EVH1000
吉利多合一
集成电驱动方案介绍
电动车千人会
纪小庄
吉利新能源中心电驱系统部总工程师
我是第一个做主题演讲的,同时也是下午的主持人,我是纪小庄,来自于吉利汽车。我的主题是《吉利多合一集成电驱动方案介绍》。
分几部分:
一、电驱系统发展趋势分析。
二、多合一电驱优势及难点。
三、吉利多合一电驱产品介绍。
四、多合一电驱关键技术分析。
点击查看
《多合一集成电驱关键技术》PPT
电驱系统发展趋势分析
首先看一下市场,电驱的发展趋势跟整车的市场是息息相关的。整车短期来讲特别是近些年,混动包括增程卖的相对来讲比较多,长期我们认为还是以纯电为主,因为现在里程的焦虑大家还是有的,对一个家庭来讲,可能第一部车或者换购,家里只有一辆车应该还会以增程或者混动车为主,纯电为辅。但是随着网络的完善,包括快充技术,而且续航如果能够做到500公里比较扎实的情况下,长期来讲纯电车应该可以替代燃油车甚至混动车型,这是我们的判断。
动力总成,现在混动车型就是P1+P3这种构型。经济型纯电现在在开发多合一,高性价比的动力总成。高性能的纯电现在又出来高压的包括大功率的,这几年推出的比较多。整车这边纯电的小车A00级有明显减少的趋势,都升级到了A0级别,纯电车型A级及以上的增量还是比较大的,混动车型B级车增量比较显著。
电驱有几个核心的点,跟整车的几个关键点也是联系在一起的,我们提取几个关键词:能耗、质量、性价比、舒适性,是大家现在比较关注的。前几项这几年没有太大的变化,但是补能这块大家现在越来越关注了,质量和安全还是一个比较大的关注点,同时大家也比较担心电车的安全性。对智能和性价比关注度在慢慢提升,特别是智能化这些年的发展。空间和舒适性要求还比较高,但是动力性大家觉得目前电车的动力性基本是够用的,也不会追求特别高的动力性。
电驱的功率分布,我们分了五个区段,适配B级车的电驱,150千瓦到200千瓦的份额持续增长,我们预估2025年能达到50%。小车型100到150kW基本保持不变,运营车对功率的需求反而比较低,买这个车首先是看它的价格。微型市场50kW以下会持续降低。
最新的车型动力总成功率匹配情况,可以看到一个明显的趋势,200kW这个功率段的竞争非常激烈,80到120kw的产品相对来讲比较少,单车销量还是比较高的,因为它的价格也比较合适,性价比比较高。
电驱这些年大家都在关注哪些核心的技术点呢?我们根据车展包括宣传也提取了几个关键词:
1.走一些高集成的技术路线。
2.高压化,高集成就是今天分享的点。在100到150kw大家走高集成、走性价比,高电压是高端一些的,200、250kw甚至300kw的电驱,800V,一方面是碳化硅的应用,提高效率,同时800V还能提升充电的能力。
3.分布式电驱,有两个技术点,轮边和轮毂电机,双电机轮边的已经慢慢在量产应用了。
4.高转速,大家比较爱宣传,但是这个仁者见仁,智者见智,很多人宣传到两万七千转甚至三万转,究竟要不要做这么高的转速,我个人一个比较理性的看法应该是在两万转到两万五千转之间就够用了。
5.减少稀土材料,这是欧洲比较关注的电,他们也有电力磁的量产。
多合一电驱究竟有哪些优势和难点呢?
电驱的集成方案还是比较多的,最基础的是三合一。往下集成的有做六合一、七合一、十合一的,我们做的是高度集成的方案。集成化的优势首先是比较轻量化的,体积也会更小。如果是做深度的集成还要保障它的功率密度、效率,响应也会变快,比较重要的一个点是能够降低成本。
智能化也是电驱或者说深度集成的电驱能够带来一定好处的,吉利也做了云端的大数据,这些能力的建设。对于整车运行过程中电驱的状态做全天候的监控。如果我们做一款集成的电驱要做好哪些集成的工作呢?
首先是系统的集成,芯片复用这块。我们做集成一定不是简单的机械化的集成,而是要做很多芯片级的集成,磁级的集成包括板级的集成。软件加家也需要重构,比如CPU应该是多核的,CPU的分配都需要做相应的考虑。通讯机制的难度也会增加,开发的工具链也要相应的统一。
EMC大家做多合一也会遇到很多的挑战。包括多频段EMC的干扰,以及轴电压的问题。
功能融合,VCU和MCU包括ODP之间的功能都要放到一起,跟底盘域的扭矩控制这块也会实现一些功能的融合。我们最近开发这个电驱也考虑到国内跟国外的充电协议不同的方案。
维修便捷性,这应该是多合一电驱比较重要的或者比较困难的一个点,多合一的电驱如果集成不好,它的问题会是比较多发的,所以前期这些设计都是很关键的。每个主机厂都有相应的经验了,因为从设计初期,我们内部一到五个阶段,从设计到后面的维修性,前期的设计都要评审的,跟ME都要联合评审,多合一的电驱一定要符合市场可培训的要求。
吉利多合一电驱产品介绍
我们做到了十一合一,这是我们最新发布的,想做到市场领先。传统的三大件、电机、减速器、MCU、VCU、HBMS、LBMS、OBC、DC/DC、PDU、TMS、EVCC(国外的充电模块)等11个部件,功率我们可以实现可拓展,100到180Kw,我们现在做的这款产品是行业内集成度最高的。虽然是低功率的,但是我们直接做了油冷的系统,为了保证它的体积包括重量最小。包括功能安全我们做到了D级,OBC的功率做到6.6KW,DC/DC2.5KW。
记得我们最早做产品衰减的时候,一个产品好不好首先看它漂不漂亮,这其实也很关键的。集成度我们要做到行业内最高,同时还要保证几个核心指标,体积我们要做到同级最小,重量做到同级最小。吉利对NVH的要求也是非常苛刻的,做到行业领先。同时保障比较好的效率,90%以上。
这些年的发展大家还比较趋同,可能有些小方向不太一样,我们也是用了扁线电机,虽然是小功率的产品,我们也直接用了油冷的技术,包括磁缸分段,电磁方案我们也是多模型的优化,动态智能调节的冷却和润滑。
多合一电驱关键技术分析
电控方面,控制算法采用了低速变载频的算法,保证了它的效率。应用谐波补偿的算法控制它的损耗。功率半导体我们用的是微沟槽的技术,也是效率比较好的产品。低压功耗我们也做了很好的抑制。
齿轴方面,这是几个常规的,变速箱的效率从哪几方面提升呢?首先低粘度的润滑油,现在也是得益于供应商很好的产品的推出,高精度的珩齿技术。齿轴的噪音慢慢比较凸显了,因为电机大家应用了很多的技术去控制它,但是齿轮的噪音反而是目前行业内比较难突破的一个点,所以在这块我们下了很大的工夫,包括齿轮的加工、齿轮的磨齿。轴承我们采用了低摩擦的轴承,为了追求极致的效率。
高集成“轻量化”技术,油冷首先一定是减重的,OD我们也做了深度的磁集成,壳体一体化压铸技术,PCBA我们是共板的设计。
EMC防护,多合一肯定是一个比较大的难点,我们通过哪些方面来改进它呢?一个是多级滤波控制技术,高低压隔离,多频段的抑制,PCBA铝箔的设计,我们的EMC不管是单体还是整车全部是通过国标的测试的。
NVH优化,重点是电机和齿轴。现在电驱系统比较难做的,以前大家都说效率,现在有很多解决办法了,现在比较难的我认为是NVH,我们这个产品也做了至少五到六轮关于齿轮的修型,包括电机方案的调整。最终我们得到一个非常好的NVH的表现。我在OEM做的比较多,几个大的车厂,吉利对NVH的要求应该是行业内最高的。
我们也强调动力域与底盘域的融合,我们现在造车是通过架构造车,动力域跟底盘域我们是直接可以完全融合到一起的,这会带来哪些好处呢?上午有些嘉宾已经讲到了,有些好处可能是轮边双电机实现的,多合一以后也会带来一定好处,比如扭矩的响应会变快,扭矩的控制变快的话,过低伏路面的时候会起到很好的效果。在转弯的过程中YAW—RATE它的转弯半径会相应减小。
智能化方面几个点,一是智能化的管理,会根据运行的工况做一些自主的调整,来提升整车动能的回收以及整车能耗的表现。
整车动力控制方面,MCU/VCU/TCS及部分底盘控制功能融合,减少通讯延迟,减少故障率。复用的技术,电机主动加热,防滑、腾空控制包括升压充电,我们都可以实现这些功能。
实时监控方面,我们也实现了联合云端,可以对这个系统的运行状态做到实时的监控,包括温度、绝缘这些状态的监控。
电驱的运行数据在线我们也可以完成一些诊断,在线能不能通过大数据来预判某一款车的电驱,它的工作状态是不是正常。
云端的协同,这些大数据的能力我们现在正在建设中,包括OTA的升级。
可靠性方面我们怎么保障呢?吉利收购了沃尔沃以后,形成了一套比较好的开发流程,我们内部叫NPDS开发流程。从设计端到验证端都是非常完整的。
验证方面吉利自己建立了很多试验的能力,三级验证的体系。这款产品我们也是直接全公开的跑了百万公里来验证。
制造方面,制造的设备全是比较顶尖的。我们经常会出差到基地,制造的投入如果一开始投入比较好的设备的话,长期运营以后,这个成本相对来讲还是好的,省得后面落后了又要全面的更新换代,这个投入反而会比较大。
运营这块云端实时的监控和守护,同时会根据整车运行的情况进行大数据的搜集和分析,针对性的做OTA。
谢谢。
由电动车千人会主办的“EVH第七届全球新能源动力总成年会暨千星奖颁奖典礼”将于2024年11月21-11月22日在上海举行。
小鹏汽车动力总成部门高级总监,顾捷先生出席并作题为《小鹏新能源动力总成集成之路》的报告。
演讲嘉宾
2021年加入小鹏汽车,现任动力总成中心总经理。
2008至2021年就职于德尔福,担任电气化产品事业部总工程师。
EVH原创文章
1.2024年度国内外主流双电机混动技术(五)
---电机总成结构解析
2.增程混动杰作-日产e-POWER增程系统详解(一)
性能及系统介绍
3.2024年度本田IMMD混动电机定子技术解析
4.2024年本田IMMD混动电机转子技术解析
5.2024年本田混动电机之高低压器件剖析
扫描二维码|关注我们 ● 电动车千人会 ● | 扫码关注智能汽车 ● EVH1000智能汽车 ● |
欢迎加入新能源汽车产业交流群
关注公众号后台回复关键词“社群”
即可获取入群方式
【免责声明】文章为作者独立观点,不代表电动车千人会立场。如因作品内容、版权等存在问题,请于本文刊发30日内联系电动车千人会进行删除或洽谈版权使用事宜
👇👇👇点击“阅读原文”,报名参加“EVH2024第七届全球新能源动力总成年会”!