每日熱議!技術(shù)賦能產(chǎn)品 長(zhǎng)安超集電驅(qū)如何實(shí)現(xiàn)

從2001年布局新能源領(lǐng)域，重慶長(zhǎng)安汽車是中國(guó)最早進(jìn)入新能源領(lǐng)域的企業(yè)之一。體系化的競(jìng)爭(zhēng)能力，是長(zhǎng)安汽車成功度過技術(shù)研發(fā)的艱難前期、過渡產(chǎn)業(yè)化推廣時(shí)期、最終進(jìn)入多車型市場(chǎng)化運(yùn)行的重要因素。

2022上半年里，長(zhǎng)安汽車自主品牌新能源累計(jì)銷量84,958輛，同比增長(zhǎng)127.3%，其中6月銷量達(dá)18,268輛，環(huán)比增33.1%。全系產(chǎn)品打造離不開平臺(tái)化架構(gòu)，且看構(gòu)成這一市場(chǎng)數(shù)據(jù)的新能源車型譜系：

圖片來(lái)源：長(zhǎng)安汽車官網(wǎng)

(資料圖片)

以平臺(tái)進(jìn)行劃分，EPA0平臺(tái)下的城市代步車型奔奔E-star是長(zhǎng)安汽車2021年的銷售主力；EPA1平臺(tái)下經(jīng)濟(jì)家用型的深藍(lán)系列，新車型將搭載160kW的多合一超集電驅(qū)于今年面市；EPA2平臺(tái)主要孵化中型跨界風(fēng)格轎車、中型轎車、高性能跨界SUV以及中型MPV四種車型。

長(zhǎng)安新能源電驅(qū)動(dòng)總工程師胡松介紹，依據(jù)三大整車平臺(tái)，長(zhǎng)安汽車按照寬譜系、大覆蓋和越級(jí)體驗(yàn)搭建了覆蓋A00級(jí)到C級(jí)車型的完整動(dòng)力配置。

圖片來(lái)源：蓋世汽車

超集電驅(qū)背后 長(zhǎng)安實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)技術(shù)突破

類比發(fā)動(dòng)機(jī)是燃油車的心臟，電驅(qū)系統(tǒng)就是電動(dòng)車的動(dòng)力核心。

多合一是電驅(qū)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)之一，意在以深度集成優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少不必要的資源浪費(fèi)。長(zhǎng)期在市面流行的三合一電驅(qū)，是將電機(jī)、電控系統(tǒng)和減速器集成在一起，集成器件越多，挑戰(zhàn)性也會(huì)直線上升。

長(zhǎng)安汽車首屆“開放共贏 融合創(chuàng)新”科技生態(tài)大會(huì)上，其首代七合一超集電驅(qū)現(xiàn)身，七合一電驅(qū)系統(tǒng)集成了整車控制器、高壓分線盒、電機(jī)控制器、直流變換器、充電機(jī)、電機(jī)、減速器七個(gè)部件。

圖片來(lái)源：長(zhǎng)安汽車

2019年，長(zhǎng)安汽車開始打造多合一系統(tǒng)的技術(shù)預(yù)言、從組建千人團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)到仿真以及驗(yàn)證，四年帶來(lái)七合一超集電驅(qū)的面世。

品質(zhì)上的高集成、高效率、低噪、低成本，是由產(chǎn)品背后的多個(gè)技術(shù)突破支撐的。

設(shè)計(jì)優(yōu)化后，電驅(qū)系統(tǒng)的最高效率可達(dá)95%。這是由于采用了八層的點(diǎn)線繞組電機(jī)，在電控上引用超低主導(dǎo)線；同時(shí)通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，把內(nèi)部的布置做到精簡(jiǎn)和優(yōu)化；在保證相對(duì)的載流面積時(shí)盡量做到均勻，來(lái)減少電耗。

具體到減小損耗的細(xì)節(jié)：首先是在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上用低阻力分析優(yōu)化流暢度；應(yīng)用中高速的結(jié)構(gòu)降低潤(rùn)滑油量，做到低速時(shí)充分潤(rùn)滑，中高速時(shí)減少油量的不必要損耗；在功能結(jié)構(gòu)上引用了低模部件；在軟件上則是采用控制算法提升效率。

圖片來(lái)源：蓋世汽車

為了提升用戶體驗(yàn)，長(zhǎng)安汽車通過三大方面做NVH性能（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）設(shè)計(jì)：基于POT和WOT工況設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)初期做好整個(gè)系統(tǒng)的模態(tài)規(guī)劃，控制齒輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；完善零件匹配，在路徑上確保軸承剛度同底盤的一對(duì)一匹配；整車氣密性協(xié)同開發(fā)。

多舉措之下，胡松表示，在NVH性能上實(shí)現(xiàn)了裸機(jī)達(dá)到競(jìng)品同等水平。

多合一結(jié)構(gòu)，如何分配空間是關(guān)鍵，比如為了適應(yīng)長(zhǎng)安汽車的全系車型布置，就要使結(jié)構(gòu)的樞軸基本上接近水平角度。

為保證用戶的可靠性，長(zhǎng)安汽車對(duì)用戶工況、機(jī)械強(qiáng)度/疲勞，熱負(fù)荷等進(jìn)行采集和分析，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)速度作總結(jié)，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行復(fù)合；針對(duì)零件和電驅(qū)總成的可靠性，則是基于長(zhǎng)安的開發(fā)體系完成了PV的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖片來(lái)源：蓋世汽車

挑戰(zhàn)諸多 高集成領(lǐng)域技術(shù)難點(diǎn)分析

即便取得了多點(diǎn)技術(shù)突破，要在高集成技術(shù)前列占據(jù)一席之地，長(zhǎng)安汽車同樣面臨諸多挑戰(zhàn)。

首先，集成零件多，問題就多。比如薄壁零件，以及多階層的互相干擾，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)模態(tài)。

保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的穩(wěn)健性就成了關(guān)鍵。胡松強(qiáng)調(diào)，整個(gè)開發(fā)過程中，考慮到旋轉(zhuǎn)件的自由模態(tài)基準(zhǔn)，長(zhǎng)安汽車對(duì)電機(jī)和齒輪機(jī)的每種方案進(jìn)行分析，在臺(tái)架實(shí)驗(yàn)上完成了100多輪的驗(yàn)證。

另一大挑戰(zhàn)是對(duì)差速器進(jìn)行潤(rùn)滑優(yōu)化。通過CFD模擬仿真以及臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，首先要強(qiáng)化殼體光滑度，提高液體流速；除此以外，不僅要在殼體上導(dǎo)油，也要對(duì)差速器內(nèi)部添加儲(chǔ)油措施：比如在容積在0.4升的專門儲(chǔ)油槍，在轉(zhuǎn)速處于1200-1400轉(zhuǎn)區(qū)間時(shí)，儲(chǔ)油可以將齒輪間用于循環(huán)的油量降低百分之三十多。

圖片來(lái)源：長(zhǎng)安汽車胡松

多合一最直接的影響就是電控零部件的增多，進(jìn)而導(dǎo)致裸露線路和器件的增加。一方面會(huì)有內(nèi)部水分子凝結(jié)在裸露器件上的風(fēng)險(xiǎn)；另一方面則因?yàn)樵黾忧曳植疾痪枰臃治鰺醾鬟f路徑，制定合理的布置方案，實(shí)現(xiàn)熱引流來(lái)減少集中發(fā)熱風(fēng)險(xiǎn)。

最后是拆分維修成本倒逼零部件可靠性的問題。由于售后成本更高，多合一會(huì)大大提高對(duì)集成部分質(zhì)量的要求。

任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)都不能做到100%無(wú)故障，因此需要針對(duì)可能出現(xiàn)的問題設(shè)計(jì)可探測(cè)的維修方案，并針對(duì)這些方案做具體的成本分析。

胡松表示，多合一集成要求在開發(fā)過程中就測(cè)試拆分維修執(zhí)行的可能性，開發(fā)中段就要具備診斷能力。在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中，長(zhǎng)安汽車在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)同時(shí)就進(jìn)行產(chǎn)銷協(xié)同、統(tǒng)籌規(guī)劃、以確保拆分維修方案落地。

圖片來(lái)源：蓋世汽車

電氣架構(gòu)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：集成化、高效化、域控制

總的來(lái)說，電驅(qū)總成集成化、高效化，小型化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，三合一和多合一兩種技術(shù)路線并行，可以適應(yīng)不同整車布置的需求。

長(zhǎng)安汽車會(huì)持續(xù)提升總成的峰值功率密度、總成的效率、還有充電功率三大競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)還會(huì)對(duì)機(jī)械集成進(jìn)行多合一的拓展；推進(jìn)電力電子的深度集成；以及整車OEM的集成工作。

目前則是以超集驅(qū)動(dòng)為主，胡松補(bǔ)充道，為了提高機(jī)電耦合的集成度，集中式的驅(qū)動(dòng)和分布式的驅(qū)動(dòng)將會(huì)逐漸并存。

電機(jī)基礎(chǔ)上推動(dòng)高效電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，以及嘗試新結(jié)構(gòu)和新材料在電機(jī)上的使用，比如SiC MOSFET，預(yù)計(jì)2025年后基于第四代SiC MOSFET也將逐漸開始應(yīng)用。

快充是市場(chǎng)的普遍需求，而高壓架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充的一個(gè)趨勢(shì)，800V平臺(tái)將會(huì)成為主流的技術(shù)路線，其中SiC MOSFET是重要的路徑。

圖片來(lái)源：蓋世汽車

域控制也是整個(gè)行業(yè)的一大走向，集成度更高的中央電氣架構(gòu)下，ECU分布式控制已經(jīng)走向功能域分布，接下來(lái)還會(huì)向中央計(jì)算機(jī)+區(qū)域化方向發(fā)展，軟硬件的解耦成為必然的趨勢(shì)。

面向服務(wù)的SOA的軟件架構(gòu)模式將成為新的焦點(diǎn)，以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有效減少控制器的數(shù)量，單個(gè)控制器的功能更強(qiáng)大，高性能、高集成的中央控制器正待落地。

技術(shù)是第一生產(chǎn)力，集成化、高性能、高效化，新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)日益明朗。降低里程焦慮、提高充電效率等市場(chǎng)呼聲一直都有，雖說“軟件定義汽車”，但作為出行工具，硬件的強(qiáng)勢(shì)也不可或缺。

如長(zhǎng)安汽車，用技術(shù)賦能產(chǎn)品，體察用戶剛需，才能在擁抱電氣化上一路直行。

（以上內(nèi)容來(lái)自長(zhǎng)安新能源電驅(qū)動(dòng)總工程師胡松在2022年6月24日由蓋世汽車主辦的2022中國(guó)汽車電驅(qū)動(dòng)與關(guān)鍵技術(shù)云論壇發(fā)表的《長(zhǎng)安深藍(lán)-超集電驅(qū)動(dòng)力篇》主題演講。）