每日熱議!技術賦能產品 長安超集電驅如何實現

從2001年布局新能源領域，重慶長安汽車是中國最早進入新能源領域的企業之一。體系化的競爭能力，是長安汽車成功度過技術研發的艱難前期、過渡產業化推廣時期、最終進入多車型市場化運行的重要因素。

2022上半年里，長安汽車自主品牌新能源累計銷量84,958輛，同比增長127.3%，其中6月銷量達18,268輛，環比增33.1%。全系產品打造離不開平臺化架構，且看構成這一市場數據的新能源車型譜系：

圖片來源：長安汽車官網

(資料圖片)

以平臺進行劃分，EPA0平臺下的城市代步車型奔奔E-star是長安汽車2021年的銷售主力；EPA1平臺下經濟家用型的深藍系列，新車型將搭載160kW的多合一超集電驅于今年面市；EPA2平臺主要孵化中型跨界風格轎車、中型轎車、高性能跨界SUV以及中型MPV四種車型。

長安新能源電驅動總工程師胡松介紹，依據三大整車平臺，長安汽車按照寬譜系、大覆蓋和越級體驗搭建了覆蓋A00級到C級車型的完整動力配置。

圖片來源：蓋世汽車

超集電驅背后 長安實現多點技術突破

類比發動機是燃油車的心臟，電驅系統就是電動車的動力核心。

多合一是電驅結構的發展趨勢之一，意在以深度集成優化系統結構，減少不必要的資源浪費。長期在市面流行的三合一電驅，是將電機、電控系統和減速器集成在一起，集成器件越多，挑戰性也會直線上升。

長安汽車首屆“開放共贏 融合創新”科技生態大會上，其首代七合一超集電驅現身，七合一電驅系統集成了整車控制器、高壓分線盒、電機控制器、直流變換器、充電機、電機、減速器七個部件。

圖片來源：長安汽車

2019年，長安汽車開始打造多合一系統的技術預言、從組建千人團隊，進行設計開發到仿真以及驗證，四年帶來七合一超集電驅的面世。

品質上的高集成、高效率、低噪、低成本，是由產品背后的多個技術突破支撐的。

設計優化后，電驅系統的最高效率可達95%。這是由于采用了八層的點線繞組電機，在電控上引用超低主導線；同時通過拓撲結構，把內部的布置做到精簡和優化；在保證相對的載流面積時盡量做到均勻，來減少電耗。

具體到減小損耗的細節：首先是在傳統結構上用低阻力分析優化流暢度；應用中高速的結構降低潤滑油量，做到低速時充分潤滑，中高速時減少油量的不必要損耗；在功能結構上引用了低模部件；在軟件上則是采用控制算法提升效率。

圖片來源：蓋世汽車

為了提升用戶體驗，長安汽車通過三大方面做NVH性能（噪聲、振動與聲振粗糙度）設計：基于POT和WOT工況設計方案，在設計初期做好整個系統的模態規劃，控制齒輪轉矩和轉矩脈動；完善零件匹配，在路徑上確保軸承剛度同底盤的一對一匹配；整車氣密性協同開發。

多舉措之下，胡松表示，在NVH性能上實現了裸機達到競品同等水平。

多合一結構，如何分配空間是關鍵，比如為了適應長安汽車的全系車型布置，就要使結構的樞軸基本上接近水平角度。

為保證用戶的可靠性，長安汽車對用戶工況、機械強度/疲勞，熱負荷等進行采集和分析，對產品設計速度作總結，同時通過實驗驗證進行復合；針對零件和電驅總成的可靠性，則是基于長安的開發體系完成了PV的實驗驗證。

圖片來源：蓋世汽車

挑戰諸多 高集成領域技術難點分析

即便取得了多點技術突破，要在高集成技術前列占據一席之地，長安汽車同樣面臨諸多挑戰。

首先，集成零件多，問題就多。比如薄壁零件，以及多階層的互相干擾，都會影響整個系統模態。

保證產品設計的穩健性就成了關鍵。胡松強調，整個開發過程中，考慮到旋轉件的自由模態基準，長安汽車對電機和齒輪機的每種方案進行分析，在臺架實驗上完成了100多輪的驗證。

另一大挑戰是對差速器進行潤滑優化。通過CFD模擬仿真以及臺架實驗驗證，首先要強化殼體光滑度，提高液體流速；除此以外，不僅要在殼體上導油，也要對差速器內部添加儲油措施：比如在容積在0.4升的專門儲油槍，在轉速處于1200-1400轉區間時，儲油可以將齒輪間用于循環的油量降低百分之三十多。

圖片來源：長安汽車胡松

多合一最直接的影響就是電控零部件的增多，進而導致裸露線路和器件的增加。一方面會有內部水分子凝結在裸露器件上的風險；另一方面則因為元件增加且分布不均，需要更加分析熱傳遞路徑，制定合理的布置方案，實現熱引流來減少集中發熱風險。

最后是拆分維修成本倒逼零部件可靠性的問題。由于售后成本更高，多合一會大大提高對集成部分質量的要求。

任何產品設計都不能做到100%無故障，因此需要針對可能出現的問題設計可探測的維修方案，并針對這些方案做具體的成本分析。

胡松表示，多合一集成要求在開發過程中就測試拆分維修執行的可能性，開發中段就要具備診斷能力。在整個產品開發過程中，長安汽車在產品的概念設計同時就進行產銷協同、統籌規劃、以確保拆分維修方案落地。

圖片來源：蓋世汽車

電氣架構未來發展趨勢：集成化、高效化、域控制

總的來說，電驅總成集成化、高效化，小型化的趨勢越來越明顯，三合一和多合一兩種技術路線并行，可以適應不同整車布置的需求。

長安汽車會持續提升總成的峰值功率密度、總成的效率、還有充電功率三大競爭力。未來還會對機械集成進行多合一的拓展；推進電力電子的深度集成；以及整車OEM的集成工作。

目前則是以超集驅動為主，胡松補充道，為了提高機電耦合的集成度，集中式的驅動和分布式的驅動將會逐漸并存。

電機基礎上推動高效電機技術的應用，以及嘗試新結構和新材料在電機上的使用，比如SiC MOSFET，預計2025年后基于第四代SiC MOSFET也將逐漸開始應用。

快充是市場的普遍需求，而高壓架構是實現超級快充的一個趨勢，800V平臺將會成為主流的技術路線，其中SiC MOSFET是重要的路徑。

圖片來源：蓋世汽車

域控制也是整個行業的一大走向，集成度更高的中央電氣架構下，ECU分布式控制已經走向功能域分布，接下來還會向中央計算機+區域化方向發展，軟硬件的解耦成為必然的趨勢。

面向服務的SOA的軟件架構模式將成為新的焦點，以網狀結構有效減少控制器的數量，單個控制器的功能更強大，高性能、高集成的中央控制器正待落地。

技術是第一生產力，集成化、高性能、高效化，新能源汽車電驅系統發展趨勢日益明朗。降低里程焦慮、提高充電效率等市場呼聲一直都有，雖說“軟件定義汽車”，但作為出行工具，硬件的強勢也不可或缺。

如長安汽車，用技術賦能產品，體察用戶剛需，才能在擁抱電氣化上一路直行。

（以上內容來自長安新能源電驅動總工程師胡松在2022年6月24日由蓋世汽車主辦的2022中國汽車電驅動與關鍵技術云論壇發表的《長安深藍-超集電驅動力篇》主題演講。）