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    技術賦能產品 長安超集電驅如何實現

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    時間:1900/1/1 0:00:00

    從2001年開始,重慶長安汽車是國內最早進入新能源領域的企業之一。系統競爭力是長安汽車成功度過艱難的技術研發前期、過渡產業化推廣期,并最終進入多車市場運營的重要因素。

    2022年上半年,長安汽車自主品牌新能源累計銷量84958輛,同比增長127.3%,其中6月銷量達18268輛,環比增長33.1%。所有產品的搭建都離不開平臺架構,看看構成這個市場數據的新能源汽車譜系:

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:長安汽車官網

    以平臺劃分,EPA0平臺下的城市代步車奔奔E星是長安汽車2021年的銷售主力;在EPA1平臺下,經濟型家用深藍系列,新車型將搭載160kW一體式超級集熱器驅動,并將于今年上市;EPA2平臺主要孵化四款車型:中型跨界風格轎車、中型轎車、高性能跨界SUV、中型MPV。

    長安新能源電驅總工程師胡松介紹,長安汽車根據三大整車平臺,打造了涵蓋A00到C級車的完整動力配置,譜系廣、覆蓋面大、越級體驗。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    長安實現超集器泛濫背后的多點技術突破。

    模擬發動機是燃油汽車的心臟,電驅動系統是電動汽車的動力核心。

    一體化是電驅動結構的發展趨勢之一,旨在通過深度集成優化系統結構,減少不必要的資源浪費。市場上流行已久的三合一電驅動,集電機、電控系統、減速器于一體。集成設備越多,挑戰就越大。

    長安汽車首屆“開放共贏、融合創新”科技生態大會,其第一代七位一體超級集驅亮相。七位一體電驅動系統集成了整車控制器、高壓接線盒、電機控制器、DC轉換器、充電器、電機、減速器七個部分。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:長安汽車

    2019年,長安汽車開始打造全能型系統的技術預測,從千人團隊組建、設計研發到仿真驗證,用四年時間帶出七合一超級集驅。

    高質量集成、高效率、低噪音、低成本是產品背后眾多技術突破的支撐。

    設計優化后,電驅動系統的最高效率可達95%。這得益于八層點線繞線電機的使用和電控中超低主導體的引入;同時通過拓撲結構簡化和優化內部布局;在保證相對載流面積的情況下盡量均勻,以降低功耗。

    具體到降低損耗的細節:一是在傳統結構上用低阻分析優化流暢性;應用中高速的結構,減少潤滑油的用量,使低速時潤滑充分,減少中高速時不必要的機油損失;在功能結構上,引用了低模零件;在軟件方面,采用控制算法來提高效率。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    為了提升用戶體驗,長安汽車從三個方面設計了NVH性能(噪聲、振動和聲振粗糙度):基于POT和WOT工況的設計方案,在設計初期就做好了整個系統的模態規劃,控制了檔位扭矩和扭矩波動;完善零部件匹配,保證路徑上軸承剛度與底盤一一匹配;車輛氣密性的協同開發。

    通過許多措施,胡松表示,裸機在NVH性能方面已經達到了與競爭產品相同的水平。

    如何分配空間是一體機結構的關鍵。比如為了適應長安汽車所有車型的布局,就要使結構的支點基本接近水平角。

    為了保證用戶的可靠性,長安汽車對用戶的工況、機械強度/疲勞、熱負荷等進行收集和分析。,總結產品的設計速度,同時通過實驗驗證進行復配;針對零部件和電驅動總成的可靠性,基于長安開發系統完成了光伏的實驗驗證。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    挑戰眾多高集成度領域的技術難點分析

    即使取得了諸多技術突破,長安汽車要想在高集成度技術前沿占據一席之地,也面臨著諸多挑戰。

    首先,集成的零件越多,問題越多。比如薄壁零件和多級干涉會影響整個系統模式。

    保證產品設計的穩健性成為關鍵。胡松強調,在整個研發過程中,考慮到轉動部件的自由模式參考,長安汽車對電機和齒輪機的每一個方案都進行了分析,在臺架試驗上完成了100多輪驗證。

    另一大挑戰是優化差速器的潤滑。通過CFD模擬和臺架試驗,首先要加強殼體的光滑度,提高液體流速;此外,不僅要在殼體上導油,還要在差速器內部增加儲油措施:比如在一個體積為0.4升的專用儲油中,當轉速在1200-1400轉/分時,儲油可以減少30%以上的齒輪間循環用油量。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:長安汽車胡松

    一體機最直接的影響就是電控元件的增加,進而導致外露電路和器件的增加。一方面存在內部水分子凝結在裸露器件上的風險;另一方面,由于部件的增加和分布不均勻,需要更多地分析傳熱路徑,制定合理的布置方案,實現熱量的排出,降低集中供熱的風險。

    最后,維修費用分攤的問題倒逼零件的可靠性。由于售后成本較高,一體機將大大提高對集成件質量的要求。

    任何產品設計都不可能100%無故障,因此需要針對可能出現的問題設計可檢測的維修方案,并對這些方案進行具體的成本分析。

    胡松表示,一體化集成需要在開發過程中測試拆分維護執行的可能性,開發中期需要具備診斷能力。在整個產品開發過程中,長安汽車在產品概念設計的同時進行產銷協調和統籌規劃,確保拆分維修方案落地。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    電氣建筑的未來發展趨勢:集成、高效和領域控制

    總的來說,電驅動組件集成化、高效化、小型化的趨勢越來越明顯。三合一和多合一技術路線并行,可以滿足不同車型布局的需求。

    長安汽車將繼續提高總成的峰值功率密度、效率和充電功率。未來,機械集成將擴展為一體;促進電力電子的深度集成;以及整車OEM的整合。

    目前,它主要是由超集驅動的,胡松補充道。為了提高機電耦合的集成度,集中式驅動和分布式驅動將逐漸并存。

    以電機為基礎,推進高效電機技術的應用,在電機上嘗試使用新結構、新材料,比如SiC MOSFET。預計基于第四代SiC MOSFET的應用將在2025年后逐步開始。

    快充是市場普遍需求,高壓架構是實現超快充的趨勢。800V平臺將成為主流技術路線,其中SiC MOSFET是重要路徑。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    域控制也是整個行業的大趨勢。在更加一體化的中央電氣架構下,ECU分布式控制已經走向功能域分布,接下來將向中央計算機+區域化發展,軟硬件解耦成為必然趨勢。

    面向服務的SOA的軟件架構模式將成為新的焦點。網絡結構將有效減少控制器的數量,單個控制器的功能將更加強大。一款高性能高集成度的中央控制器即將落地。

    技術是第一生產力,集成化、高性能、高效率,新能源汽車電驅動系統發展趨勢日益明朗。一直有市場呼吁減少里程焦慮,提高充電效率。雖然“軟件定義汽車”,但作為出行工具,硬件的實力也是不可或缺的。

    比如長安汽車,可以用科技賦能產品,觀察用戶需求,才能一路擁抱電動化。

    (以上內容來自于2022年6月24日由蓋世汽車主辦的2022中國汽車電驅動及關鍵技術云論壇上,長安新能源電驅動總工程師胡松發表的《長安深藍——超級集能驅動力》主題演講。)從2001年開始,重慶長安汽車是國內最早進入新能源領域的企業之一。系統競爭力是長安汽車成功度過艱難的技術研發前期、過渡產業化推廣期,并最終進入多車市場運營的重要因素。

    2022年上半年,長安汽車自主品牌新能源累計銷量84958輛,同比增長127.3%,其中6月銷量達18268輛,環比增長33.1%。所有產品的搭建都離不開平臺架構,看看構成這個市場數據的新能源汽車譜系:

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:長安汽車官網

    以平臺劃分,EPA0平臺下的城市代步車奔奔E星是長安汽車2021年的銷售主力;在EPA1平臺下,經濟型家用深藍系列,新車型將搭載160kW一體式超級集熱器驅動,并將于今年上市;EPA2平臺主要孵化四款車型:中型跨界風格轎車、中型轎車、高性能跨界SUV、中型MPV。

    長安新能源電驅總工程師胡松介紹,長安汽車根據三大整車平臺,打造了涵蓋A00到C級車的完整動力配置,譜系廣、覆蓋面大、越級體驗。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    長安實現超集器泛濫背后的多點技術突破。

    模擬發動機是燃油汽車的心臟,電驅動系統是電動汽車的動力核心。

    一體化是電驅動結構的發展趨勢之一,旨在通過深度集成優化系統結構,減少不必要的資源浪費。市場上流行已久的三合一電驅動,集電機、電控系統、減速器于一體。集成設備越多,挑戰就越大。

    長安汽車首屆“開放共贏、融合創新”科技生態大會,其第一代七位一體超級集驅亮相。七位一體電驅動系統集成了整車控制器、高壓接線盒、電機控制器、DC轉換器、充電器、電機、減速器七個部分。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:長安汽車

    2019年,長安汽車開始打造全能型系統的技術預測,從千人團隊組建、設計研發到仿真驗證,用四年時間帶出七合一超級集驅。

    高質量集成、高效率、低噪音、低成本是產品背后眾多技術突破的支撐。

    設計優化后,電驅動系統的最高效率可達95%。這得益于八層點線繞線電機的使用和電控中超低主導體的引入;同時通過拓撲結構簡化和優化內部布局;在保證相對載流面積的情況下盡量均勻,以降低功耗。

    具體到降低損耗的細節:一是在傳統結構上用低阻分析優化流暢性;應用中高速的結構,減少潤滑油的用量,使低速時潤滑充分,減少中高速時不必要的機油損失;在功能結構上,引用了低模零件;在軟件方面,采用控制算法來提高效率。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    為了提升用戶體驗,長安汽車從三個方面設計了NVH性能(噪聲、振動和聲振粗糙度):基于POT和WOT工況的設計方案,在設計初期就做好了整個系統的模態規劃,控制了檔位扭矩和扭矩波動;完善零部件匹配,保證路徑上軸承剛度與底盤一一匹配;車輛氣密性的協同開發。

    通過許多措施,胡松表示,裸機在NVH性能方面已經達到了與競爭產品相同的水平。

    如何分配空間是一體機結構的關鍵。比如為了適應長安汽車所有車型的布局,就要使結構的支點基本接近水平角。

    為了保證用戶的可靠性,長安汽車對用戶的工況、機械強度/疲勞、熱負荷等進行收集和分析。,總結產品的設計速度,同時通過實驗驗證進行復配;針對零部件和電驅動總成的可靠性,基于長安開發系統完成了光伏的實驗驗證。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    挑戰眾多高集成度領域的技術難點分析

    即使取得了諸多技術突破,長安汽車要想在高集成度技術前沿占據一席之地,也面臨著諸多挑戰。

    首先,集成的零件越多,問題越多。比如薄壁零件和多級干涉會影響整個系統模式。

    保證產品設計的穩健性成為關鍵。胡松強調,在整個研發過程中,考慮到轉動部件的自由模式參考,長安汽車對電機和齒輪機的每一個方案都進行了分析,在臺架試驗上完成了100多輪驗證。

    另一大挑戰是優化差速器的潤滑。通過CFD模擬和臺架試驗,首先要加強殼體的光滑度,提高液體流速;此外,不僅要在殼體上導油,還要在差速器內部增加儲油措施:比如在一個體積為0.4升的專用儲油中,當轉速在1200-1400轉/分時,儲油可以減少30%以上的齒輪間循環用油量。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:長安汽車胡松

    一體機最直接的影響就是電控元件的增加,進而導致外露電路和器件的增加。一方面存在內部水分子凝結在裸露器件上的風險;另一方面,由于部件的增加和分布不均勻,需要更多地分析傳熱路徑,制定合理的布置方案,實現熱量的排出,降低集中供熱的風險。

    最后,維修費用分攤的問題倒逼零件的可靠性。由于售后成本較高,一體機將大大提高對集成件質量的要求。

    任何產品設計都不可能100%無故障,因此需要針對可能出現的問題設計可檢測的維修方案,并對這些方案進行具體的成本分析。

    胡松表示,一體化集成需要在開發過程中測試拆分維護執行的可能性,開發中期需要具備診斷能力。在整個產品開發過程中,長安汽車在產品概念設計的同時進行產銷協調和統籌規劃,確保拆分維修方案落地。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    電氣建筑的未來發展趨勢:集成、高效和領域控制

    總的來說,電驅動組件集成化、高效化、小型化的趨勢越來越明顯。三合一和多合一技術路線并行,可以滿足不同車型布局的需求。

    長安汽車將繼續提高總成的峰值功率密度、效率和充電功率。未來,機械集成將擴展為一體;促進電力電子的深度集成;以及整車OEM的整合。

    目前,它主要是由超集驅動的,胡松補充道。為了提高機電耦合的集成度,集中式驅動和分布式驅動將逐漸并存。

    以電機為基礎,推進高效電機技術的應用,在電機上嘗試使用新結構、新材料,比如SiC MOSFET。預計基于第四代SiC MOSFET的應用將在2025年后逐步開始。

    快充是市場普遍需求,高壓架構是實現超快充的趨勢。800V平臺將成為主流技術路線,其中SiC MOSFET是重要路徑。

    Chang 'an, Hechuang, Chang 'an Deep Blue

    圖片來源:蓋世汽車

    域控制也是整個行業的大趨勢。在更加一體化的中央電氣架構下,ECU分布式控制已經走向功能域分布,接下來將向中央計算機+區域化發展,軟硬件解耦成為必然趨勢。

    面向服務的SOA的軟件架構模式將成為新的焦點。網絡結構將有效減少控制器的數量,單個控制器的功能將更加強大。一款高性能高集成度的中央控制器即將落地。

    技術是第一生產力,集成化、高性能、高效率,新能源汽車電驅動系統發展趨勢日益明朗。一直有市場呼吁減少里程焦慮,提高充電效率。雖然“軟件定義汽車”,但作為出行工具,硬件的實力也是不可或缺的。

    比如長安汽車,可以用科技賦能產品,觀察用戶需求,才能一路擁抱電動化。

    (以上內容來自于2022年6月24日由蓋世汽車主辦的2022中國汽車電驅動及關鍵技術云論壇上,長安新能源電驅動總工程師胡松發表的《長安深藍——超級集能驅動力》主題演講。)

    標簽:長安合創長安深藍

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