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采埃孚王岳:采埃孚电驱动系统集成技术解决方案

【王岳:采埃孚电驱动事业部亚太区系统集成中心负责人尊敬的各位同仁,大家好!前面两位嘉宾演讲中谈到很多关于集成式的电驱动系统,接下来我给大家分享一下采埃孚在这方面的经验和见解。

我的演讲主要是几个部分:

一、电动化的市场驱动力;

二、采埃孚电驱动系统方案做一个简单介绍。重点关注的是怎么把零部件,特别是跨领域机械、电动、控制的东西集成一个系统;

三、采埃孚电驱动系统集成方面的思维和大家切磋;

四、总结。

电动化的市场驱动

市场的声音很多,这是目前在市场上一些有重量级的业内人士对电动化的一些见解,比如知名的国际车企。谈到电动化离不开国内的整机厂,比如说比亚迪、吉利。总的来讲,电动化是大家共同认同的方向。但是这么多豪言壮语的背后意味着什么?电动化没错,接下来的问题是什么时候来。如果问业内的同仁,2023年纯电动车的产量有多少,我觉得没有一个人有准确的回答。这就是目前我们面临的不确定性。

你去大街上碰到一个普通人问他想买电动车吗?很多人会说没想好。实际上更多电动化的驱动力来自于政府。中国是全世界政策驱动力最大的市场,要降低二氧化碳排放量指标。另外,技术进步让汽车工业转型升级。这里面更多的意义来自于政策方面的导向,市场需求和政策导向的不一致也给业内的大家带来很大的挑战。

采埃孚电驱动系统方案

采埃孚通过自己的转型并购,到目前为止,能够给整车提供传统系统的方案,到底盘系统。加上收购天合公司,以后在安全和自动驾驶方面有独特的造诣,将来会有三个战略方向

第一,高效节能。提高电驱动比例。

第二,自动驾驶。这也是采埃孚的战略重点,我们也在探索怎么样给客户带来更多的增值。

第三,安全。怎么样通过提升现有的系统提升安全性,这是非常实际的。

这三个战略重点来讲,采埃孚必须在内部架构上有变化,内部有创新中心,给客户提供系统化的解决方案。

刚才讲节能减排,电驱动作为其中非常重要的一部分,是采埃孚战略的重心。电驱动事业部是采埃孚两年前做的事情,两年时间内可以看到相关的数据。到目前为止,电驱动事业部在五六千人规模。这里非常有意思的一点是对于研发的投入,整个采埃孚集团差不多20亿欧元,占到6.5%的年销售额。电驱动这块研发投入是很高的,要投身于电驱动业务需要大量的研发投入。

目前电驱动事业部有几个部分:

第一,电子系统。

第二,电驱动,核心是电机。

第三,车桥传动。在轿车的传动系统的事业部。从今年1月份开始变成电驱动事业部的一部分。这里面非常重要的原因是讲集成、讲三合一,电机、电控以及变速箱。车桥传动跟电驱动关联最大,在一定架构中发挥了作用。

第四,除了电驱动产品以外,还有一块人机交互,自动驾驶以后,这块比较有挑战的领域。

第五,除了相应的产品相关之外,还有独立的系统集成中心,为什么需要系统集成中心,稍候我会详细的跟大家解释。

第六,亚太区域跟几个业务单元并列放在架构里面,意味着亚太区域对于电驱动来讲是非常重要的市场,地位在全球的布局中非常重要的部分。

现在看到的图是电驱动和混动方面的思路,零部件层面可以集成变成一个混动模块,有非常好的变速箱,有对应的方案,会集成一个混合动力变速箱。从目前来看,采埃孚从关键零部件到系统集成提供完整的基础方案,无论是软件还是硬件。

从零部件到系统,混合动力方案,目前是第三代的混动变速箱,接下来即将推向市场的第四代会集成到变速箱,进一步减少接口的数量。

现在看到的是模块化电驱动桥,把电机、电控,驱动部件集成在在底盘系统中。

现在看到的这一页可以看到模块的桥有两种颜色,一个是灰色部分,一个是蓝色部分,灰色部分主要涉及到悬架和制动系统,这些零部件在传统的车型应用上是一个标准状态。再加上蓝色部件,我们驱动单元可以根据客户需求做定制。对于整车厂来讲,开发一个关键的车桥需要大量的研发投入,这一点对于新进入电动汽车领域的整车厂来讲有巨大的挑战。采埃孚可以提供比较完整的解决方案。我们给整车厂提供一揽子计划,有更多的新进入领域的整车厂需要这样的产品提供生产服务。

接下来把采埃孚目前在做的电驱动单元一些更加详细的介绍:

15ED35产品,产品型号怎么解读?15×10就是150千瓦,ED是电驱动,35×100是扭矩。这款产品今年下半年第一款车型即将批量上市。目前可以应用于前驱、中驱和后驱,同时提供ASM和PSM版本。

8ED21产品,简单从外形来看,相比于前面的15ED35,完整地把电机、电控、减速箱集成在里面,相比前一款产品来讲,最高转速16000转。目前在业内来讲,8ED21这样的高度集成产品对于驱动系统其他的零部件设计带来很多的挑战,稍候会详细讲。

另外,可以看到重量只有55公斤,非常有优势。冷却是非常重要的方面,对于这款产品来讲可以做到逆变器、定子水套与转子轴水冷。

现在看到的是电驱动方面的经验和各类,2008年开始第一款的混动电池在奔驰上应用,后面到奥迪的Q5、Q7,宝马X5。我们的混动模块、混动电机,包括电驱动桥今年下半年会看到车型上市。

电驱动集成的思路

电驱动系统集成化带来很多优势,比如说尺寸重量减少,降低成本,减少接口复杂度提高可靠性,平台化设计,降低整车开发费用和周期。但是有挑战,高转速带来NVH挑战,比如说冷却概念、轴承选择,EMC复杂性提高,跨零部件开发协同难度增加。

面对主机厂采埃孚有系统集成中心的架构,从系统设计到系统测试进行把关,企业从内部的子部件供应商,比如说减速箱、电机开发、电机控制器开发,这是一个多维度、全过程的管控和协调。

这一页把三合一放在一起去,挑战很多,比如说电机方面的挑战、机械方面的挑战。比如说冷却系统,对于性能的限制、可靠性的影响,寿命,以及EMC、NVH或者功能安全。没有办法把上面的话题逐一探讨,选了两个方面比较有代表性的:

第一、NVH。对于电驱动系统来讲,NVH有很多挑战,NVH问题是复杂化的,必须从开发初期做一些考量,比如说先期的一些建模,NVH的模拟分析,产品设计阶段去优化,最终通过试验验证,用一些额外的手段进行相应的防护等解决不同的问题。

现在看到的是一个简单的举例,比如说我们怎么解决减速时、电机和电机控制器重合区域的问题。比如说传统车加速正常的认知不断提高,电动车来讲,车辆加速,频率降低的情况怎么解决这个问题。

对于NVH的问题最后反映到整车,反映到无论是开车驾驶员还是乘员,我们必须要降低气隙间力的大小,优化结构动态特性。对于整车来讲也要做很多工作,系统供应商有很多的经验。NVH不多讲,系统工程思路是关键。我们的电驱动系统可以做很好,假如说电池到电驱动系统模块的高压线速连接有问题,同样会带来电驱动问题,很有可能整车厂或者电驱动模块不会关注的方面。

第二、电驱动系统功能安全。国际比较通用的ASIL分级,目前国内有相应的法规,趋势非常明显。功能安全要求会越来越高,高压系统如果做不到安全,整车的系统属性不完整的。目前从功能安全开发来讲,采埃孚所有的电驱动产品都能达到ASIL-C,后面可以实现ASIL-D,有一个挑战,怎么保障系统安全的情况下降低成本。

总结

第一、采埃孚可以提供完整从零部件到系统的电驱动解决方案。

第二、集成式电驱动系统是发展的趋势和方向,只有通过高度集成优化才可以实现更好的性能与成本水平。

第三、电驱动系统集成的核心是系统工程,从系统到子部件的开发必须要全过程多维度进行考量,从而形成性能与成本、开发时间与风险控制的最佳平衡。

我的演讲到这里结束,谢谢大家!

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