左超:滑板底盘对电驱系统的需求和挑战

NE时代新能源

阅读 1448    更新于2022-09-30 13:30:00

2022年9月21-22日,由NE时代主办,巨力自动化总冠名,巨一动力、中车时代电气、华域电动、上海电驱动战略合作,华为数字能源、智新科技生态合作的“2022(第二届)全球xEV驱动系统技术暨产业大会”在上海嘉定圆满召开。

在22日的分论坛上,左超分享了滑板底盘对电驱系统的需求和挑战。全新的滑板底盘通过上下车体的分离技术可以支撑百变车身,将对整套电池和电驱甚至热管理系统以及未来的自动驾驶系统进行适度集成。围绕最终实现滑板底盘的舒适性、多功能性、便捷性、低成本性,整个产业链的需求都将被带动起来。

以下为现场实录:

感谢大家来参加这个会议,也感谢NE时代给我们提供这个讲台。由于某些原因,本次演讲以我个人名义进行。今天我讲的题目是滑板底盘,这是一个火热的话题,这次论坛上我注意到一个现象,大家都在说做电驱苦,内卷严重,这是事实,但是我们能不能动动脑筋,发现新的赛道和创新点。比如说昨天ZF发布的一级减速器做到速比为10,大家觉得这个很难拼了。但是如果换一个路线,不同的电动化体系,会不会带来新的机遇呢?我后面的讲解可能会和业内大咖们的观点有一些唱反调,请大家包容。实际上是从另外一个维度来考虑问题。

我是比较跨界的,我是化学出身做材料做动力电池,后来做到整个三电。现在我又是在一家材料巨头做这方面的工作。从我这十几年在新能源汽车行业特别是动力系统的经验来看,要做好这件事情,除了要从结构设计、功能上做新的设计,很多创新突破点都来自于上游材料的更新和革命,这才是真正推动快速发展实现工程化和落地的关键。我一段经历是做滑板底盘的,我在美国一家初创公司做了滑板底盘,后来又在本土的悠跑科技公司, 大家看到的广为宣传的样车就是我和初创技术团队的伙伴们做的。说一下背景,为什么要考虑滑板底盘,过去这些年整个电动汽车销量市场已经明显起来了,这是不可否认的,这些大公司和国际巨头都承认要向电动化转型。而且我们注意到产品上有哪些变化,比如尼桑的第一代Leaf和蔚来去年发布的ET7对比,无论是行驶里程还是功率这些硬性指标都增长了四五倍之多,这是一个趋势吗?我们可以看到过去这些年无论是行驶里程、功率还是能量密度、加速性能,都是明显提升。但是又有一个新问题,这是我们追求的吗?大家知道中国的高速公路现在限速还是120、130,堆电机功率,搞军备竞赛,有意思吗?做到最后卷得一发不可收拾。我们要想一想怎么改变这一切。

我们把这些年电动汽车的演化做了图,三个方向,第一,纵向的,电子电气包括智能驾驶的演化。X和Y轴是平台架构和动力系统的变化,包括从传统油改电平台到现在电车专有平台的演化,动力方向上开始以分立式器件到现在集中式驱动为主的形态,后面是集中控制分布驱动为主的形式,基本上趋势是比较明显的。我们自然而然地得出下一代电动车很大几率会在一个新的平台架构上做。我和我们团队认为是滑板底盘。比如说拿电池包为例,以前的油改电车就是土字型的电池包,到了Model X为代表的,放在地板上的电池包。到了卡诺这些初创公司,他们提出滑板底盘的概念,电池包就集成在底盘中,还把电机、电控都放在底盘。只要有一个底盘,安一个座位,把方向盘的转向柱伸出来,就可以当成一辆车驾驶。有什么好处呢?第一,车内布置包括座椅可以随便调整,随便排布,看起来容易,但实际上很难。我们需要非常光滑的底盘平面,不能有突出的设备。比如电机、减速器、电池放在这里,就会鼓起一个包。第二,驾驶员的位置是可以随着设计的需求放前面、后面的,高位、低位都可以做。第三,这是上下车体分离技术,你可以买一辆底盘多个车身,用它实现不同的工作场景或者生活场景下的应用。第四这个是通用最早提出的概念,一个底盘上通过改变轴距、轮间距,适应不同的车型,快速开发。这个基础上滑板底盘有非常好的地方,也是未来的趋势。

这是几家初创公司,其中以Rivian最为著名,传说苹果公司也在做滑板底盘方案,他们带来的变革是多方面的,车辆设计到生产到商业模式,车辆设计同一个底盘不同车身,生产方式可以以一个中央工厂只做滑板底盘,上车身各个地方根据各个地方市场的爱好做不同车身,满足当地消费者的需求。下面是丰田提出的以滑板底盘的形式换不同车身实现生活空间、商业空间的可移动化,这块是很有市场的。

但是什么才是滑板底盘,首先是上下车体分离符合软硬件解耦,而且是要把整套电驱动系统,包括电池和电驱甚至热管理系统以及未来的自动驾驶系统,只要是重要的系统建议都放在这个底盘上。而且是车规级的,AGV小车也很低矮,但不是滑板底盘。滑板底盘未来可能大有前景,它对整个动力系统特别是电驱有哪些要求呢?比如说灵活扩展的架构及带宽,还有整个设计要考虑到整车的布置,现在电驱的设计和其他部件息息相关,毕竟我们要在这么低矮、扁平的底盘上做这个事情。还有适合的集成度、高的能量使用效率、通盘考虑热管理的方式。

我展开一下说,做滑板底盘需要什么样的驱动技术,电机技术这块传统永磁同步或者异步电机创新不多,轮毂电机前几年火过,还有盘式电机也曾火过,它们与滑板底盘是天然吻合的,但是很不幸其中一些技术因为工程化和产业化的原因,离真正应用还有比较大的距离。我们把可能的驱动形式排除了,像轮边和中央集成的方式可以实现。比如中间那个单电池中置,这个肯定不合适,我们好不容易把底盘空间留出来了,中间再鼓包,浪费了,显然不合适。我们要考虑到具体要做滑板底盘动力需要哪些限制性条件,把这些可能的边界找出来。这是后驱的,很复杂,如果做四驱,考虑的因素更多。我们提出一个底盘做不同车型或者做一个平台做不同应用,要用架构分析的方法,哪些是必须有的,那些是可选项,我们做了一个划分,同一个底盘平台接口是一致的,水电热一致。可能做差异化的,功率、扭矩不同,我可以在电机的长度上做文章。还有一些专属部分,各个厂家根据自己车型的定位和特殊的功能做。要不要上800V系统,这个可以考虑。要不要做移动充电站做双向充电,也可以考虑。还有一些更激进的冷却方案,比如说浸没式冷却要不要上,这个就是见仁见智的。这是一个高压架构简图,目前的思路中间是CTC、CTM的形式布置电芯,前面蓝色部分就是冷却模块,后面就是OBC、DCDC这些。底盘虽大但是真正动手干起来就发现滑板底盘还是需要依靠高超的整合设计及工艺的,否则就安排不下,做不到平整、低矮的地板平面。怎么安排电驱是非常重要的,比如对其他舱室是不是有侵入,电驱、减速器可以不放在舱室里面,但是电子器件、电池希望用IP69这种防护来保护,以舱室的形式形成整体保护。还有管路、线束的布置,很可能影响到整体对电池盒的设计,前后驱至少4根高压线,2根冷却水管,进出舱室,对密封性是很大的挑战,做起来很不容易。而且电驱系统本身设计会对上车底盘造型设计有一些影响。集中储能、分布式驱动,像DCDC我们考虑到要做双DCDC,一方面现在车上功能越来越多,智能化行驶耗电量很大,特别是超级计算机自动驾驶需要功率几百瓦,还有散热,最主要的就是冗余性,要把这个考虑进去。真正布置起来非常难。

具体怎么布置,一个有效的方法就是做集成化,各个部件做集成。三合一到七合一、八合一,现在可以做到单片控制双电机,已经非常厉害了。还有功率电子元器件实现不同的功能,给电池包加热,这个功能也实现了。但是是不是越高越好,就像游戏卡带来一个108合1,我不这么想。我们要考虑到滑板底盘最大特点就是紧凑、低矮,如果把过多的放进去,可能对底盘造型等都会形成比较大的影响。以后驱为例,前驱要放前端冷却模块,已经空间挤得很厉害了,后驱主要是高度的限制,但是不幸的是我们想实现平展的地板,这种要求更严,上面这些都不满足。所以初期是采取了自制电驱系统方案,尽量不要太高,还有我们尽量采用同轴输出,否则x方向也会拉升长度,对布置也有干涉。我们建议适当化的集成,而不是无止境的高度集成,我们更倾向于以模块功能为单位进行集成,而不是拘泥于包装形式的集成。比如三个圆代表电驱,动力系统、电推进系统,一个一个到底是装进大盒子、小盒子还是中盒子,中盒子有两个,怎么放,整个电驱动行业各个厂家可以灵活发挥,避免同质化竞争和内卷,大家会有不同的解决方案,总体需求在不同盒子下进行布置。我们有比较大的底盘,我们本身就是做一个大盒子,可以实现比较好的机械保护、IP保护,对里面盒子的设计会简化,机械振动、密封要求。滑板底盘这个概念上我们推荐的是做适度集成。前期已经发展起来的高度集成的概念和技术仍然是有用的,而且能进一步发展。

这里展示的是目前落地的一些方案,比如电机建议为了降低Z轴高度做了一个非常低矮的328,OD215,我们把它的控制器移到侧面去了。另外同轴本身就降低Z轴上的高度,我们虽然不是800V系统,但是考虑到减少控制器体积用了碳化硅,成本上会增加一些,但是会带来布置上的优势。电机本身性能不算出众,但是考虑到是自主开发的,还是可以接受。另一方面也是好事,我们当时设计的指标还是比较高的,后来发现国内厂家做得有更激进更突出的,这对整个产业链是好事,欢迎大家一起合作把这个事情做成。冷却这块以油冷为主,我们要把空调放进底盘,考虑到最佳的能量化包括未来电子控制单元,高发热量、高功率的超级计算机也要放进去,也要做冷却。我们考虑了大概的冷却需求以及电驱这块最大的功率需求,油冷是比较符合要求的,还采取了定子端部浇淋,搅油冷却加润滑的设计。

最后谈一下我们的一些思考,对电动车的发展在自制以及外购之间一直是一个难题,像比亚迪这样的强者是全面自研自制,像特斯拉这样的电芯搞不定,还是要买。对于新造车势力来说,滑板底盘这么好为什么这些造车厂还是没有大规模量产呢?他们可能有自己全栈研发的能力,但是对于工业化这块把握不到位,放在中国这个环境下有没有必要把这些量产的事情都自己搞定,显然没有这个必要。滑板底盘对整个产业链都是一个好机会,可以把整个产业链的需求都带动起来,以后滑板底盘公司Tire0.5或者传统主机厂甚至材料公司都需要紧密合作,围绕最终实现滑板底盘的舒适性、多功能性、便捷性、低成本性一起做一些工作。我们还要解决一些问题,比如说电芯怎么固定,这么大的滑板底盘怎么密封、导热、防腐,都是很现实的问题,需要零部件厂和材料厂、主机厂一起合作解决。我为什么从滑板底盘公司出来以后到了材料公司,我发现这里可以把产业链看得更清楚,理得更顺,希望大家有兴趣的和我们一起合作,一起把滑板底盘在中国的大规模量产真正推动起来。

谢谢。

总共0条评论

轨  迹 

上海恩翌信息科技有限公司

+  关注  已关注

NE时代是应时代而生的汽车产业服务平台,以新能源为载体,以智能化、网联化为延伸,立体构建集媒体资讯、数据研究、...

文章数

3270

官网:https://ne-time.cn/

客服:18817750862

地址:上海市普陀区中山北路1777号飞洲时代大厦22楼2209室

NE原创
NE资讯
智车引擎
NE数据
NE活动

快讯

欢迎关注我们!

版权所有  :上海恩翌信息科技有限公司

联  系   人 :NE时代 Rela

联系电话 :159-0182-4655

备案许可号 :沪ICP备17041240号-4