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E电园|张舟云：电驱动系统关键技术创新与产业升级( 二 )


在乘用车电驱动总成领域 ， 三合一总成已经是整个行业的共识 ， 我们看到国内国外有很多的三合一产品在市场中应用 。 对比下来 ， 我们国内三合一总成技术水平和国外相比 ， 在总成体积密度、扭矩输出能力、效率水平等指标应该还是比较相近的 。 当然个别有一些产品最高转速是12000rpm ， 有的是16000rpm ， 但是从总成输出转速看还是比较相近的 。 而且我们国内也有出口到北美的案例 ， 当然国外也有很多产品在国内市场配套应用 ， 所以从总成层面来说 ， 总体发展还是比较好的 。
我再说一下为什么要用三合一集成 。 它有必要性 ， 一是集成的结构非常紧凑 ， 从车辆布置来讲 ， 它可以做成比较好的平台化 。 2016年大众推出MEB平台的时候 ， 就是明确的模块化总成 。 二是从零件本身来讲 ， 集成后电机和逆变器的线束可以省掉了 ， 对花键润滑和总成噪声都有好处 。 还有对零部件企业来说 ， 如果能做到平台化的话 ， 就可以用同一个机械布置 ， 通过改变功率模块的大小和电机定转子有效长度来控制成本 ， 匹配不同的车型的需求 。 同时可以考虑做集中采购来降低成本 。 为什么这么讲呢？因为有一些订单 ， 如果在生产过程中出订单调整 ， 用平台化的结构件就可以调整到其他订单上 ， 这样从布局供应链、生产组织和进行备货等都非常有好处 。
我们有一个125kW的三合一总成 ， 功率范围是从95kW到145kW ， 最高转速都一样 ， 电机铁心长度根据扭矩需求会有所变化 ， 一套三合一总成可以匹配不同的车型应用 ， 这就是一个很好的例子 。
说到电驱动系统集成的创新技术主要包括机、电、热三个方面 ， 机械设计中考虑扭矩的传递路径 ， 就是怎么样把电机和减速器做集成；还有就是从电的角度做到电气与电磁的集成；热的角度重点是热管理集成 ， 如将电机与减速器集中油冷 ， 对于热管理非常有好处 。
另外 ， 我再说几个单项的技术 。 电机技术现在看到的就是扁线电机比较多 。 为什么？好处之一是扁线定子结构刚度较好 ， 对定子端部的绝缘也有好处；另外 ， 它在中低速区域的效率比较好 ， 所以它比较适合城市工况的应用 。 当然也有一些问题 ， 比如说高频的交流电阻带来的损耗增加等 。 所以扁线电机的应用要利用其优势 。 还有电机里面 ， 稀土永磁大家也很担心资源的问题 。 我们国家的情况是重稀土少 ， 但轻稀土很多 ， 所以电机技术是通过重稀土掺杂和替代 ， 怎么样减少重稀土的用量 。
在电机控制器中怎么做集成呢？要根据逆变器集成来做功率模块定制化技术 ， 通过定制化来提高集成度 。 还有现在大家都谈800V电压平台 ， 800V电压从逆变器本身的设计开发来讲并没有太大难度 ， 更重要的是要考虑充电的兼容性 ， 这和车辆应用相关联 。 个人认为800V不是必然趋势 ， 但是它是一种存在的形式 ， 就是说在某一些车型中有应用 。
除了逆变器本身集成外 ， 车载电力电子部件的集成也是一个重要方面 ， 包括集成逆变器、DCDC和车载充电机等等 ， 这也是一个很重要的方向 。
对于碳化硅器件应用 ， 刚才我前面讲了 ， 碳化硅的好处是高温、高效、高频 ， 但是高频和高效相互之间是有约束的 。 如果开关频率提升较高 ， 由于器件开关损耗和开关频率成正比 ， 高的开关频率会影响碳化硅器件高效的发挥 。 所以我们在应用方面来讲 ， 也就是说在需要用高频的时候再用 。 碳化硅器件为什么说大家这么看好呢？原因是和IGBT相比 ， 碳化硅器件在中低速的电流比较大的时候 ， 效率更高 ， 因此对于城市工况的运行方式来评价能耗的时候有优势 。 从计算和实验数据看 ， 基本可以保持5%左右的能耗节省 。 对于运营车量或者电量比较高的车型应用 ， 用碳化硅器件虽然成本高一点 ， 但是也有可能总运营成本能下降 。
还有一个就是减速器 ， 三合一总成离不开减速器 。 总体来讲 ， 我们现在已经拥有了多种高速减速器样机和产品 ， 但是减速器方面还有很多的事情要做 ， 特别是关键零部件 。


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