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全面电动化加速 软硬结合加速推进电驱动智能化

2021-07-27 11:19:30    来源: 中国汽车报

7月8日,第十三届国际汽车变速器及驱动技术研讨会(TMC 2021)在沪开幕。这是在《节能与新能源技术路线图2.0》(以下简称《技术路线图2.0》)发布9个月、《新能源汽车产业发展规划(2021~2035年》印发8个月后,驱动与传动领域的首个行业性大会。而在我国提出碳达峰、碳中和目标的背景下,驱动电机及传动、控制系统作为节能与新能源汽车的核心零部件,其发展方向与市场趋势成为了业界关注的热点。TMC 2021同期召开了60场核心技术演讲及2场热点问题高层互动论坛,近80家知名动力总成、零部件企业携最新技术及产品参与展出,1000多位来自整车、变速器及驱动总成、零部件和工程咨询等领域的专业人士参会。

驱动电机及控制系统是全面电动化的关键

汽车的电动化进程不断加快,而全面电动化首先是驱动系统的电动化,驱动电机及其控制系统作为各类新能源汽车的核心零部件,是整车实现机械能与电能转换的关键。

中国汽车工程学会副秘书长张旭明在TMC 2021上指出:“得益于我国良好的电机工业基础和丰富的稀土资源,驱动电机系统在全球资源限制条件下具有比较明显的优势;更有赖于过去10多年在研发和产业化上的坚持,我国在高集成度三合一/多合一电驱动总成、电驱动系统NVH性能提升、高效高速驱动电机技术及核心零部件、高效高密度电机控制器技术、高速减速器、轮毂电机等方面取得了长足进步。”

电力驱动是汽车能源和驱动系统的技术变革,引领全球汽车产业向新能源汽车方向转型升级,也成为核心竞争能力的标志之一。同时,电力驱动还将引发汽车电子电气架构和智能控制系统的系统性变革。

张旭明表示,按照《技术路线图2.0》的愿景规划,到2035年,我国节能与新能源汽车将各占50%,而在节能汽车中,混合动力汽车将占100%,其市场前景十分广阔。我国汽车产业实现全面电动化、智能化转型的势头迅猛,正踏上由汽车大国向汽车强国转变的新征程。

国际汽车变速器及驱动技术研讨会“卓越贡献奖”颁奖活动在TMC 2021上举行,中国汽车工程学院常务副理事长兼秘书长张进华为葛安林颁奖,由吉林大学汽车工程学院院长、汽车仿真与控制国家重点实验室主任高振海代为领奖。据介绍,葛安林曾任吉林大学教授、博士生导师、传动中心主任、液力机械传动研究所所长,全国汽车学会传动学组组长、特聘专家,是我国自动变速器开拓者、奠基人。

低碳化发展需要拓展思路提升技术

碳达峰、碳中和目标自提出便成为各行各业发展中考虑的首要问题之一,政府部门、行业协会、科研机构都在开展碳足迹的识别,研究实现“双碳”目标的路径,企业也在积极探索低碳化转型的课题。

“使用低碳技术,特别是电网清洁化和燃料效率提升,是中国乘用车生命周期碳减排的关键路径。”浙江吉利汽车集团高级副总裁、乘用车动力总成专业委员会理事长王瑞平介绍道,“减少碳排放绝不能仅仅从汽车的终端使用着手,要从车辆的全生命周期角度进行考量,包括燃料的采集、运输、储存以及在车辆上的使用过程等。燃油车能源的电气化转型刻不容缓,我们必须要加快推进电气化和高效化技术,按照既定目标持续优化,向混合动力转型;同时,还可以深入推动清洁合成染料技术—E-FUELS的开发,争取早日全部采用可再生电力、生物质制备低碳以及可再生绿色甲醇等绿色能源。这就是吉利基于对全生命周期碳排放的思考,从燃料周期和车辆周期两个维度开展的‘蓝色吉利’行动。”

上海汽车变速器有限公司HSR/E2平台集成高级技术经理杨文涛介绍了当下电驱发展的趋势及核心特性。他表示:“未来电驱发展的趋势表现为超高速、大速比、高功率密度、高集成度和多档化。电驱系统的一个核心特性,或者说面临的关键挑战——NVH将是电驱企业必须要考虑的重点和难点。我们已在相关难点方面取得突破,提出提升整个电驱系统NVH性能的方案,并有实例验证。”

采埃孚电驱动技术事业部亚太研发中心总监王岳称:“传统动力在电动汽车上实现四驱的可能性和难度在降低,越来越多的车型开始采用四驱配置,为用户带来更好的动力性能及更稳定的操控性能,但同时也带来一些挑战,主要就是效率问题。采埃孚通过800V高压技术应用,碳化硅应用、脱开装置和其他完整系统的优化,为客户提供了高效的战略解决方案。”

“当前技术的应用,除了单纯的节能减排,还要面向更适宜用户需求的场景进行开发。”重庆长安汽车股份有限公司混合动力系统设计师刘寅童认为,“过去及当下,行业在节能减排方面关注的重点还是在动力系统上,针对未来更加严格的油耗法规、节能目标,不仅要关注动力系统,对整车的关注也要相应加大。针对混合动力的ECMS算法已应用于量产产品上,一方面是满足油耗法规的要求,另一方面更多地要考虑适应更多的用户场景,实现效率分配的动态调节以及更高效的能量管理。”

电驱动领域趋势渐明

TMC 2021期间,在以“混合动力技术”、“BEV高速、高电压及高度集成的驱动系统BEV”、“扁线电机关键技术及轴向磁通电机驱动系统”、“智能执行电机及NVH优化”等为题的分论坛上,行业专家、企业代表也分享了许多技术成果和前沿观点。

麦格纳动力总成产品工程总监冯英连介绍了其在DHT基础上扩展开发的DHTplus发动机。据悉,该产品基于功能和性能的需求,采用了一种新的结构,做了更多的混动化拓展,利用与电机结合,可达到降低油耗的目的。

苏州吉孚动力技术中国有限公司测试工程经理王蕴智分享了其在混合动力控制策略最优算法方面的一些研究,一是全局优化,一是实时优化。全局优化是动态寻优和PMP,实时优化是整车企业常用到的等效油耗最低算法。他表示,吉孚动力基于两种算法做了一些能量测试,可为车企和供应商的产品改进提供实际有用的建议。

罗兰贝格执行总监时帅做了以“中国新能源汽车动力系统发展趋势研究”为主题的演讲,从政策、技术、市场等方面的视角,宏观分析了全球新能源汽车的发展趋势。他指出,新能源汽车几大技术趋势逐渐明朗:48V微混、全混和纯电,但也将受到电池和电机发展的影响。

华域汽车电动系统有限公司电机工程科高级经理宋志环介绍了新能源汽车驱动电机关键技术的趋势。“高电压、高转速以及油冷设计成为当下和未来一段时间,新能源汽车驱动电机需要努力的关键方向。我们已看到电机的电压从400V向800V演进。而三大趋势的推进需要整车企业、电驱动企业、润滑油企业的通力合作。”在他看来,“在更远的未来,新材料的应用也将进一步推动驱动电机的技术进步。”

浙江方正电机股份有限公司新能源电驱事业部总裁牛铭奎表示,电驱系统的相关企业要抓住机遇,把握自己的核心优势并且充分发挥。他指出:“电驱动行业的竞争非常激烈,不乏新进入的企业。对整车企业来说,将电驱动产品掌握在自己手里还是选择零部件供应商是个难题。以我个人的观察,第一,从来没有一家独立的零部件供应商能够完全‘承担’一款车的所有电驱动零部件;第二,车企需要综合考虑核心竞争力,随着智能驾驶技术的进步,软件也成为重要一部分,如果把三合一电驱动控制交给供应商去做,后期与整车的软件系统集成、融合可能会产生一些问题,因此他们不愿把所有的零部件交给一家供应商负责。”

软硬结合加速推进电驱动智能化

目前,混合动力技术的发展仍存在不少挑战,许多车企和零部件供应商正在奋力攻关。理想汽车技术研究中心副总裁刘立国指出,除了电动化,汽车的智能化进程也在加速,如自动驾驶和座舱的智能化远远走在了动力系统前面。从这个意义上说,动力系统的智能化也将是车企和零部件供应商下一步需要解决的重要课题。

上海捷能汽车技术有限公司电驱业务部执行总监王健表示:“硬件本身是有极限的,配合软件开发是解决问题的重要途径之一,也是我们正在走的一条道路。”据介绍,上海捷能致力于将大数据、云端和精度地图应用在整个控制策略上,能更好地了解车辆的使用工况,帮助用户提前规划路径,从而更有效地利用汽油和电能之间的平衡关系,达到整个过程优化的效果。“利用软件可能是目前比较有效的手段之一。当然,这一规划还需要整车其他部分共同降低机械损耗,除动力系统外,整车传动链里的轮胎滚动、摩擦力、分阻、轮毂等方面的优化都在考虑范围之内。”他补充道。

理想汽车资深专家刘军君分享了车辆电子电气架构的动态控制思考与实践,他表示:“关键是系统融合,跨域集中的电子电气架构有基础技术支撑,也有功能智能化的导向,如何使基础能力充分发挥,以支撑功能化、智能化是一个系统融合的过程。相似系统可以进行融合,如将传感和感知系统融合、计算和控制系统融合、驱动和执行系统融合,这样电机可以不仅仅控制驱动,还能够协同底盘做自动协同的控制。”

纬湃科技带来了新一代高度集成的电动轴驱系统EMR4。据介绍,这款第四代电动轴驱系统集高功率密度、紧凑型体型和轻量化多项优势于一体,功率范围覆盖80~230kW。基于EMR3及前几代轴驱系统成功的研发及工业化专业知识,纬湃科技得以实现新平台的高集成化、模块化、可扩展化及标准化。纬湃科技投资(中国)有限公司系统技术经理王高中表示:“相较于整车电子电气架构,我们更侧重于动力总成。控制器的发展是一个演化过程,从区域控制器到整车控制器,随着域融合集成的逐渐完整,当前一个重要的趋势是动力底盘的融合。架构的改变必然会对硬件提出更高的要求,同时软件也要做出调整,来适应架构的变化。”他称,“考虑到车企和零部件供应商通用软件不同,每款软件之间无法进行统一适用性测试,所以势必要经过一个多方软件的集合过程。如果只有某一方或某一家公司来做,意义不是很大,希望行业可以按照共同标准一起开发,最后才能非常方便、快捷地把各方软件集成到一起。”

在实现“双碳”目标的背景下,汽车行业正在积极探索动力系统技术路线的多元化,基于油耗积分及技术成本测算各类混动系统的规模,许多企业早已将全新混动系统平台技术规划提上议事日程,未来将会有更多市场竞争者进入这条“赛道”。

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