高效電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)變革將會(huì)在未來(lái)5年發(fā)生。
這是中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高對(duì)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的判斷。他認(rèn)為，作為核心三電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)高速化、高效化、小型化：轉(zhuǎn)速提高，電機(jī)的體積、重量逐步減少。同時(shí)由于電機(jī)材料成本下降，電機(jī)成本也將會(huì)下降。
歐陽(yáng)明高做出該判斷的行業(yè)背景是，電動(dòng)汽車的市場(chǎng)化推進(jìn)中，消費(fèi)者對(duì)于續(xù)航里程的追求始終擺在重要位置，在動(dòng)力鋰電池能量密度逐步進(jìn)入瓶頸期后，決定整車性能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被推到了風(fēng)口浪尖。
電驅(qū)動(dòng)性能決定了駕乘性能、動(dòng)力性能以及續(xù)駛里程等。中車株洲電力首席技術(shù)專家郭淑英表示，下一代電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品就應(yīng)該是以集成化、模塊化、定制化、新材料和新工藝的應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整車對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效、高功率密度、高可靠和低成本的要求。
事實(shí)正如郭淑英所言，業(yè)內(nèi)的一致判斷是，電驅(qū)動(dòng)集成化一方面可以簡(jiǎn)化主機(jī)廠的裝配，提高產(chǎn)品合格率；另一方面可以大規(guī)?？s減供應(yīng)商數(shù)量，還可以達(dá)到輕量化、節(jié)約成本等目的。
在2019中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)上，包括精進(jìn)電動(dòng)、越博動(dòng)力、中車株洲電力、采埃孚、吉?jiǎng)P恩、大陸集團(tuán)、舍弗勒、英飛凌、Protean Electric等9家企業(yè)代表就“下一代電驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)”作了分享。其共同的思路是，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)向高度集成化、電機(jī)永磁同步化、高功率密度化、減速系統(tǒng)多擋化、冷卻系統(tǒng)多樣化發(fā)展。
高工電動(dòng)車梳理上述9家中外企業(yè)生產(chǎn)的電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品及未來(lái)規(guī)劃，希冀以此為視角，為國(guó)內(nèi)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)走向提供可參考的思路。
余平：精進(jìn)電動(dòng)三合一電驅(qū)動(dòng)總成的深度集成
市場(chǎng)進(jìn)入低增長(zhǎng)、退補(bǔ)貼、地方產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼下降將侵蝕整車企業(yè)的財(cái)務(wù)實(shí)力，降低整車廠投資零部件的能力和意愿。未來(lái)，整車企業(yè)會(huì)逐步剝離自身零部件業(yè)務(wù)，進(jìn)而零部件企業(yè)需要“接管”整車企業(yè)原有的總成開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)任務(wù)，同步開(kāi)發(fā)能力日益提升，“大總成”供應(yīng)商，甚至“0.5級(jí)供應(yīng)商”涌現(xiàn)。這是精進(jìn)電動(dòng)創(chuàng)始人兼CEO余平的判斷。
精進(jìn)電動(dòng)從2015年起就開(kāi)始了電機(jī)和減速器深度集成的一體化設(shè)計(jì)，并于2017年實(shí)現(xiàn)了“二合一總成”的批量應(yīng)用。2019推出適用于新能源乘用車及輕型商用車的“3000系列深度集成三合一純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”，將OD220平臺(tái)電機(jī)、高速兩級(jí)減速器、高功率密度電機(jī)控制器三大件深度集成。
目前一些先進(jìn)的國(guó)際電驅(qū)動(dòng)企業(yè)，已經(jīng)開(kāi)始推出三合一的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)不是電機(jī)，減速器。還要把逆變器做得非常小，非常薄，非常輕，可以放到頂部去。以達(dá)到減重、降成本、降尺寸，改善噪音的效果。
越博動(dòng)力李占江：電驅(qū)動(dòng)智能制造四大問(wèn)題有待解決
南京越博動(dòng)力系統(tǒng)股份有限公司董事長(zhǎng)李占江表示，隨著新能源汽車的大批量投產(chǎn)，動(dòng)力系統(tǒng)出現(xiàn)了高度集成化、電機(jī)永磁同步化、高功率密度化、減速系統(tǒng)多擋化、冷卻系統(tǒng)多樣化的趨勢(shì)。
目前的電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品制造已經(jīng)由原來(lái)的手工制造向機(jī)械化、半自動(dòng)化、自動(dòng)化，目前向智能化方向轉(zhuǎn)變。汽車零部件的制造業(yè)由單一的小品種向大批量混線方式發(fā)展。
李占江認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)智能制造還需要解決四大問(wèn)題：一是電驅(qū)動(dòng)多樣化高柔性混線規(guī)劃難、混線生產(chǎn)受限；二是，高精制造工藝控制難；三是，縱向一體化管控難；四是，產(chǎn)品質(zhì)量工藝性能評(píng)價(jià)、優(yōu)化及決策難。并同時(shí)提供了相應(yīng)的解決方案。
中車株洲郭淑英：集成化可降本/減小體積/提高系統(tǒng)效率
中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司首席技術(shù)專家郭淑英表示，下一代電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品特征應(yīng)該是以集成化、模塊化、定制化、新材料和新工藝的應(yīng)用，進(jìn)而達(dá)到整車對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效、高功率密度、高可靠和低成本的要求。
具體來(lái)說(shuō)，郭淑英認(rèn)為，下一代電驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)要在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成部件電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)進(jìn)行攻關(guān)，從器件到整個(gè)系統(tǒng)的集成。電機(jī)方面的NVH技術(shù)、熱管理、效率區(qū)間優(yōu)化、高性能材料的應(yīng)用導(dǎo)尿管。在控制器方面，有新一代IGBT芯片、新型IGBT封裝與驅(qū)動(dòng)、多變流器集成、電磁兼容、功能安全、健康管理以及下一代寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)等方面。
以芯片技術(shù)為例。目前下一代的IGBT開(kāi)關(guān)器件技術(shù)采用精細(xì)溝槽，在開(kāi)關(guān)損耗不增加的情況下，可以大大提高電流密度。而下一代寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅芯片技術(shù)，碳化硅的特點(diǎn)非常明顯，但要開(kāi)發(fā)出高可靠、大電流的芯片，還有很多技術(shù)需要解決，如非平衡態(tài)碳化硅柵氧生長(zhǎng)技術(shù)、溝槽刻蝕工藝等等工藝技術(shù)，這樣才能開(kāi)發(fā)出高可靠、大電流的芯片。
中車株洲現(xiàn)有電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品主要是二合一，包括電機(jī)電控二合一，電機(jī)和減速箱二合一，也有電機(jī)、電控、減速箱三合一，三合一將是終極目標(biāo)。郭淑英表示，做到集成化不僅可以降低成本、減小體積，提高系統(tǒng)的效率和其功率密度、噪聲也會(huì)降低。
采埃孚亞太總裁Holger Klein：三合一電驅(qū)動(dòng)配套車型已經(jīng)上路
采埃孚2025戰(zhàn)略規(guī)劃中，將新能源電驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)被列為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象。
采埃孚在針對(duì)逆變器產(chǎn)品做整合，包括電機(jī)，離合器和扭振、減振器，滿足車企對(duì)成本、空間、NVH等要求。電橋也是類似的，包括有電機(jī)，但是必須要把它跟動(dòng)力電子和差速器結(jié)合起來(lái)，并且是以節(jié)省空間的模塊化的方式，并滿足NVH的要求。
目前主流的驅(qū)動(dòng)方式有“三合一”，即電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器三者集成為一個(gè)整體。采埃孚不僅獨(dú)立完成所有“三合一”產(chǎn)品的自身設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)，還可以根據(jù)配套需求將其單獨(dú)使用。搭載該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的豪華品牌車型已經(jīng)在歐洲先行上路，并將引入中國(guó)市場(chǎng)。
此外，采埃孚強(qiáng)調(diào)會(huì)高度關(guān)注聚焦中國(guó)市場(chǎng)。公司試著把更多的解決方案帶到中國(guó)市場(chǎng)，來(lái)滿足中國(guó)消費(fèi)者不斷迅速增長(zhǎng)的需求。目前已經(jīng)在沈陽(yáng)和杭州布局，上海主要是研發(fā)。
大陸集團(tuán)：為電氣化提供全方位的解決方案
大陸集團(tuán)為電氣化提供全方位的解決方案，大陸集團(tuán)動(dòng)力總成事業(yè)部中國(guó)韓國(guó)區(qū)副總裁Gregoire Cuny透露，包括48V的混合電機(jī)，以及純電驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力總成。
電驅(qū)動(dòng)方面，Gregoire Cuny表示，大陸集團(tuán)2011年開(kāi)始生產(chǎn)電驅(qū)動(dòng)，目前電驅(qū)集成度較高。大陸集團(tuán)逆變器、減速器和電機(jī)三合一集成化產(chǎn)品全球量產(chǎn)將從中國(guó)開(kāi)始，就在今年三季度在天津生產(chǎn)。此外，大陸計(jì)劃將電子系統(tǒng)集成到變速器上，下一代產(chǎn)品將會(huì)有更高的密度，也會(huì)更輕量化。
新一代電驅(qū)系統(tǒng)是完全集成的，逆變器、減速器和電機(jī)三合一，同時(shí)它也提供了很多的優(yōu)勢(shì)，特別是空間方面的優(yōu)勢(shì)和輕量化的優(yōu)勢(shì)，以及可靠性。將電子系統(tǒng)集成到電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中是并不容易的，包括相關(guān)的機(jī)械和其他技術(shù)上的難度。大陸集團(tuán)第四代的產(chǎn)品將會(huì)有更高的密度，也會(huì)更輕量化。
此外，大陸集團(tuán)2015年就開(kāi)始提供動(dòng)力電子的控制方案，Gregoire Cuny表示，無(wú)論何時(shí)談到下一代產(chǎn)品，“更小、更輕、更便宜、更可靠”，滿足用戶的所有需求，永遠(yuǎn)都是一個(gè)不變的追求。
舍弗勒：下一代電機(jī)是電橋二擋化、高壓化、輪轂電機(jī)
對(duì)于下一代電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，舍弗勒集團(tuán)大中華區(qū)電驅(qū)動(dòng)事業(yè)部總裁龔玉用認(rèn)為，下一代電機(jī)將會(huì)向著電橋二擋化、高壓化、輪轂電機(jī)方向發(fā)展。
龔玉用介紹，舍弗勒在電驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域介入非常早，追溯到1970年，并取得了不錯(cuò)的成績(jī)。去年一季度，舍弗勒在中國(guó)為長(zhǎng)城和長(zhǎng)安插電式混動(dòng)轎車供應(yīng)P4減速箱，去年9月在歐洲向奧迪乘用車方面提供擔(dān)擋的減速向，布置在前橋和后橋方面，去年年底我們?cè)诒泵罏楦Ｌ嘏抗?yīng)高壓P2混合動(dòng)力模塊等。
舍弗勒基于傳統(tǒng)的雙離合器變速箱上的技術(shù)和產(chǎn)品，目前考慮把類似于雙離合器的概念用在三合一的轉(zhuǎn)速箱里，在電機(jī)和減速箱間加雙離合器，在換擋過(guò)程中做到?jīng)]有動(dòng)力中斷的感覺(jué)，即兩擋減速箱在純電驅(qū)動(dòng)上的應(yīng)用，舍弗勒認(rèn)為下一代這可能一個(gè)趨勢(shì)。
在輪轂電機(jī)產(chǎn)品和研究方面，龔玉提到，舍弗勒還考慮把P2電機(jī)，功率降低，疊片的數(shù)量縮小，按照客戶需求選擇，塞進(jìn)14英寸的輪轂里面，在電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)件內(nèi)部加上小型的行星齒輪結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)減速。這樣二驅(qū)的14寸的電機(jī)，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)力大概是200牛，四驅(qū)大概能做到2000牛。此外，舍弗勒也用小型的行星齒輪機(jī)構(gòu)，把產(chǎn)品做了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在將來(lái)的無(wú)人駕駛空間，用限控控制的智能轉(zhuǎn)向和輪轂驅(qū)動(dòng)集成在一起，稱為智能轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)模塊。
吉?jiǎng)P恩：提供多版本P4電驅(qū)動(dòng)
吉?jiǎng)P恩電驅(qū)動(dòng)提供一體化系統(tǒng)的解決方案，包括對(duì)軸承優(yōu)化，被動(dòng)的潤(rùn)滑，低電流系統(tǒng)，混合電力傳動(dòng)系統(tǒng)。吉?jiǎng)P恩將在上海工廠進(jìn)行最新電驅(qū)動(dòng)橋(eDrive)技術(shù)的生產(chǎn)，將電動(dòng)機(jī)、逆變器和eAxle減速箱置于同一封裝空間。
吉?jiǎng)P恩主要關(guān)注兩種不同的變速器的系統(tǒng)，電驅(qū)動(dòng)橋，電動(dòng)變速器。產(chǎn)品包括模塊化偏移系統(tǒng)，共軸的電驅(qū)動(dòng)，帶集成的電機(jī)，還有帶行星齒輪組的共軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，半集成的偏移電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有很多不同的方式來(lái)設(shè)計(jì)P4的電驅(qū)動(dòng)。
吉?jiǎng)P恩集團(tuán)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總經(jīng)理Rainer Link介紹，吉?jiǎng)P恩P4電驅(qū)動(dòng)橋的產(chǎn)品，適合純電動(dòng)和混動(dòng)等新能源車型。P4在包括啟動(dòng)，助力，回收，燃油節(jié)省性，二氧化碳的排放，還有扭矩矢量，以及集成系統(tǒng)和效率等方面性能表現(xiàn)均不錯(cuò)。
ProteanElectric：推進(jìn)輪轂電機(jī)規(guī)?；慨a(chǎn)
輪轂電機(jī)基本上是高度集成的模塊，整車廠可以非常便捷的用模塊形式去集成輪轂電機(jī)，開(kāi)發(fā)成本方面可以減少，制造過(guò)程中跟供應(yīng)商管理，也可減少成本。堡敦（天津）機(jī)電有限公司董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官陳國(guó)賢認(rèn)為，輪轂電機(jī)一旦實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，會(huì)跟其他的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在成本上形成競(jìng)爭(zhēng)力。
Protean Electric設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)高度集成的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。Protean的輪轂電機(jī)技術(shù)集合封裝優(yōu)勢(shì)、整車設(shè)計(jì)自由、高功率高扭矩性能優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，對(duì)混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車市場(chǎng)起到戰(zhàn)略性作用。
Protean Electric輪轂電機(jī)是二合一，輪轂電機(jī)配合逆變器和電機(jī)工具器，集成在一起。陳國(guó)賢表示，輪轂電機(jī)在NVH上有非常好的表現(xiàn)。輪轂電機(jī)是高度集成的一個(gè)設(shè)備，將電控器，逆變器，都集成在一塊，是一個(gè)非常緊湊的設(shè)備。而使用輪轂電機(jī)沒(méi)有差速器齒輪的需要，所以可以省卻不少噪音。
去年12月，Protean Electric還與華人運(yùn)通、威孚電驅(qū)達(dá)成戰(zhàn)略合作，共同推進(jìn)輪轂電機(jī)的規(guī)模量產(chǎn)。
英飛凌：智能汽車對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安全需求更高
半導(dǎo)體廠商英飛凌，在很多關(guān)鍵零部件上都有產(chǎn)品，從DC-DC，OBC主要的變頻器，水泵，油泵之類。
英飛凌科技大中華區(qū)汽車電子市場(chǎng)部負(fù)責(zé)人潘曉哲認(rèn)為，隨著無(wú)人駕駛的進(jìn)入，電驅(qū)動(dòng)有很多功能安全的需求。比如在驅(qū)動(dòng)電路里面，英飛凌有安全的加密模塊，專門來(lái)處理跟安全相關(guān)的問(wèn)題。
碳化硅是英飛凌比較關(guān)注的技術(shù)，可以提升功率密度，提升系統(tǒng)的效率。其分析結(jié)果是可以節(jié)省出最多80%的系統(tǒng)尺寸，并具備很好的向下兼容性，原來(lái)的設(shè)計(jì)可以移植到碳化硅的芯片上來(lái)。潘曉哲進(jìn)一步介紹，在未來(lái)特別重點(diǎn)的應(yīng)用，會(huì)很多的出現(xiàn)碳化硅的產(chǎn)品。他認(rèn)為，電動(dòng)汽車應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)碳化硅這個(gè)市場(chǎng)的成熟。
