2022年9月21-22日,由新能源时代主办,巨力自动化承办,巨亿动力、中车时代电气、华域电气、上海电驱动等战略合作,华为数字能源、智芯科技等生态合作的“2022(第二届)全球xEV驱动系统技术与产业大会”在上海嘉定成功举办。
21日的主论坛上,重庆长安新能源汽车科技有限公司动力开发部副总经理杜长宏分享了长安电驱动技术的实践与思考,他指出了电驱动技术的四大发展趋势,展示了长安在电驱动技术方面的自主创新实践,并从主机厂角度对电驱动未来发展提出了五点建议。
以下为现场实录:
各位专家、业界同仁、媒体朋友们大家上午好,很高兴参加这次技术研讨会,我分享的题目是:长安电驱动技术的实践与思考。
我的分享分为三个方面:新能源汽车电驱动技术的发展趋势、长安在电驱动技术的自主创新实践、对未来电驱动发展的建议。
新能源汽车电驱动技术发展趋势
近年来,随着新能源汽车市场的蓬勃发展,新能源电驱动技术发展迅速,呈现出一些显著的发展趋势。我们认为,电驱动技术的发展趋势主要包括以下四个方面。
融合创新:通过机械集成与电力电子集成实现1+1>2的效应
第一,有集成创新。在ALL IN ONE理念的引领下,特别是主机厂对电驱动总成的深化发展之后,在电驱动的基础上,出现了明显的机械集成、电力电子集成的趋势。典型的例子就是一体式电驱动总成(即通过集成电驱动与电源甚至VCU、BMS、TMS等,降低电驱动的重量、体积、成本和性能);第二,集成悬架技术,取消了悬架转接支架,提高了电驱动总成对车身的扭转性能,降低了成本;电力电子集成,电驱动内部集成的各种控制器共用主控芯片、CAN芯片、功率芯片等,有效降低了成本。随着各部件的质量稳定性越来越高,这种集成趋势会更加显著。
跨领域:电驱动系统参与热管理、充电等技术领域功能的实现
二是跨域功能拓展。目前,电驱一体化发展之后,已经不再局限于单一的驱动功能,电驱系统还通过技术创新,参与到热管理、充电等技术领域功能的实现。例如长安深蓝03全球首发的高频脉冲技术,充分利用了锂离子电池在低温下,高频正负开关大电流不析锂、不影响电池安全寿命的特点,使电驱IGBT快速断开,产生快速正负开关的大电流,借助低温下电池内阻大的特点,使电池快速均匀地“自热”;此外,电池平台高压化之后,为解决市场上500V直流充电桩与高压电池组的充电电压匹配问题,电驱再利用IGBT与电机定子绕组电感组成Boost升压电路,实现直流升压充电技术。 这样的跨界创新,用很低的成本,很好的解决了用户痛点。
新技术迭代——驱动电机、电机控制器等部件新技术快速迭代
在电驱动部件方面,各种新技术正在快速迭代,为了在相同额定负载要求下减小驱动电机体积,油冷技术被越来越多地采用,同时向高速化发展,最高转速可达;在电机控制器方面,越来越多的产品搭载下一代功率半导体以提高效率已成为行业共识。
宽电压适应性:电驱动系统扩大工作电压范围,适应车辆不同电压平台
为了满足不同车型不同的续航里程需求,需要的功率范围非常广,以某车型为例,续航里程400-800,功率46.9-93.8,有两种解决方案。
第一种方案是维持相对稳定的电压,改变并联电芯数量,开发多种容量的电芯来满足车辆的需求,这其实是一种利用多电芯方案围绕电驱动实现电压匹配的方法。
但近5年来,纯电动汽车续驶里程由150公里提高到500-600公里,电池容量由20度提高到100多度,电池单体容量也由20(安培小时)逐步提高到200(安培小时)以上,为此,电池行业开发了大量不同规格的电池单体。
据不完全统计,我国新能源汽车已使用电池单体500余种,按每只电池单体研发和生产线净投入1亿元计算,净投入已超过500亿元。截至目前,我国已推广新能源汽车约1000万辆,简单计算,每辆车成本约5000元。
这是资源的浪费,最终要由社会和用户来买单。
第二种方案是保持电芯容量不变,改变电芯串联数量和整车电压平台来满足整车需求。这种方案可以大大减少电芯开发和拆解的投入,但同时也对电驱动的工作电压范围和性能提出了更高的要求。
随着SiC技术的成熟和成本的下降,电驱动采用1200V SiC+Si基功率模块组合,可以实现240-800V的超宽电压范围,上车后可以满足400-的超宽续航里程要求。这是一种利用不同电压平台的电驱动来满足电池平台化要求的方式,更有利于整个新能源汽车行业的成本控制。
长安电驱动技术自主创新实践
接下来我来分享一下长安在电驱动技术方面的自主创新实践。
21年深耕新能源领域,构建系统性正向研发能力
长安汽车2001年进入新能源领域,是国内较早进入新能源领域的企业之一,积累了丰富的技术研发经验,经历了技术研究、产业推广、市场运营三个阶段,完成了从样车到产品的正向发展过程。
历经三代,自主掌握核心技术
从第一代的“分体式”应用开发,到“第二代”的“三合一”自主集成,再到第三代的“全合一”自主集成+关键零部件自主开发,长安在产品升级迭代的过程中,逐步掌握了电驱动核心技术。
五年耕耘,打造长安超级电驱动
基于“ALL in One”设计理念,以高集成技术构建超级集成电驱动平台,通过电驱动系统的深度集成,实现超低Z设计,带来超强效率。
打造后驱基因并非易事,最大的挑战是如何研发一套可以放在后轴的电驱动系统,且不影响乘坐舒适性和后备箱空间。经过五年的技术攻关,我们不仅解决了空间布局问题,还设计出了业界领先、集成度最高的技术架构,完美实现了热、电磁兼容、NVH、耐久性等优化设计。
首款搭载超级电驱动的汽车——长安深蓝SL03
深蓝03纯电版搭载超级电驱动,0至100公里/小时加速仅需5.9秒,是目前市面上速度最快的单电机车型。
电动车时代,跑快容易,但想让驾驶充满乐趣却很难。那么深蓝03的驾驶乐趣是如何打造出来的呢?秘诀就是:超级电驱与后驱基因的完美融合。这两项市场上少有的技术,共同造就了深蓝03极致的驾驶体验。
深蓝03是基于EPA1平台开发的,在开发过程中,我们最先确定的技术路线就是后驱,让万千用户体验到后驱带来的驾驶乐趣,在汽油车时代是不可想象的,但在电动车时代却拥有了最好的机会,打造全新纯电驱动专用平台,我们没有理由选择前驱技术路线。所以长安深蓝注定要成为一个为后驱而生的品牌,将率先开启电动后驱驾控时代!
正是因为超级电驱的超低Z设计,长安全新纯电驱动专用平台EPA1才能实现纯电后轮驱动,解放前舱,在前舱放上增程系统,就成了增程型电动车。放上燃料电池堆,就成了燃料电池车。什么都不放,就是一台带前置后备箱的纯电动车。
智能制造生产线
长安目前已建成涵盖三合一、多合一电驱动总成两条智能制造生产线,目前产能为25万台/年。
对未来电驱动发展的建议
最后我想从主机厂的角度对电驱动未来的发展提出五点建议。
建议一:主机厂与电驱动供应商之间的产业合作
基于传统动力转型升级、价值链转型升级等考虑,主机厂涉足电驱动总成产品已成为必然,而原本以总成为主营产品的零部件企业必须找准重点,向产业链下游延伸,做精细化、精细化的零部件级供应。
单一主机厂针对单一产品品类、小批量进行独立开发显然不合适,建议电驱动总成供应商主动收集各主机厂共性需求,整合并进行平台化开发,为各主机厂提供标准平台产品,形成规模化供给,降低产品成本。
建议二:加大自主研发力度,确保产业链自主可控
电驱动上游产业链还有一些环节还没有完全自主掌握,必须加大自主研发力度,把电驱动行业的饭碗完全掌握在自己手里。
例如,国内厂商在SiC锭或SiC衬底方面实力相对较弱,6英寸不良率远高于国际厂商;国内厂商在单体二极管方面应用较多,但尚未量产MOS管,特别是大功率MOS。电流传感器芯片:国内部分厂商在做,但采样精度、可靠性与国际厂商相比差距较大。控制芯片:部分国产芯片存在设计缺陷隐患,需要小批量生产进行测试,缺陷逐步优化后才能大规模使用。另外,汽车电机级绝缘纸、浸渍漆以及上游聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺材料国内尚未完全掌握,需要全产业链共同努力,支撑国产器件、材料的产业化应用。
建议三:完善电驱动系统设计、开发软件及系统
加大软件研发投入,实现电驱动系统设计开发软件的国产化、自主化,形成具有自主知识产权的仿真研究、设计和控制软件与系统。
在电机快速设计、控制系统安全容错、电磁兼容等方面取得突破;电机设计分析工具满足多变量、多物理域、多目标优化和高智能化要求;掌握虚拟设计与正向设计技术。
建立数字化样机,提高研发效率和质量;将电驱动系统操作系统软件发展为层次化、模块化、平台化,使软件架构具有可移植性和可扩展性。
建议四:建立“关键材料—Tier 1—OEM”的“铁三角”关系
过去两年的芯片供应保障,让业界意识到整个产业链的规划、发展、信息等高度协同、透明对产业链稳定的重要性。因此我建议,应打造高效、透明的产业生态,充分发挥OEM作为产业链龙头的作用,整合朋友圈资源,建立“关键材料-Tier1-OEM”的铁三角关系,实现共创共赢。
建议五:提升电驱动系统工业制造工艺和装备水平
随着新能源汽车产业的蓬勃发展,电驱动系统产品月产量由不足1万台迅速提升至5万台以上,产品质量、性能、可靠性、成本等各方面都已面临规模化制造的要求,与行业内相对落后的制造能力形成鲜明对比。我们需要高水平的装备能力和规模化的制造能力,为用户提供高可靠性的产品。因此建议业界同仁高度重视并大力提升电驱动工业制造技术装备水平。
最后我想说,作为新能源汽车从业者,我们非常幸运地站在汽车行业百年未有之大变革的历史风口浪尖!我们将和全体同仁一起,加速电驱动技术创新,构建电驱动产业生态,推动新能源汽车产业健康发展,助力实现国家“双低碳”战略,不负时代赋予我们的使命!
我的演讲就到这里,谢谢大家!