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WNEVC 2021 | 精进电动CEO余平:基于不同应用场景的先进电驱动系统开发

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WNEVC 2021 | 株洲中车时代电气股份有限公司何亚屏:中车电驱动系统核“芯”技术

2021年9月15-17日,“第三届世界大会”(WNEVC 2021)在海南国际会展中心盛大召开,由中国科学技术协会、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局共同主办。本次大会以“全面推进市场化、加速跨产业融合,携手实现碳中和”为主题,邀请全球各国政产学研各界代表展开研讨。

在9月16日上午举办的“汽车电驱动技术”主题峰会上,精进电动创始人、董事长、CEO、总工程师余平发表精彩演讲。

以下内容为现场演讲实录:

大家好,感谢大家光临这个会场,今天我给大家汇报一下基于不同应用场景的先进电驱动系统开发。这个题目是大会组织方直接给我的,我围绕这个题目进行了一些思考,确实这个题目目前来讲还是很有意义的,因为我们的新能源汽车电驱动逐渐在普及,进入各种应用和场景,今天跟大家分享一下我们的体会。

首先,不同场景的应用对电驱动系统的特性要求有巨大差异。一个非常令人振奋的事情就是目前电驱动系统快速普及到几乎所有的车辆应用,特效要求也产生了显著的差异。首先是乘用车,我们可以看到一般应用场景就是大家熟识的市内高速组合,还有高性能场景和“高能力”场景,都逐渐产生很多的要求;同时,也是新能源普及的一个重要领域,客车包括公交是主力,还有团体、旅游车辆,相对于公交有不同的应用要求;货车方面,微型卡车、轻卡等都是长期参与的领域,它们对电驱动系统也有很多不同的要求。

首先介绍一下高端乘用车对集成型电驱动系统的需求,刚刚前面嘉宾介绍了集成的特点,我们是面对全球市场、面向高端市场,目前出货量达到50%甚至60%,出口比例是40%以上。第一就是动力性,可以看到主驱要求200千瓦以上,高半轴输出扭矩大于4500Nm以上,这对差速等等都提出了完全不同的要求,能力要求很强。第二就是效率,系统最高效率基本是做到94%,不久的将来最好水平可以达到95%以上,在一点一滴把损耗从系统里挤出去;同时,低载荷工况循环效率目前可以达到90%以上,目前新的碳化硅技术可以在全球主要测试工况下向91%这个数字迈进,我们今年新推出的产品在高功率段可以达到91%以上的效率。第三是噪音,我们希望声压级不超过80分贝,在低速和部分载荷工况下要求噪音进一步降低,尤其是整车风噪和行驶噪音比较低的时候要对噪音进一步优化和降低,同时我们希望噪音是分散的,电机和转速器不能出现叠加噪音,这对使用体验是很不利的。第四是功能安全,包括网络信息安全,还有多个备份以及冗余设计。

第二介绍一下电驱动放在高性能乘用车场景下的要求。这样的车百公里加速时间2-4秒,四驱全驱动力五六百kW以上,最高车速可以达到200km/h以上,有个别车可以达到300km/h以上。这对半轴输出要求高,半轴输出基本是在1500rpm以上,甚至在300km/h级别上可以达到2400-2500rpm,更高级别车型有更高的要求。特别是对高能力车辆,像SUV、越野车等等,这些车总的输出扭矩达到5000-8000Nm,而且要安全,在各种各样的地形,需要有对差速的管理,像差速锁或者限滑的差速器,这些是安全要求。在传统工艺中,大家可以看到听到这些产品,现在逐渐实现电子化、,集成到电驱动系统里来。

另外有拖车爬坡的要求,这个条件下最高功率点持续功率需要达到峰值功率的60到65%以上。另外一个很有挑战的场景就是越野场景,很多除了速度、加速性的卖点,同时通过性、越野能力的卖点。在这个条件下,需要很高的转矩,我们传统称的两把锁三把锁都是必须集成到电驱动系统上,需要通过创新把这些产品做出来,并且做的非常安全。跟以前不同的是所有产品要有安全和备用。

围绕这些高端产品,我们已经开发了全系列的电驱动总成产品,做了2000Nm的前置前驱三合一,还有3000Nm的前置前驱、后置后驱三合一,另外在展厅推出了250千瓦、5000系列的集成碳化硅控制器的三合一驱动系统,还有一个8000Nm系统。特别对于高速车辆,输出转速要达到2200-2500rpm,甚至高转矩车辆的时候,需要加速时间达到2秒、3秒的条件下,变速器是一个很好的选择,随着固定速比越推越高,逐渐在高扭矩和高速的条件下应用场景才真正显示出来。

精进电动研发的4000Nm/200kW三合一纯电驱动总成,电机本体用的八层的导体绕组,可以做到全球比较领先的程度,电机最高效率达到97.5%。冷却方法是用油水复合冷却,水冷+油冷是最有效的对付持续转矩的方式,水冷是对电机和减速器带一个水套。油冷可以分被动油冷,即通过飞溅和重力回流进行油冷;或者用油泵进行主动油冷。这款200kW总成通过飞溅和重力供给和回流的设计实现被动油冷,当然还可以实现主动油冷,目前来讲是超额满足北美主要的SUV和皮卡,还有国内一些高端应用的要求。同时把IAS,就是内置的技术放在这里,使高频噪音变得非常低。基本在豪华车领域,我们的客户不需要使用任何的外置包裹,可以保证峰值功率50%,保证最高车速的续航能力。

这次在展台区首发了新一代6000Nm/250kW碳化硅三合一纯电驱动总成,输出扭矩覆盖4500-6500Nm,采用主动油冷技术,重新导入油泵,同时加了四驱的辅助应用,另外导入专利电磁差速锁,可以保证高通过性、高爬坡度和高拖拽扭矩的安全,所有电气的控制都集成在逆变器、控制器里,一个控制器实现所有的机械件和安全件的控制和保障。

最后想谈一下商用车的电驱动系统,我们公司60%左右的产值在乘用车,在商用车领域一直保持在30%-40%。首先,小型电动货车是市内末端配送的骨干车型,在新能源专用车的占比过半,新的三合一电驱动整体桥在进入市场,而且电驱动整体桥在载荷超载不严重的情况下不需要很重,可以进入电驱桥的应用,目前还有比较领先的企业把控制器集成在桥上,使控制器可以满足5年时间的耐久性颠簸振动的要求。另外,高速单减的中央驱动也是一个长期做的,可以布置更多电机更多功率进去,不受桥重力和承载的限制,因此比较有劲,所以三分之一的市场还保持着高速单减的中央驱动方案。

电动轻卡是另一个重点领域,我们国家的电动化在这个领域取得了重要成绩,这个趋势也是如此。随着直驱电机的普及,特别是今年铜铝都涨价,包括轻卡整治,重量、成本都成了问题。我们公司很快推出高速单减,使重量下降了42%,在轻卡领域的份额从20%突破到将近一半,因为创新性的把直驱电机加进去变成了三合一。目前我们并不会完全忽视混动重卡的要求,因为在充电技术发展的同时,混动重卡不失是一个解决方案。

电动客车的电驱动也在向集成型发展,比如原来直驱电机2000Nm,通过单级减速输出2000Nm基本可实现40%的轻量化,特别是电机的有效材料可以降低到60%以上,这对客户是非常有利的事。电耗方面,通过减速,虽然承担了减速器的损耗,但是电机效率大大提升,总的CCBC的电耗下降2%左右。最后是两档驱动系统。两档驱动系统真正的竞争优势是在5000-7000Nm,我们做到扭矩6500Nm,会成为中卡和旅团客车市场的主力干将。

谢谢大家。

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

WNEVC 2021 |德国联邦经济和能源部产业政策司司长Winfried HORSTMANN致辞

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