森萨塔肖华宇:森萨塔科技在汽车动力系统电动化领域的创新和应用

NE时代新能源

阅读 1862    更新于2022-09-30 13:37:00

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,森萨塔科技新能源汽车事业部产品市场经理肖华宇分享的是森萨塔科技在汽车动力系统电动化领域的创新和应用。针对未来的电机转子位置探测传感器更高效、更支持高转速,而且耐油的需求,森萨塔给出不同于旋变的解决方案,电机转子位置传感器(EDP)。

以下为现场实录:

感谢各位同仁参会。我们今天跟大家分享我们森萨塔在汽车动力系统中电动化领域的创新应用。主要是关于电驱动系统上的产品和产品竞争力的展示。

我分为四个部分,首先是公司简介,第二是对现在产品应用实际经验以及优势的介绍,第三是未来前瞻性的开发的说明,第四是做一个简单的互动,了解大家对我们产品未来有什么需求,或者对现在的产品有什么疑问。

首先是公司介绍。我们公司森萨塔是一家总部在美国的公司,21年年销售收入38亿美元,美国纽交所上市,同时在13个国家运营地区进行分布,拥有21000名员工。公司成立于1916年,也是一家百年老企业。产品最开始广泛应用于家电、航空等领域,阿波罗计划中也有搭载我们的产品。我们1992年正式进入中国,10年研发中心落户于常州,2021年开始逐渐有新能源产品正式量产。

我们在中国主要有三个地点。首先森萨塔上海是亚洲区域总部,主体承接我们在包括韩国、日本、印度、马来西亚等亚太地区的业务。森萨塔常州是亚太研发中心,具备完整的自主研发能力。森萨塔宝应坐落于扬州,是新能源产品以及工业产品的生产基地。

森萨塔产品的应用领域十分广泛。在商务飞机、汽车、暖通空调、船只、工业建筑车辆以及家庭产品,都有可以看到森萨塔产品的身影。

接着是新能源电驱动系统中的森萨塔产品介绍。首先是DHT和两速电机中应用的油箱压力传感器,主要用于换档模块中的压力监测。第二是转子位置的传感器。第三是为了应对未来油冷化高速化的趋势,电机需要设计油冷回路,为此,需要对电机内对温度和压力需要进行实时检控,所以我们会提供机油温度压力传感器。第四,因为高压化的技术趋势,可能需要把电驱动中的电压从400提升到800V,Boost电路中可能会用到我们高压直流接触器,这块我们已经有成熟的解决方案。除此以外,针对新能源车,我们在热泵、电池中还有温度压力传感器、高压直流熔断器、电流传感器方案的提供。

我们看电机转子位置传感器(EDP)。前面提到了我们对未来电机传感器的需求,我们希望未来的电机转子位置探测传感器更高效、更支持高转速,而且耐油。相信我们的EDP产品就是未来的一个解决方案。

产品沿革。首先森萨塔EDP全球团队17年正式组建,而且我们和潜在芯片供应商一起共同开发了这款芯片,确定产品应用与验证方法。2020年在中国本土培育了产品研发能力,在常州进行产品的全系列验证和开发,并且除了支持亚太业务之外,会支持包括北美、欧洲的电涡流传感器的开发业务,2020年森萨塔拿到了第一个量产项目,并且该项目在2021年正式投产,应用于吉利混动车型。2022年,森萨塔EDP业务在全球有爆发式的增长。除了国内客户,拿到了欧洲主流客户,比如Stellantis和大众的定点,同时在戴姆勒YASA电机上也得到了应用,而且拿到了定点,现在也在开发中。

产品原理。左边的是产品外形图,最主要是分为四个部分。一个是目标轮,类似于现在用的旋变转子。第二第三是壳体和环氧,做产品封装,确保产品在变速箱和电机中正常使用,不受高温与冷却油影响。最后核心部分是电路板,最主要的一个是定制芯片,第二是我们设计的线圈。芯片有两个功能,一个能自己激励产生一个稳定的磁场,当感应磁场发生变化时,芯片还有一个功能,就是对输出信号解调包络线,是自带激励和解码的,对整体系统来说也有个简化和缩短开发周期的功能。我们产品直接输出的是模拟的Sin/Cos的信号,对信号输出鲁棒性能和信噪比非常高。当目标轮转动到特定的位置时,接收线圈接收到感应磁场,强度会变化,通过这样的方式判断它的位置,进而对电机的转子位置进行判别。

我们的产品除了具备常规的旋变功能外,自己还具有解码的功能,所以相当于集成了一部分的RDC的功能,同时因为带有自激励功能,电驱动系统中也无需额外的激励电路。而且因为旋变常规工作频率在10kHz左右,但我们采样频率在2-5MHz,产品采样频率相对旋变来说更高,所以分辨率更高,我们产品会有一个更高的产品精度,通过实验台架中与编码器的位置进行对比可以测试到它的精度,最高可以达到0.5个电角度,相对常规旋变,有2倍左右的提升。之前大众项目中,他们提到说因为我们产品有了更高的精度,可以有效提升系统效率。同时高端电机开发越来越重视NVH和驾驶平顺性,更高的精度,有利于客户优化电控软件,同时提升驾驶平顺性,提升电机的总体竞争力。因此,他们直接应用了这款电涡流传感器。所以我们说,至少在欧洲,通过电涡流的传感器替代旋变这样一个趋势,是非常明显的。除了Stellantis和大众,包括宝马,戴姆勒等主流OEM都在从旋变向EDP进行转换。此外,未来电驱动系统的电压会更高,从400V平台提升到800V平台,对EMC的要求其实也是越来越高的,在信号输入端,EDP工作频率是2-5MHz,而输出端的信号频率是直接基于转速的正余弦信号,只有1000Hz左右,因此,无论是进口端还是出口端,EDP信号被IGBT干扰的概率都非常低。因此,我们的抗干扰能力也是非常强的,即使针对单体,也能满足Class 4的EMC等级要求。

第三,未来因为汽车要增加更多智能化的功能,增加无人驾驶的需求,所以功能安全设计要求也更高。产品开发初期,我们做芯片功能定义时,就要求芯片必须满足ASIL-C,如果客户对功能安全有更高需求,也可以通过双芯片冗余实现功能安全等级达到D。这样的情况下,即使一套芯片发生了问题,车辆也可以正常运行,而且能保证乘员把车安全驾驶到4S店进行诊断和维修,这样对整车运行的安全性是一个极大的提升。

第四,电车有非常大的成本压力,也不断提降本增效,但实际来看,我们更主要一个落脚点是放在降本上,相对于传统旋变,EDP的结构是比较简单的,系统设计相对于旋变也更简便。对整个系统而言,EDP的功能集成度更高,对它可以节省电驱动系统的激励返回电路以及解码的电路,所以系统成本更低。而且在中国团队努力下,今年基本达成了EDP的成本和旋变成本的平价。相比常用的52mm的旋变,我们的产品价格跟旋变基本一致。而且因为产品特殊结构,直径越大,相对旋变的成本的节省更明显。所以有越来越多的客户愿意考虑用EDP产品替代现在的利用旋变的平台,甚至开发平台就会直接考虑使用我们的产品。第五,基于轻量化,我们产品相对于旋变这种传统的机械结构,使用硅钢片的堆叠,更多是使用了树脂材料替代原来的金属,重量降低可以达到50%甚至以上。

产品常用形式。对大轴径混动系统,我们往往会跟客户推荐半圆穿轴方案,能更容易实现轻量化、低成本。对纯电系统,我们通常会推荐整圆的方式,分为两种,一种是穿轴整圆式,主要是应用于旋变的替代。但欧洲现在更多客户更希望用的是轴端的方式,可以把传感器集成一部分的端盖功能,具体来说就是会在传感器本体上增加密封圈,这样传感器就可以放在轴端,作为一个电机的端盖使用,同时注塑件上可以自开模接插件,把内部的信号直接传递给外部,接到电机控制器端,节省穿缸接插件的使用,也可以降低使用成本。

接着总结一下森萨塔EDP相较于旋变或者友商的优势。森萨塔EDP首先精度能达到正负0.5个电角度,相对常规的旋变和其他公司产品,都有相对的优势。最主要是我们的产品策略,中国本土为中国本土而服务,中国本土我们有完整的设计和供应链,除了芯片,都可以利用国内供应商支持我们完成本土开发。而且在本土有开发团队,无论应用中有任何问题,都可以快速响应解决。如果产生售后问题,也可以及时到现场现地现用解决市场中的的问题。这对我们进行产品快速迭代、提升电机的竞争力,也是会有帮助的。第三,森萨塔EDP已经具备了量产能力,去年10月份正式拿到了客户的PPAP,而且到现在为止,依然保持着0PPM。此外,EDP作为森萨塔电驱动领域中非常重要的一个产品,在国内的产能规划也非常积极,目前我们已经有了进行投资增产的计划,明年产能可能会提升到现在的3倍。以满足中国新能源市场的蓬勃发展。

此外,森萨塔中国团队也在针对EDP未来的使用前景进行前瞻性的一些研究。随着电机高速化需求越来越明显,而且高电压,也导致了一个非常严重的问题,就是轴承轴电流腐蚀。为了解决这个问题,我们通常会选用陶瓷球轴承。相对于常规轴承,它的成本会有好几倍甚至十倍的增长。基于这样的状态,我们进行了前期研究,发现当轴承发生了磨损以后,轴向的跳动幅度会比常规的运行状态有明显的提升,基于这样的现象,我们认为EDP可以对电机运行状态进行监控,并且对轴承磨损状态进行阈值设定,到了需要维护保养节点,我们可以把信号输送给MCU,做进一步的判断,看是否需要提醒用户把车辆开到4S店进行维护,这样可以及时更换轴承,避免电驱动系统造成损坏,同时可以提升乘员安全性,避免导致功率输出中断而抛锚,甚至高速公路上造成失速。这样对整车来说,对于提升安全性和产品竞争力,都会很有帮助。

我们现在也在进行一个预研。轴承磨损情况和信号到底通过一个怎样的方式进行物理拟合?这块我们在国外部分控股了一家做工业诊断的公司,在做这方面的研究,同时我们参会也是想在国内寻找一个电驱动的合作伙伴,共同开发这样一款产品。此外,我们也在进行前期研究,包括对运行状态监控以后,如何对电机做数字孪生,随时根据电机运行状态判断使用寿命,对它需要维护的时间、使用状况进行预测和判断,对下一代电机产品的迭代,提供大数据的支持。感谢大家!

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