已经有点虚的感觉了。所以回过头来讲,上下游包括上游可能都可以跟整车厂坐在一起,来真真切切的探讨哪些东西是多余的可以砍掉的,可以做系统工程的优化的。文字我就不赘述了。

谢谢。


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