WNEVC 2021 | 精进电动余平：基于不同应用场景的先进电驱动系统开发

2021年9月15-17日，由中国科学技术协会、海南省人民政府、科技部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局共同主办的第三届世界新能源汽车大会(WNEVC 2021)在海南国际会展中心举行。会议以“全面推进市场化，加快跨行业融合，携手实现碳中和”为主题，邀请了来自世界各地的产学研各界代表共同探讨。金靖电气创始人、董事长、CEO、总工程师于平在9月16日上午举行的“新能源汽车电驱动技术”主题峰会上发表了精彩演讲。以下是现场演讲实录:大家好，感谢来到这个会场。今天我给大家做一个基于不同应用场景的先进电驱动系统发展报告。这个题目是大会主办方直接给我的。围绕这个话题我做了一些思考。的确，这个话题在目前还是很有意义的，因为我们的新能源汽车电驱动正在逐步普及，进入各种应用和场景。今天，我想与你分享我们的经验。首先，不同场景的应用在电驱动系统的特性上有很大的差异。一个非常令人兴奋的事情是，电驱动系统迅速普及到几乎所有的车辆应用，对特效的要求也有了显著的不同。首先是乘用车，我们可以看到一般的应用场景都是城市中熟悉的高速组合，以及高性能场景和“高容量”场景，逐渐产生很多需求；同时，商用车也是新能源普及的重要领域。乘用车包括公交是主力，还有团体和旅游用车，和公交相比有不同的应用需求。卡车方面，微卡和轻卡是长期参与的领域，对电驱动系统也有很多不同的要求。首先，我们来介绍一下高端乘用车对集成电驱动系统的需求。刚才嘉宾介绍了融合的特点。我们面对的是全球市场和高端市场。目前出货量达到50%甚至60%，出口比例在40%以上。首先是权力。可以看到，主传动要求200 kW以上，高半轴输出扭矩4500Nm以上，对差速等等提出了完全不同的要求，能力要求很强。第二是效率，系统最高效率基本在94%，近期最好水平可以达到95%以上，一点一点把损耗挤出系统；同时，低负荷条件下的循环效率目前可以达到90%以上。目前碳化硅新技术在国际主要测试条件下可以走向91%的数字，我们今年的新产品在大功率段可以达到91%以上的效率。第三是噪音。我们希望声压级不超过80分贝，在低速和部分负荷情况下进一步降低噪音，尤其是整车风噪和行驶噪音比较低的情况下。同时希望噪音分散，电机和转速表不要有叠加噪音，对使用体验非常不利。第四是功能安全，包括网络信息安全、多重备份和冗余设计。其次，介绍了高性能乘用车场景对电驱动的要求。这种车百公里加速时间2-4秒，四驱全驱动力500 kW以上，最高时速可达200km/h以上，部分车可达300 km/h以上，这就需要很高的轴输出，基本在1500rpm以上，甚至在300km/h的水平达到2400-2500rpm，对更高级别的车要求更高。尤其是大容量车辆，比如SUV，越野车等。，这些车的总输出扭矩达到5000-8000Nm，应该是安全的。在各种地形中，需要管理差速，例如差速锁或限滑差速器。这些是安全要求。在传统工艺中，你可以看到和听到这些产品，现在它们正逐渐电子化和电气化，并集成到电驱动系统中。另外，对拖车爬坡也有要求。在这种条件下，最高功率点的持续功率需要达到峰值功率的60 ~ 65%以上。另一个具有挑战性的场景是越野场景。很多电动车卖的不仅仅是速度和加速度，还有通过性和越野能力。在这种情况下，需要高扭矩，传统的二锁和三锁必须集成到电驱动系统中。这些产品需要通过创新来制造，而且要做得非常安全。和以前不同的是，所有产品都要安全待机。围绕这些高端产品，我们开发了全系列的电驱动总成产品，做了2000Nm的前驱三合一、3000Nm的前驱三合一、后驱三合一。此外，我们还在展厅推出了250 kW和5000系列集成碳化硅控制器triad驱动系统和8000Nm系统。尤其是高速车辆，当输出转速达到2200-2500转，甚至是大扭矩车辆，加速时间需要达到2秒或3秒时，变速器是一个不错的选择。随着定速比被推得越来越高，大扭矩、高转速条件下的应用场景也逐渐展现出来。精密电气研发的4000Nm/200kW三合一纯电驱动总成，电机本体采用的八层导体绕组，可达到国际领先水平，电机最高效率达到97.5%。冷却方式为油水复合冷却，水冷+油冷是应对持续扭矩最有效的方式。水冷就是给电机和减速机带一个水套。油冷却可分为被动油冷却，即通过飞溅和重力回流进行油冷却；或者用油泵进行主动油冷却。这个200kW的总成可以通过飞溅和重力供给以及回流设计实现被动油冷，当然也可以实现主动油冷。目前超过北美各大SUV和皮卡以及国内部分高端应用的要求。同时，内置技术IAS放在这里，使高频噪音非常低。基本上，在豪华车领域，我们的客户不需要使用任何外部封装，就能保证50%的峰值功率和最高时速的续航能力。此次在展台区推出新一代6000Nm/250kW碳化硅三合一纯电驱动总成，输出扭矩覆盖4500-6500Nm。采用了主动油冷技术，重新引入了油泵，增加了四驱的辅助应用。此外还引入了专利电磁差速锁，可以保证高通过性、高爬坡度、高拖距的安全性。所有的电气控制都集成在变频器和控制器中，一个控制器实现所有的机械零部件。最后，我想说一下商用车的电驱动系统。我们公司60%左右的产值在乘用车，在商用车领域一直保持在30%-40%。首先，小型电动卡车是城市终端配送的中坚力量，占新能源专用车的一半以上。新型三合一电动整体桥正在进入市场，在负载过载不严重的情况下，电动整体桥不需要很重，可以用在电动桥上。目前有相对领先的企业将控制器集成在桥上，使控制器满足耐久性、颠簸、震动五年的要求。另外，高转速单减速的中央传动也是一个长期项目，可以布置更多的电机和更大的功率，不受桥梁重力和荷载的限制，所以动力更大，所以三分之一的市场仍然维持高转速单减速的中央传动方案。电动轻卡是另一个重点领域，我们国家的电气化在这个领域取得了重要的成就，这个趋势也是如此。随着直驱的普及，特别是今年铜铝涨价，包括轻卡的整顿，重量和成本都成了问题。我们公司很快推出了高速单减，减重42%，在轻卡领域的份额从20%突破到将近一半，就是因为创新性的将直接驱动加入了三合一系统。目前不会完全忽略混合动力重卡的要求，因为随着充电技术的发展，混合动力重卡是一种解决方案。电动公交车的电驱动也在向集成化发展。比如原来的直驱2000Nm，通过2000Nm的单级减速输出，基本可以实现40%的轻量化，尤其是电机的有效材料可以降低到60%以上，对客户非常有利。功耗方面，虽然减速器的损耗由减速承担，但电机的效率大大提高，CCBC的总功耗降低了2%左右。最后是双速驱动系统。双速驱动系统真正的竞争优势是5000-7000Nm，我们可以做到6500Nm的扭矩，将成为中国卡旅客车市场的主力。谢谢大家。2021年9月15-17日，由中国科学技术协会、海南省人民政府、科技部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局共同主办的第三届世界新能源汽车大会(WNEVC 2021)在海南国际会展中心举行。会议以“全面推进市场化，加快跨行业融合，携手实现碳中和”为主题，邀请了来自世界各地的产学研各界代表共同探讨。金靖电气创始人、董事长、首席执行官兼总工程师于平在“电力驱动技术为新引擎……gy车辆”9月16日上午举行。以下是现场演讲实录:大家好，感谢来到这个会场。今天我给大家做一个基于不同应用场景的先进电驱动系统发展报告。这个题目是大会主办方直接给我的。围绕这个话题我做了一些思考。的确，这个话题在目前还是很有意义的，因为我们的新能源汽车电驱动正在逐步普及，进入各种应用和场景。今天，我想与你分享我们的经验。首先，不同场景的应用在电驱动系统的特性上有很大的差异。一个非常令人兴奋的事情是，电驱动系统迅速普及到几乎所有的车辆应用，对特效的要求也有了显著的不同。首先是乘用车，我们可以看到一般的应用场景都是城市中熟悉的高速组合，以及高性能场景和“高容量”场景，逐渐产生很多需求；同时，商用车也是新能源普及的重要领域。乘用车包括公交是主力，还有团体和旅游用车，和公交相比有不同的应用需求。卡车方面，微卡和轻卡是长期参与的领域，对电驱动系统也有很多不同的要求。首先，我们来介绍一下高端乘用车对集成电驱动系统的需求。刚才嘉宾介绍了融合的特点。我们面对的是全球市场和高端市场。目前出货量达到50%甚至60%，出口比例在40%以上。首先是权力。可以看到，主传动要求200 kW以上，高半轴输出扭矩4500Nm以上，对差速等等提出了完全不同的要求，能力要求很强。第二是效率，系统最高效率基本在94%，近期最好水平可以达到95%以上，一点一点把损耗挤出系统；同时，低负荷条件下的循环效率目前可以达到90%以上。目前碳化硅新技术在国际主要测试条件下可以走向91%的数字，我们今年的新产品在大功率段可以达到91%以上的效率。第三是噪音。我们希望声压级不超过80分贝，在低速和部分负荷情况下进一步降低噪音，尤其是整车风噪和行驶噪音比较低的情况下。同时希望噪音分散，电机和转速表不要有叠加噪音，对使用体验非常不利。第四是功能安全，包括网络信息安全、多重备份和冗余设计。其次，介绍了高性能乘用车场景对电驱动的要求。这种车百公里加速时间2-4秒，四驱全驱动力500 kW以上，最高时速可达200km/h以上，部分车可达300 km/h以上，这就需要很高的轴输出，基本在1500rpm以上，甚至在300km/h的水平达到2400-2500rpm，对更高级别的车要求更高。尤其是大容量车辆，比如SUV，越野车等。，这些车的总输出扭矩达到5000-8000Nm，应该是安全的。在各种地形中，需要管理差速，例如差速锁或限滑差速器。这些是安全要求。在传统工艺中，你可以看到和听到这些产品，现在它们正逐渐电子化和电气化，并集成到电驱动系统中。另外，对拖车爬坡也有要求。在这种条件下，最高功率点的持续功率需要达到峰值功率的60 ~ 65%以上。另一个具有挑战性的场景是越野场景。很多电动车卖的不仅仅是速度和加速度，还有通过性和越野能力。在这种情况下，需要高扭矩，传统的二锁和三锁必须集成到电驱动系统中。这些产品需要通过创新来制造，而且要做得非常安全。和以前不同的是，所有产品都要安全待机。围绕这些高端产品，我们开发了全系列的电驱动总成产品，做了2000Nm的前驱三合一、3000Nm的前驱三合一、后驱三合一。此外，我们还在展厅推出了250 kW和5000系列集成碳化硅控制器triad驱动系统和8000Nm系统。尤其是高速车辆，当输出转速达到2200-2500转，甚至是大扭矩车辆，加速时间需要达到2秒或3秒时，变速器是一个不错的选择。随着定速比被推得越来越高，大扭矩、高转速条件下的应用场景也逐渐展现出来。精密电气研发的4000Nm/200kW三合一纯电驱动总成，电机本体采用的八层导体绕组，可达到国际领先水平，电机最高效率达到97.5%。冷却方式为油水复合冷却，水冷+油冷是应对持续扭矩最有效的方式。水冷就是给电机和减速机带一个水套。油冷却可分为被动油冷却，即通过飞溅和重力回流进行油冷却；或者用油泵进行主动油冷却。这个200kW的总成可以通过飞溅和重力供给以及回流设计实现被动油冷，当然也可以实现主动油冷。目前超过北美各大SUV和皮卡以及国内部分高端应用的要求。同时，内置技术IAS放在这里，使高频噪音非常低。基本上，在豪华车领域，我们的客户不需要使用任何外部封装，就能保证50%的峰值功率和最高时速的续航能力。此次在展台区推出新一代6000Nm/250kW碳化硅三合一纯电驱动总成，输出扭矩覆盖4500-6500Nm。采用了主动油冷技术，重新引入了油泵，增加了四驱的辅助应用。此外还引入了专利电磁差速锁，可以保证高通过性、高爬坡度、高拖距的安全性。所有的电气控制都集成在变频器和控制器中，一个控制器实现所有的机械零部件。最后，我想说一下商用车的电驱动系统。我们公司60%左右的产值在乘用车，在商用车领域一直保持在30%-40%。首先，小型电动卡车是城市终端配送的中坚力量，占新能源专用车的一半以上。新型三合一电动整体桥正在进入市场，在负载过载不严重的情况下，电动整体桥不需要很重，可以用在电动桥上。目前有相对领先的企业将控制器集成在桥上，使控制器满足耐久性、颠簸、震动五年的要求。另外，高转速单减速的中央传动也是一个长期项目，可以布置更多的电机和更大的功率，不受桥梁重力和荷载的限制，所以动力更大，所以三分之一的市场仍然维持高转速单减速的中央传动方案。电动轻卡是另一个重点领域，我们国家的电气化在这个领域取得了重要的成就，这个趋势也是如此。随着直驱的普及，特别是今年铜铝涨价，包括轻卡的整顿，重量和成本都成了问题。我们公司很快推出了高速单减，减重42%，在轻卡领域的份额从20%突破到将近一半，就是因为创新性的将直接驱动加入了三合一系统。目前不会完全忽略混合动力重卡的要求，因为随着充电技术的发展，混合动力重卡是一种解决方案。电动公交车的电驱动也在向集成化发展。比如原来的直驱2000Nm，通过2000Nm的单级减速输出，基本可以实现40%的轻量化，尤其是电机的有效材料可以降低到60%以上，对客户非常有利。功耗方面，虽然减速器的损耗由减速承担，但电机的效率大大提高，CCBC的总功耗降低了2%左右。最后是双速驱动系统。双速驱动系统真正的竞争优势是5000-7000Nm，我们可以做到6500Nm的扭矩，将成为中国卡旅客车市场的主力。谢谢大家。

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