车用电机控制器关键技术
-电动车千人会-
李帅
中国一汽研发总院新能源开发院
电机电驱动开发高级主任
很高兴来参加此次大会，也是针对新能源电机控制系统跟大家做一个分享和汇报。
分四方面：
第一，行业发展现状和产品需求。
政策这一块，从2015年新能源车这一块处于萌芽和推广期。2015年之后整个进入高速发展期。在这张图里，对百公里平均油耗有明确要求，为了满足油耗要求和未来30、60碳目标，新能源汽车发展是一个解决这两个目标重要的途径。
新能源市场目前快速发展，预计2025年整个驱动电机装机量有望突破1000万台。虽然说发展这么迅速，盈利现在是普遍的痛点。技术创新仍然需要大力投入，才不能被淘汰。为了保持整个竞争力，可能下一代电驱产品在重量和成本方面，预测要下降20%以上。
在纯电动汽车关键指标这块，有三个指标。在加速实践方面，两驱车一般在6-13秒，四驱车在3-6秒。电耗这块，两驱车百公里电耗是12-16千瓦时，四驱车百公里在14-21个千瓦时，续时里程多数车型都是在400-750公里，只有少数车型可以达到1千公里，关键指标有些许的差别，动力性方面，加速时间分布在6-9秒，市区车型分布在3.7-6.7秒。
A级车百公里在4.6-6.5L，B级车在百公里在6.2-7.4，C级车在6.3-8.9，充电里程方面普遍分布在100公里以下，只有少数分布在150-200以上。
节能与新能源技术规划2.0已经对电驱系统行业的主流水平进行了一个详细的定义，但是，目前明显发现技术进步的速度远远超出预期，目前国家也正在进行3.0版本的一个编制。
行业目前对电驱系统的要求已经发展成为对功率密度还有攻关效率，性价比以及可靠耐久、安全等级、NVH多维度的考量。
在产品需求方面，这些系统绝对整个整车的一个关键性能，所以说，他是整车的一个差异化的核心竞争力表现。
根据整车的设计优先级不同，不同的整车，对指标的设计有一定的差异性。高端车对电驱的核心诉求就是高性能、高舒适、高品质，针对这些诉求，在三个方向上做了一些要求，包括整车和内部零部件的高精益的一些配合，还有一些在高品质的核心部件质量和工艺方面的研究，还有低风险和低成本的一些先进的创新技术。
这是目前行业的一些典型产品，国内外都已经完成了200功率千瓦以上的高性能布局，在这里也声明一下，这些参数应该都是在网上找的，所以说如果有参数不一致性，请大家同行多多理解。
电驱控制系统方面是和电机系统是分开的，根据整车的需求，电驱控制系统方面也是在五大方向都有相关的一些技术研究。
第二部分，主要说一下整个控制系统的发展趋势。
1、高速率速度高性能。
一个就是随着技术度的提高，对芯片的算力还有实时系统控制方面提出了更高的要求。
而控制系统的不断迭代也是充分激发了电驱系统的性能显力，包括高速化的电驱，包括碳化硅的应用。
接下来就是高效率和高安全。当然都是通过一些定向的效率寻优设计，还有全域自主的变频控制，来提升整个的控制系统的效率。
还有功能安全，目前也有好多电驱产品也都通过最高等级的验证。
第二，对于整车方面要有一个驾驶体验性、技术精益性。现在目前各大厂商都竞争特别激烈，对整车体验性的需求也是特别强烈，但是稳定性目前是所有车企永恒的一个追求，只不过现在确实越来越卷，现在大家也是小各有招怎么能够降成本。
包括整个怎么能减少器件的使用，怎么能摸一下极限的边界，能降低冗余的设计等等。
接下来，说一下，我们控制系统开发的一些事件。
第一，选域智能分区面屏技术。
我们通过智能识别的用户驾驶工况，包括低速爬坡，还有堵车低速行驶，市区行驶，高速巡航，极限驾驶，针对不同的工况识别来自适应应变系统工作频率。
最终，城市工况电驱效率能提升1%-3%，综合续航能提升10-15公里，这块实际上主要还是一个颗粒度的差别，如果你要做到颗粒度足够细的话，效果还是挺好的。
DPWM控制技术，刚刚友商也讲了这一块，这块可以减少1/3的开关次数，虽然说性能降低，但是整个损耗的是增加的，所以说怎么能够权衡两者的一个效率，能保证整个二合一的效率能够达到最优，当然这里面也涉及到一个NVH的优化。
接下来精准油冷热防控制，现在高速电机，大功率方面都是油冷控制，所以说，怎么能精准的控制技术，来兼顾整车的能耗还有NVH性能以及寿命。
这块我们可以把功率降低50%，他不仅冷却还有润滑，怎么通过定时预润滑的控制策略来解决远端的需求。
第三，基于工况的定向，监控不同工况下驱动电机冷却和润滑的需求，实现散热，及时的冷却，和热点的消除。
接下来，是高频控制技术，我们还是从两个角度，一个是开源，一个是截留，这块行业里面都了解就是双采样技术，不细说。
主要是我们还是在节流方面下了很大的功夫，怎么能减少系统的负载率，通过识别整个软件关键的瓶颈，进行一个系统级、组建级和关键函数级的一个逐级的细化，针对持续逻辑，函数变量，算法，编程语言，资源优化五个方向来降低负载率，最多可以减少38%。
混淆技术我们主要还是想传达一点就是要结合同步调制技术来实现，通过这种方法，可以显著提升过调的稳定性他的功率可以提升10%左右。
在高安全方面，第一个就是产业类的安全性，我们也是通过深度评估，联合芯片的供商，一起来分布走，实现国产化的一个100%，首先做一些类似于比较细、预放、周边芯片的国产化，来实现50%的一个国产化率。
第二部分，通过对关键芯片，包括SBC、芯片来实现80%的国产化率。
第三，实现最终芯片的国产化率，目前我们这方面都在进行。
功能安全方面大家也都了解，就是都是在流程和技术双管齐下，我这块已经完成了功能安全的开发和量产，在驾驶体验，第一个实际上充电，大家也都知道对800V整合如何利用400V的充电桩给他充电的话，他是需要采取一定的措施，这个过程就是利用电机的升压触电的方法，最大功率可以达到1200V每小时。
这里面实际上不同的厂家，他的拓扑不一样，包括他的一些控制方法不一样，差别还是比较大的。
包括整个你在整车标定的过程中你也会发现很多问题，这里面也是有很多话题。
第二，就是一个发动机抑制技术，再一个就是在双电机混动技术中，在发动机过程中会有一个比较大的振动现象，这也是我们通过电机来抑制抖动的一个方法。
三种措施：
第一，在起机前先掰断比较一个比较大的启动用具。
第二，通过后半段通过一些用具去做补偿。
包括发动机的精准控制，来减少过程中的PP值，可以降到4个阶以下。
还有就是电驱主动噪声抑制技术，在后来就是针对24阶或者48阶的减少噪音，采取类似于降噪耳机原理的方法来注入，来降低噪声的抑制。
电池脉冲加热方面，也是通过高频脉冲、加热脉冲的方法，通过自升温的方法最终实现加热速度能达到每分钟3度，这也是可能要解决一个NVH的问题。
在技术方面，第一个就是基于温度预测模型的一个精益化的一个热管理策略，应该包括逆变器的一个IBT的模型，当然里面可能还会有电容。
电机方面包括绕组的热模型还有转质四高的热模型，这里面会做一些综合的模型预测，最终根据不同的整车运行工况，实时预测它的一个变化的过程，最终来助力整车达成一个续航，提升用户体验。
位置软件码方面大家也都了解，这块更多还是聚焦在怎么匹配不同的参数的位置传感器，包括你怎么把CPU的负载率降低。
我们也是最近利用一年半时间，也是一次性顺利通过L2和L3的认证，也是全面提升红旗的开发软件过程质量，最后也是把一些研发流程、指南、模板、检查单逐渐推广实施，支撑软件的合规运行体系建设。
最后是总结和展望，实际电机动力系统这块基本上已经协同，实际上我刚刚讲的那些技术大家也都了解，当然可能更多的是体现在与整车需求的契合程度，一项技术可能让你离开整车你自己做是一种方法，或者是一个方法，最后整车的话，可能是另外一种做法或者是它的时间方法完全不一样，达到的程度也未必协同，是需要整车相关的零部件的一个精准的配合来完成。
目前整个行业特别卷，成本压力方面特别大，国产化方面我们也是认为大势所趋，一汽这块根本是要在国产化方面做大工夫，还有就是未来整个大数据应用，会带来整个革命性的优势，还有未来整个动力域、底盘域融合，也是行业竞争的焦点。
希望行业同仁，咱们一起推动整个行业朝着正确健康的一个方向发展。
谢谢大家！
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