凤凰网汽车讯 8月11日,长城汽车“科技长城专家天团”于线上举办技术分享会,长城汽车蜂巢电驱动副总经理李义兵分享了长城汽车在电驱动领域的发展成果。
谈“成果”,必须先要说说“缘起”。
2012年,蜂巢电驱动成立电机项目组;2015年,试制出第一台H-pin驱动电机,在控制器方面开始进行SiC功率器件的应用开发;2016年,项目组并入当时的传动研究院,开始开发3in1产品,也就是电机、减速箱、控制器集成产品;2017年,成立奥地利研发中心;2018年,蜂巢电驱动从长城汽车独立,并在江苏扬中开始建立自己的生产工厂;2019年,首批自动化产线设备开始入厂调试;2020年4月,45kw三合一产品开始量产。
关于蜂巢电驱动领域所布局的产品,李义兵表示主要有35-45kw三合一电驱动系统,110kw三合一电驱动系统,130kw两档三合一电驱动系统,150kw偏置式同轴电驱动系统,200kw行星轮式同轴电驱动系统,以及混动专用变速器里的电动机、发电机和双电机控制器等。
目前,国内各家车企研发的电驱动系统都逐步发展的风生水起,国际巨头的竞争也愈发激烈,此时长城亮出的“肌肉”又有何过人之处?
据李义兵介绍,35-45kW系统适用于A00级EV车型,用于欧拉R1和R2两种车型;110kW-130kW系统适用于A0、A级EV HEV PHEV FCEV等新能源车型;150kw电驱系统适用于2.2t以下皮卡,厢货等EV车型同轴式设计,与电机、桥管集成一体式设计,尺寸更紧凑,易于整车布置;200kw同轴行星系集成设计,壳体结构均布,结构强度和NVH更优,适用于搭载中高端乘用车、商务车等多种车型;混动专用DHT驱动系统为5合1高集成度紧凑设计,易于整车搭载布置,可实现纯EV,增程EV,HEV混动和发动机直驱多模式驱动。
作为长城的硬核“肌肉”,电驱动系统中的扁线绕组技术,即“扁-Hairpin”技术也是亮点十足。
其一,H-pin绕组最高效率提升0.5%-0.8%,大于90%的高效区增大15%。其二,H-pin发卡线之间的接触面积大,绕组和铁心槽之间接触紧密,散热和热传导比圆线好。其三,扁线更适合油冷电机,扁线定子导体间存在较大的间隙,冷却油喷到绕组端部后,可渗透入绕组端部内部,带走核心区域的热量,增大了冷却效率。其四,对于H-pin电机来说,垂直插入导体,槽口尺寸可以设计较小,能有效降低转矩波动,从而进一步降低电机电磁噪音。
在追求“硬核肌肉”的背后,是蜂巢团队为电驱动的研发推进构建的底层基础。目前,蜂巢电驱已经拥有三个研发中心,分别位于保定、奥地利的维也纳和上海,通过整合全球最优质的创新人才资源,组建起了一支数三百余人的世界级电驱动技术研发团队。其中,电驱行业关键技术人才外籍专家50人,国内顶尖行业专家60人,硕士以上学历占比27%。
未来,电驱动系统的主要的发展趋势主要在是高效率、小型化、轻量化、低成本等方面。对此,李义兵也透露,为进一步提升现有产品的性价比,需要对电驱系统的冷却和热管理技术、SiC技术、X in one技术,以及需要时刻关注未来电驱系统的创新技术,“一旦掌握,电驱性能降会有极大的突破。”
以下为部分问题摘录:
问题:蜂巢的电驱动目前布局了哪些产品?
李义兵:我们的主要产品有35-45kw三合一电驱动系统,110kw三合一电驱动系统,130kw两档三合一电驱动系统,150kw偏置式同轴电驱动系统,200kw行星轮式同轴电驱动系统,以及混动专用变速器里的电动机、发电机及双电机控制器;35-45kW这套系统适用于A00级EV车型(用于欧拉R1和R2两种车型);110kW-130kW这套系统适用于适用于A0、A级EV HEV PHEV FCEV等新能源车型 ;系统高度集成,结构紧凑,更利于整车搭载;系统采用轻量化设计,减速箱不含油的情况下130kw这套系统的重量为75kg,在重量上具备很大优势,同时由一档和两档两种方案,高扭重比;电机定子低谐波绕组结构,转子采用最优磁极结构,齿轮重合度≥4.0,NVH性能优异;电机发卡式扁线绕组,高槽满率,高效率; 150kw电驱系统适用于2.2t以下皮卡,厢货等EV车型同轴式设计,与电机、桥管集成一体式设计,尺寸更紧凑,易于整车布置;高强度结构; 200kw同轴行星系集成设计,壳体结构均布,结构强度和NVH更优;行星系速比可调范围大,具有更大的扭矩容量;适用于搭载中高端乘用车、商务车等多种车型;混动专用DHT驱动系统为5合1高集成度紧凑设计,易于整车搭载布置;可实现纯EV,增程EV,HEV混动和发动机直驱多模式驱动;发动机直驱两档,可实现发动机在高效区运行,更节油;以上我们这些产品均是由我们的国际化团队进行开发,采用了平台化设计的理念,技术共用性强,可有效缩短新产品的开发周期;为客户提供满意的服务。
问题:请问咱们采用的“扁-Hairpin“技术,有哪些核心优势?
李义兵:H-pin绕组最高效率提升0.5%-0.8%;大于90%的高效区增大15%,我们150kw三合一集成系统驱动电机有效比功率达5.6kW/kg ,比2020年目标高出60%,并超出2030年的目标值;《中国制造2025重点领域技术路线图》中提到,驱动电机的发展目标:2020年乘用车有效比功率达到3.5kW/kg以上; 2025年乘用车有效比功率达到4kW/kg以上;2030年乘用车有效比功率达到5kW/kg以上;H-pin发卡线之间的接触面积大,绕组和铁心槽之间接触紧密,散热和热传导比圆线好;扁线更适合油冷电机,扁线定子导体间存在较大的间隙,冷却油喷到绕组端部后,可渗透入绕组端部内部,带走核心区域的热量,增大了冷却效率;电枢具备更好的刚度,对噪音具有抑制作用;对于H-pin电机来说,垂直插入导体,槽口尺寸可以设计较小,能有效降低转矩波动,从而进一步降低电机电磁噪音;
问题:请问作为研发工作的基础,电驱动试验中心硬件实力如何?
李义兵:试验楼总投资近1.5亿人民币,占地面积6500㎡ ,具备防静电,恒温恒湿恒压等功能,拥有国内一流试验验证环境,总共搭建8个测试台架,其中有四个采用AVL测试台架,最高转速达到20000rpm,国内首个电驱动系统NVH消音室,与环境箱集成,可模拟高温、高压、高寒的极限环境,满足GB、IEC、SAE、ISO、LV等国内外同行业标准需求;实验室在2019年拿到了国家的CNAS认证证书;每个电驱系统都要经过3轮的测试验证,包含台架测试和整车级测试,台架类测试包含DV/PV测试、EMC测试、NVH测试;经过统计了,整个电驱系统在台架上做的测试有上百项之多。
问题:请介绍下我们电驱系统未来的技术发展趋势。
李义兵:电驱动系统的主要的发展趋势是高效率、小型化、轻量化、低成本等,为进一步提升现有产品的性价比,需要对以下技术进行掌握和应用;
电驱系统的冷却和热管理技术:电机的端部采用直喷强制油冷,油水混合冷却、IGBT双面冷却等,都是为了降低系统运行温度,提升系统效率、功率等性能;
SiC技术:SiC功率模块因其开关损耗低、工作温度高,有利于提升系统性能,减小控制器体积,但其成本是硅IGBT模块的3-5倍,也限制了SiC的应用,我们预计大规模应用预计2023年;
X in one技术:下一代的控制软件基于Autosar构架,MCU中可以集成换挡ACU、ePark、DCDC等控制硬件和软件,并且功能安全达需要到ASIL D等级;
同时也需要时刻关注未来电驱系统的创新技术比如超级铜线技术、超级硅钢技术、碳基芯片技术等,但这些技术需要强大的基础性研究和长期的技术积累,但如果一旦掌握,电驱性能降会有极大的突破。
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