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电驱:激战集成化

文章来源:【互联网】 作者:【*】 点击:次 时间:2019/1/25 10:31:22

凭借着抢跑电动化的优势,中国电驱企业一度占据了中国电动汽车供应的绝大部分市场,然而随着市场的开放和深化,这种局面恐怕难以为继。

从中国电动汽车百人会论坛(2019)透露的讯息来看:国外零件部企业已经发力,并打算有针对地向中国市场提供电动汽车的高度集成的电驱方案,也就是我们俗称“三合一”或“多合一”电驱系统。

这一趋势与国内新能源车企、供应商的路径类似,毕竟集成化有轻量化、降低成本等多项好处。随着中国新能源汽车市场的更加开放,中外电驱技术将在集成化方向上展开激战。

1、为何是“三合一”电驱?

电驱动系统集成化发展已有时日,从分体式驱动单元、到简单的物理集成、再到多合一智能化集成和标准化平台发展。目前来看,行业处于物理集成向智能化集成过渡阶段。

电动汽车发展初期,不少车型电驱系统集成比较简单,电驱系统尺寸、重量、功率密度都不理想。这样背景下,高度集成一体化电驱系统呼之欲出。

目前比较主流的做法是将电机、控制器和减速器深度集成,形成“三合一”电驱系统。电机、控制器和减速器可以共用部分壳体,减少传动部件。这样做的好处:减轻系统重量、缩减系统尺寸,有效提升电驱系统功率密度。零部件数量减少后,系统整体耐用度大大提高,系统NVH值得到有效控制,降低了制造成本,也更有利于企业进行组装生产。

2、国内“三合一”电驱应用进行中

在国内来看,车企对“三合一”应用,要领先于零部件企业。车企中比较有代表性的企业是比亚迪,其自主研发并对外共享的“e”平台就是高度集成的电驱系统。

电驱:激战集成化

比亚迪“e平台”

比亚迪2018年开启了“33111”开放战略,其中两个“3”分别指电机、控制器和减速器“三合一”电驱平台和DC/DC,充电器和配电箱“三合一”的高压平台。

比亚迪的电驱系统和电池类似,以专供自家为主。比亚迪新能源汽车市场表现抢眼,其驱动电机的市场份额也非常高。根据工信部2017年数据显示,比亚迪以12.86万套驱动电机装机量市场排名第一。

与其电池业务一样,比亚迪也想要将电驱动业务“拆分”出去。“33111”战略是比亚迪对外技术转移的一个表现。此外,2018年4月,比亚迪还与长安汽车签署了研发电驱动系统的战略合作协议,研发重点便是“三合一”电驱系统,未来这套系统将供给长安部分车型进行装配。

零部件企业也在积极追踪这一技术趋势。国内零部件企业精进电动就在今年百人会论坛期间发布了基于OD220平台电机的“三合一”JJE-EDM3000F系统。精进电动董事长余平介绍,该系统将于2019年年底在精进电动上海嘉定基地、山东菏泽基地同步投产,预计短时间内年供货量达将达到20万套以上。

国内其他电驱动企业也在积极布局“三合一”或“多合一”电驱,比如大洋机电、方正电机等。这些零部件供应商将为车企提供一系列的解决方案,以精进电动的电机方案为例,其“三合一”系统中电机功率有230kW、160kW和90kW几种方案,可以灵活用于大、中、小型乘用车和轻型商业车。

3、国外企业摩拳擦掌

此外,国外零部件企业电动化研发重点也是高集成一体化的电驱系统。吉凯恩、采埃孚、大陆集团、舍弗勒等,都有自己的高集成电驱方案。

电驱:激战集成化

采埃孚mSTARS后悬架

百人会论坛上,采埃孚亚太总裁HolgerKlein表示,采埃孚2017年时就推出了名为mSTARS后悬架。这套系统中包含了一个150kW的电驱动EVD模块,该模块将电机、变速器、差速器以及功率电子模块,进行了整合,可以适用于纯电动,也可以适用于混合动力。

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左一:为吉凯恩计划2019推出的“三合一”电驱系统

百人会论坛上,吉凯恩集团电驱动系统总经理RainerLink介绍,吉凯恩更看好新能源汽车后桥驱动(P4)方案。他们也将为电机的后桥驱动提供包括集成一体化在内的多种电驱系统方案。上图中吉凯恩展示的“三合一”电驱系统,将电动机、逆变器和减速箱进行深度一体化封装。吉凯恩计划2019年将在上海的工厂中进行生产。吉凯恩计划自己研发电机与系统配套,以此更好的提高系统的性能。

电驱:激战集成化

大陆集团展示的“三合一”电驱方案

百人会论坛上,大陆集团动力总成事业部中国韩国区副总裁GregoireCuny透露,大陆新一代电驱系统将逆变器、减速器和电机“三合一”进行集成。这款产品2019年三季度将在天津生产。此外,大陆还计划将电子系统集成到变速器上,形成下一代“多合一”产品。

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舍弗勒电驱技术发展方向

舍弗勒集团大中华区电驱动事业部总裁龚玉用表示,舍弗勒目前考虑把类似于双离合器的概念用在三合一的转速箱里,在电机和减速箱间加双离合器,在换挡过程中做到没有动力中断的感觉。舍弗勒认为,这将是下一代电驱动发展方向。

4、发展高集成电驱仍存瓶颈

2019年,“三合一”电驱大概率将成为车企选配的主流方案,且国内企业在量上可能取得领先。尽管如此,国内企业在高集成化的电驱系统上仍有许多关键技术需要突破。

首先是系统如何散热的问题。由于集成程度大大提高,原有的部件结构发生很大的改变,传统水冷系统作用将大打折扣,这需要对系统水冷系统进行重新设计。需要使用难度更高的双面水冷技术,或者油冷技术。但双面水冷、油冷,都有很高技术壁垒,还需要企业去进一步攻关。

其次,是如何突破耐受高电压和大电流的高功率半导体器件技术问题。IGBT是实现双面水冷的关键,国内企业如比亚迪、中车集团也已经实现相关产品的量产,但在耐受性上仍与国外技术有着一定差别。同时随着对电驱动系统功率密度要求的提升,IGBT技术面临着自己的瓶颈,下一代碳化硅材料,或是其他具有更高耐受导体材料在国内仍需大规模产业化投入。

减速器、高速轴承等传统机械集成问题,也将困扰国内企业。目前主流的单减速器方案,高速性能并不理想,电动汽车极限驾驶体验一般,将单档减速器进一步复杂化,添加扭矩更大的档位方案呼声日益强烈。但进一步复杂化减速器,意味着电动汽车将向着国外企业擅长变速箱、机械集成技术衍生。国内企业竞争压力将剧增。

最后还有一个问题就是,国产高集成电驱的可靠性仍有待验证。由于系统高度集成,如果其中一个部件出现问题,那么可能整个系统都将需要更换。相较于国外老牌零部件企业,国内企业想要以质取胜并不容易。

总之,这次围绕高集成化电驱的中外技术交锋将是对中国电动汽车“换道先行”战略的一次检验。谁真正掌握电动汽车核心技术,赢得优势,值得期待。

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