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  • 全面電動化加速 驅動電機及控制系統是關鍵

    • 發表于: 2021-07-29 11:08:53 來源:中國汽車報

    7月8日,第十三屆國際汽車變速器及驅動技術研討會(TMC 2021)在滬開幕。這是在《節能與新能源技術路線圖2.0》(以下簡稱《技術路線圖2.0》)發布9個月、《新能源汽車產業發展規劃(2021~2035年》印發8個月后,驅動與傳動領域的首個行業性大會。而在我國提出碳達峰、碳中和目標的背景下,驅動電機及傳動、控制系統作為節能與新能源汽車的核心零部件,其發展方向與市場趨勢成為了業界關注的熱點。TMC 2021同期召開了60場核心技術演講及2場熱點問題高層互動論壇,近80家知名動力總成、零部件企業攜最新技術及產品參與展出,1000多位來自整車、變速器及驅動總成、零部件和工程咨詢等領域的專業人士參會。

    驅動電機及控制系統是全面電動化的關鍵

    汽車的電動化進程不斷加快,而全面電動化首先是驅動系統的電動化,驅動電機及其控制系統作為各類新能源汽車的核心零部件,是整車實現機械能與電能轉換的關鍵。

    中國汽車工程學會副秘書長張旭明在TMC 2021上指出:“得益于我國良好的電機工業基礎和豐富的稀土資源,驅動電機系統在全球資源限制條件下具有比較明顯的優勢;更有賴于過去10多年在研發和產業化上的堅持,我國在高集成度三合一/多合一電驅動總成、電驅動系統NVH性能提升、高效高速驅動電機技術及核心零部件、高效高密度電機控制器技術、高速減速器、輪轂電機等方面取得了長足進步。”

    電力驅動是汽車能源和驅動系統的技術變革,引領全球汽車產業向新能源汽車方向轉型升級,也成為核心競爭能力的標志之一。同時,電力驅動還將引發汽車電子電氣架構和智能控制系統的系統性變革。

    張旭明表示,按照《技術路線圖2.0》的愿景規劃,到2035年,我國節能與新能源汽車將各占50%,而在節能汽車中,混合動力汽車將占100%,其市場前景十分廣闊。我國汽車產業實現全面電動化、智能化轉型的勢頭迅猛,正踏上由汽車大國向汽車強國轉變的新征程。

    國際汽車變速器及驅動技術研討會“卓越貢獻獎”頒獎活動在TMC 2021上舉行,中國汽車工程學院常務副理事長兼秘書長張進華為葛安林頒獎,由吉林大學汽車工程學院院長、汽車仿真與控制國家重點實驗室主任高振海代為領獎。據介紹,葛安林曾任吉林大學教授、博士生導師、傳動中心主任、液力機械傳動研究所所長,全國汽車學會傳動學組組長、特聘專家,是我國自動變速器開拓者、奠基人。

    低碳化發展需要拓展思路提升技術

    碳達峰、碳中和目標自提出便成為各行各業發展中考慮的首要問題之一,政府部門、行業協會、科研機構都在開展碳足跡的識別,研究實現“雙碳”目標的路徑,企業也在積極探索低碳化轉型的課題。

    “使用低碳技術,特別是電網清潔化和燃料效率提升,是中國乘用車生命周期碳減排的關鍵路徑。”浙江吉利汽車集團高級副總裁、乘用車動力總成專業委員會理事長王瑞平介紹道,“減少碳排放絕不能僅僅從汽車的終端使用著手,要從車輛的全生命周期角度進行考量,包括燃料的采集、運輸、儲存以及在車輛上的使用過程等。燃油車能源的電氣化轉型刻不容緩,我們必須要加快推進電氣化和高效化技術,按照既定目標持續優化,向混合動力轉型;同時,還可以深入推動清潔合成染料技術—E-FUELS的開發,爭取早日全部采用可再生電力、生物質制備低碳以及可再生綠色甲醇等綠色能源。這就是吉利基于對全生命周期碳排放的思考,從燃料周期和車輛周期兩個維度開展的‘藍色吉利’行動。”

    上海汽車變速器有限公司HSR/E2平臺集成高級技術經理楊文濤介紹了當下電驅發展的趨勢及核心特性。他表示:“未來電驅發展的趨勢表現為超高速、大速比、高功率密度、高集成度和多檔化。電驅系統的一個核心特性,或者說面臨的關鍵挑戰——NVH將是電驅企業必須要考慮的重點和難點。我們已在相關難點方面取得突破,提出提升整個電驅系統NVH性能的方案,并有實例驗證。”

    采埃孚電驅動技術事業部亞太研發中心總監王岳稱:“傳統動力在電動汽車上實現四驅的可能性和難度在降低,越來越多的車型開始采用四驅配置,為用戶帶來更好的動力性能及更穩定的操控性能,但同時也帶來一些挑戰,主要就是效率問題。采埃孚通過800V高壓技術應用,碳化硅應用、脫開裝置和其他完整系統的優化,為客戶提供了高效的戰略解決方案。”

    “當前技術的應用,除了單純的節能減排,還要面向更適宜用戶需求的場景進行開發。”重慶長安汽車股份有限公司混合動力系統設計師劉寅童認為,“過去及當下,行業在節能減排方面關注的重點還是在動力系統上,針對未來更加嚴格的油耗法規、節能目標,不僅要關注動力系統,對整車的關注也要相應加大。針對混合動力的ECMS算法已應用于量產產品上,一方面是滿足油耗法規的要求,另一方面更多地要考慮適應更多的用戶場景,實現效率分配的動態調節以及更高效的能量管理。”

    電驅動領域趨勢漸明

    TMC 2021期間,在以“混合動力技術”、“BEV高速、高電壓及高度集成的驅動系統BEV”、“扁線電機關鍵技術及軸向磁通電機驅動系統”、“智能執行電機及NVH優化”等為題的分論壇上,行業專家、企業代表也分享了許多技術成果和前沿觀點。

    麥格納動力總成產品工程總監馮英連介紹了其在DHT基礎上擴展開發的DHTplus發動機。據悉,該產品基于功能和性能的需求,采用了一種新的結構,做了更多的混動化拓展,利用與電機結合,可達到降低油耗的目的。

    蘇州吉孚動力技術中國有限公司測試工程經理王蘊智分享了其在混合動力控制策略最優算法方面的一些研究,一是全局優化,一是實時優化。全局優化是動態尋優和PMP,實時優化是整車企業常用到的等效油耗最低算法。他表示,吉孚動力基于兩種算法做了一些能量測試,可為車企和供應商的產品改進提供實際有用的建議。

    羅蘭貝格執行總監時帥做了以“中國新能源汽車動力系統發展趨勢研究”為主題的演講,從政策、技術、市場等方面的視角,宏觀分析了全球新能源汽車的發展趨勢。他指出,新能源汽車幾大技術趨勢逐漸明朗:48V微混、全混和純電,但也將受到電池和電機發展的影響。

    華域汽車電動系統有限公司電機工程科高級經理宋志環介紹了新能源汽車驅動電機關鍵技術的趨勢。“高電壓、高轉速以及油冷設計成為當下和未來一段時間,新能源汽車驅動電機需要努力的關鍵方向。我們已看到電機的電壓從400V向800V演進。而三大趨勢的推進需要整車企業、電驅動企業、潤滑油企業的通力合作。”在他看來,“在更遠的未來,新材料的應用也將進一步推動驅動電機的技術進步。”

    浙江方正電機股份有限公司新能源電驅事業部總裁牛銘奎表示,電驅系統的相關企業要抓住機遇,把握自己的核心優勢并且充分發揮。他指出:“電驅動行業的競爭非常激烈,不乏新進入的企業。對整車企業來說,將電驅動產品掌握在自己手里還是選擇零部件供應商是個難題。以我個人的觀察,第一,從來沒有一家獨立的零部件供應商能夠完全‘承擔’一款車的所有電驅動零部件;第二,車企需要綜合考慮核心競爭力,隨著智能駕駛技術的進步,軟件也成為重要一部分,如果把三合一電驅動控制交給供應商去做,后期與整車的軟件系統集成、融合可能會產生一些問題,因此他們不愿把所有的零部件交給一家供應商負責。”

    軟硬結合加速推進電驅動智能化

    目前,混合動力技術的發展仍存在不少挑戰,許多車企和零部件供應商正在奮力攻關。理想汽車技術研究中心副總裁劉立國指出,除了電動化,汽車的智能化進程也在加速,如自動駕駛和座艙的智能化遠遠走在了動力系統前面。從這個意義上說,動力系統的智能化也將是車企和零部件供應商下一步需要解決的重要課題。

    上海捷能汽車技術有限公司電驅業務部執行總監王健表示:“硬件本身是有極限的,配合軟件開發是解決問題的重要途徑之一,也是我們正在走的一條道路。”據介紹,上海捷能致力于將大數據、云端和精度地圖應用在整個控制策略上,能更好地了解車輛的使用工況,幫助用戶提前規劃路徑,從而更有效地利用汽油和電能之間的平衡關系,達到整個過程優化的效果。“利用軟件可能是目前比較有效的手段之一。當然,這一規劃還需要整車其他部分共同降低機械損耗,除動力系統外,整車傳動鏈里的輪胎滾動、摩擦力、分阻、輪轂等方面的優化都在考慮范圍之內。”他補充道。

    理想汽車資深專家劉軍君分享了車輛電子電氣架構的動態控制思考與實踐,他表示:“關鍵是系統融合,跨域集中的電子電氣架構有基礎技術支撐,也有功能智能化的導向,如何使基礎能力充分發揮,以支撐功能化、智能化是一個系統融合的過程。相似系統可以進行融合,如將傳感和感知系統融合、計算和控制系統融合、驅動和執行系統融合,這樣電機可以不僅僅控制驅動,還能夠協同底盤做自動協同的控制。”

    緯湃科技帶來了新一代高度集成的電動軸驅系統EMR4。據介紹,這款第四代電動軸驅系統集高功率密度、緊湊型體型和輕量化多項優勢于一體,功率范圍覆蓋80~230kW?;贓MR3及前幾代軸驅系統成功的研發及工業化專業知識,緯湃科技得以實現新平臺的高集成化、模塊化、可擴展化及標準化。緯湃科技投資(中國)有限公司系統技術經理王高中表示:“相較于整車電子電氣架構,我們更側重于動力總成??刂破鞯陌l展是一個演化過程,從區域控制器到整車控制器,隨著域融合集成的逐漸完整,當前一個重要的趨勢是動力底盤的融合。架構的改變必然會對硬件提出更高的要求,同時軟件也要做出調整,來適應架構的變化。”他稱,“考慮到車企和零部件供應商通用軟件不同,每款軟件之間無法進行統一適用性測試,所以勢必要經過一個多方軟件的集合過程。如果只有某一方或某一家公司來做,意義不是很大,希望行業可以按照共同標準一起開發,最后才能非常方便、快捷地把各方軟件集成到一起。”

    在實現“雙碳”目標的背景下,汽車行業正在積極探索動力系統技術路線的多元化,基于油耗積分及技術成本測算各類混動系統的規模,許多企業早已將全新混動系統平臺技術規劃提上議事日程,未來將會有更多市場競爭者進入這條“賽道”。(馬鑫 張雅慧)

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