极氪杨林:吉利低功率纯电三合一平台及技术

NE时代

阅读 1866   更新于 2021-06-28 08:38:40

今天我的汇报分四个部分:

电驱动国家政策与法规趋势

最近很多人提《中国新能源产业发展规划》,我重点把第二章第三节拉了出来,国家2025年提了一个指标,纯电动乘用车新车平均电耗降至12度电百公里,这个挑战蛮大的。大家觉得,现在电动车是不是有必要继续把效率做到极致,增加这些成本是不是有这个必要性,按照这个指标这个必要性很大的。具体看一下能耗去哪里了?我找了一款车型,按照WLTC,比较接近于正常驾驶习惯下的工况,它的能耗分布,它的占比大概20%左右。最大的是空气足力阻力损失,占了25%,电驱动20%,这20%也是不可小觑的,也是需要我们继续优化的。

现在纯电动整车目前使用水平。我把2020年在工信部上公告的这些车全部拉出来,按照能耗的由低到高做了排序,我把能耗比较低的拉在前面。可以看到,目前市场上虽然车很多,但是有两块我标注了出来。一个是长城的欧拉R1,能耗在10度电左右,这是满足国家2025年12度电的指引。还有一部分比较接近是特斯拉model3、小鹏P7和荣威Ei6,2020年还是按照NEDC上公告的,后面会切换成CLTC,它会对电动车更友好一些。在model3这个等级如果按照CLTC做换算,它非常有希望做到12度电以内的。可以说,目前特斯拉还是蛮厉害的,在今天已经可以把能耗控制到12度电上下范围。

另外,工信部和中国汽车工程学会牵头编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》可以看到,对于电驱动组成、电机、电机控制器都是提出了明确的指标,从2025年到2030年、2035年都有具体的指标提出来。

按照以前国家对于发动机这方面的降油耗或者降排放的历史,我觉得国家在2025年也许如果新能源车可以不靠国家补贴,不靠绿牌也能够发展壮大的时候,可能关于电耗的指标就会从建议逐步变成强制。所以降电耗的工作或者2.0路线图提出来的指标,依然需要在我们开发三合一、多合一总成中需要注意,并且提前布局的。

目前吉利2025年的指标基本上算都达成了,像重量2021年没法跟2020年比,但是做了800伏方案以后,和当前的150千瓦甚至更高功率比,也是没有问题的。

市场趋势需求分析

首先介绍一下吉利自主的电驱动总成的开发理念,我们总结了五个高。 第一,高静谧,每家都有三合一,吉利的三合一和别人家三合一区别在哪里?NVH是我们的亮点,所以高静谧放在第一位。 第二,高效能,动力性、能耗这些都是属于高效能的范畴。 第三,高集成。 第四,高安全,有非常好的可靠性,软件这块也开始提信息安全。 第五,高价值。 产品很便宜、具备的功能很多,可以满足客户的很多需求。 目前来看,我们的电驱动总成处于硬模件阶段,明年4月份跟随PMA平台一起量产。 目前来说,电压在400伏的时候,功率能做到120千瓦,扭矩2200N·m。

为什么提一下特斯拉?特斯拉先造跑车,让这个公司先活下去,拿着挣的钱再造豪华车,用豪华车挣的钱造平民车,特斯拉就是这样一直走下去的。随着model3和y量产,现在特斯拉是全球一哥了,自动驾驶、电池这些技术都很厉害。我看到很多公司正在强调加速,这个车能跑到2秒、3秒,这样对电驱动的要求就很大,车子加速每提升1秒,对电驱动带来的指标都有很大幅度要求的提升。ModelS已经做到人类物理极限了,从0~100公里加速,1.9秒,已经是当前人类物理所能探索的极限,他们在这款车上使用了两万转的转速,但是它没有用两档,仍然用了单档。前后一共使用了三个电机都上了碳纤维的强化转子套,全速率都有很高的功率输出,当然它在后桥上了一个B2B扭矩矢量双电机。其实特斯拉不是它为了追求高性能而去做高性能,Musk当时在创办特斯拉的时候,他认为电动车是可持续能源,是人类可持续的未来,它觉得电动车比燃油车更好。所以在ModelS实现了他的心愿,这款车比所有燃油车跑得更快。

接下来在中国大家也看到有“刹车门”闹得沸沸扬扬,个人认为特斯拉是没有什么问题的。但换一个纬度来考虑,为什么会有那么多新手司机出了事故,虽然可以培训人家,但是如果电动车受众群体越来越大以后,车辆是不是一定要设计得越快越好?在吉利内部我们讨论的声音也很多,从一开始说车定义一个4.5秒就可以了,开发一半说这个车要跑到3.9秒,现在又说能不能再弄一个3.5秒,或者能不能再快一点,3.2秒行不行,后来就弄到2.9秒了。是不是消费者一定需要更快的车?作为普通消费者来说,并不是天天在公路上赛车。

另外,现在电动车真正的卖点并不是因为它是电动车,而是因为它是一个智能车。如果现在仅仅是一台电动车的话,电动车是打不开市场的,包括特斯拉,他们也一直在强调,真正的噱头是自动驾驶。我个人在高速上使用L2.5,我的感受是加速性不是很重要,因为车辆自动驾驶已经算出最优加速曲线或者行驶速度曲线,而不是人类驾驶员,如果过渡到L4、L5的话,自动驾驶车辆的性能需求不需要那么强。因为自动驾驶更关注安全,而不是刺激,所以如何提高自动驾驶车辆的安全才是下一个时代或者自动驾驶时代需要重点设计和考虑的。我跟沃尔沃自动驾驶部门也做了交流,他们给我提了指标,他们现在统计的数据是107小时出一次事故,这是人类驾驶员的能力。如果到了L4、L5的话,至少事故率要提高到1/108甚至1/109。我跟他们探讨的时候,他们说电驱性能怎么定义没有一个标准答案,但是目标就是把事故率降低到1/108、1/109,也就是小数点后0越多越好。

吉利低功率三合一平台技术

我们当初定义这款产品的时候,做了很多评估,我到底是用180的定子还是用220的定子。走400伏还是800伏,水冷还是油冷,平均轴还是同轴,两档还是单档,是同步还是异步等等。如果你开发一款产品的时候,你是需要考虑这些因素的,现在大家看到市场上有一个产品出来,但是这个产品怎么来的。当时我们也是做了很多评估和分析,每个后面都对应了一份调研报告和方案报告,支撑我们的方案落地。现在我们发现180是比较好的尺寸,它比220小一些,比153大一些,如果要兼顾更宽的功率段的范围,180是比较合适的,如果用220的话,220比较适合走到200千瓦以上的功率段,153如果往150千瓦走的话又有一些吃力。现在用180定义这个平台的话,可上可下,游刃有余。

上午我听北汽讲800伏,对能耗的收益没有大家想象那么大。吉利目前在做摸底测试,如果用碳化硅的话,800伏收益还是有一点的。关于水冷和油冷,其实最大的需求来自于性能,整车到底要跑多快,如果跑得太快的话,水冷就不行了,因为体积要做得很大,到时候要么油冷把电机的尺寸控制住。平行轴和同轴,同轴对于整体三合一的刚度和成本的影响。因为同轴传动轴要穿过定转子的中心,一般对电驱来说轴承要选择更大一些。如果对于三合一的性能要求太高的话,它对轴承的选型就选不到常规尺寸,可能要变成一个定制轴承,这样成本会变得很高。单档和两档,特斯拉已经给了答案,他们一直在走单档,他们在弱化机械,强化电的表现。大部分国外企业采用异步机,主要考虑到材料的战略安全,因为国外需要从中国和其他地方进口稀土,他们也认为不担心稀土的话同步机挺好的,不是一定要干异步机,如果有中国的条件他们也愿意干同步机。在三合一和多合一这方面,如果集成了更多的功能进来,目前比较担心的是售后的维护。因为我们在跟奔驰谈的时候,他们说你们三合一到欧洲4S店不可以给你开盖。因为欧洲有法规要求,必须有专业执照的人才能够进行检修,4S店他们不管,不会给你开盖,你要么整个三合一全部换掉,要么你自己在欧洲专门建一个维修中心,能够快速响应。这样对于中国企业压力比较大,因为现在量还没有上去,我们现在还是倾向于集成度先保守一点,目前做三合一,多合一要看故障率,如果PPM值太高到时候卖到全球各个地方,到时候故障率太高的话,成本这块会不划算。目前三合一我们认为,故障率还是非常有信心的。30万公里和60万公里,30万公里是to C端的寿命要求,60万公里一般to B端的,如果未来L4、L5上来的话,车辆行驶情况会更大一些。我们做新产品的时候会把耐久寿命考虑得更高一点。

在做电机设计的时候,如图是比较简单的原理图。跟成本关联的是热害,可能电流可以一直给上去,但是电机受不了,电机一旦温度高的话会退磁,被电密度给限制住了。油冷机可以到35,水冷可以到25,所以同样的尺寸变成一个油冷机的话,输出性能会高不少。另外是转速,扁线的话如果一万八或者两万转扁线能否抗得住,这样对于扁线工艺设计提出了挑战,集肤效应也需要考虑。今天转速做到一万六,但是我们下一步转速提高到一万八,没想到特斯拉干到两万转,我们现在有点懵。还有轴电流的腐蚀也是比较厉害的,不是说没有解决方案,因为咱们做的是低功率平台,所以我把成本放到很高的位置上,方案太贵的话我也做不起。所以要找到便宜的方案解决热害、集肤效应、轴电流等问题。

现在我们把产品分成低功率平台和高功率平台,在内部目前是两条产品线,我负责的低功率平台的区间大概在90~180之间,往下看的话可以减少定子叠长,可以做到60千瓦。覆盖的车型从A到C Class,高功率平台可以覆盖到C到D Class。现在我们在做下一个升级版本叫EDS PLUS。

以180*120为基础,目前一百千瓦在340伏的前提下,通过改变叠长可以到150千瓦,往下减可以变成一个60千瓦。所以我们希望通过平台比对,缩短我们的研发周期,同时平摊降低成本。我的电机开了一套工具,通过改变叠长改变A1、A2,但是电磁方案是一样的。在Reducer这方面,配不同数比,使它的工况点都在这个范围内。Reducer这方面模具还好,百来万左右,这方面多开发几个问题不大,我们现在对于减速器的设计能力比较强,开发周期也是比较快的。在Inverter我们采用了矩阵式的方法,我们开发三合一发现最难的是在软件标定匹配这块,软件工程师一方面做软件开发,同时还要做试验,整车又打电话说出了小故障派人看,其实最拖累我们的时间是在软件这块,我们在控制器这块希望做成一个。

看一下总揽,目前我们定义了180平台是圆线的、水冷的永磁同步机,目前有400伏、800伏,有硅基版本和碳化硅版本。同时我们在优化控制算法和开关损耗,同时在优化摩擦损失。平台化方面,我们这个平台可以拓展成60~180千瓦,可以应付不同整车的布置需求,首发吉利与戴姆勒的smart。目前我们的功能安全做到ASIL-C,知识产权完全自主。为了优化整车能耗,我们给这款EDS设计了一个脱开,控制器有集成加热功能,在冬天可以取代一部分PTC功能,给其进行加热。在紧凑化、轻量化、低成本这方面是三合一,最大化压缩总成包络尺寸,缩减成本。我们做试验的时候,他们从来没有见过这么短的中心距,把三合一做得这么紧凑,以至于他们的台架不能适配我们的试验。为了缩短开发周期,我们自己开发了一个自动标定工具,人下班设备不下班,所以高效地自动化测试大幅度地缩减开发周期。

在低成本控制这方面,我们走了180圆线,扁线原材料比较便宜,目前来说在国内没有自己投电机定转子,由吉利开发和设计,找外面的电机厂给我代工,这样我平台柔性化很强,可以拓展覆盖更多的车型,同时投入方面,投入成本会比较低,没有投重资产的,也比较灵活。在NVH方面,各家都大同小异,包括电磁力、重合度、微观修形、优化结构等等。做过吉利项目就知道吉利NVH指标要求非常严格,因为我们的平台为了适应不同的客户,它把吉利的、沃尔沃的和其他地方找过来的标准融合,找最严的,最严的那个就是我们的标准,最后搞出来我们的NVH非常变态。我们这款电驱也非常争气,在软模件阶段NVH就得到了整车的高度认可,他们觉得挺好的,其他项目都搞得快临近上市了,快量产了还在改NVH。

目前这款电驱会匹配ZEEKR、Smart、沃尔沃、吉利几何。明年我们在北京车展会看到实物,我们会在北京车展进行展出。

最后,总结与展望。

一,开发了这代产品以后,我们比较重视成本管控,我们也做了思考,怎么能够把成本做下来,同时还能够保质保量。这方面一方面探索在核心部件这方面和一体化的产业联盟搞战略协同,我们喜欢找一些资源禀赋的供应商,大家把各自优势的资源拿到一起。如果你是做电机的,每年出货量很大,议价能力很强,可以把电机成本控制住,那很好,包括IGBT这方面,如果产品质量又好,但是你是一个自主品牌,你需要吉利给你一个平台,吉利也需要你的高品质,成本又很便宜的话,我们可以一起做。我们现在在探索垂直一体产业链上下的联盟和战略协同。另外,我们要从应用型开发专项应用加研究型开发,提前储备低成本、高收益的技术方案。

二,我们不能拿来主义,也要培育核心部件的自主供应商,共同成长壮大,互利共赢,建立长久稳定的供应链体系和质量。

三,以用户价值为开发核心,依托硬件平台。不是每个人都需要两秒加速度,下一阶段应该把用户价值放在核心,发挥软件优势,提供开发周期短,不是拍胸脯就减周期,要有实打实的基础支撑的,有这样的硬件平台,再发挥软件优势的话,才能够提供周期短。集成功能多,像比亚迪搞了一个DTCS,可以大幅度降低刹车时间。还有主动式加热,提供热管理,电驱热管理我认为是下一个突破点,竞争力强主要是便宜,可靠性又高,这样的电驱解决方案。

以上就是我的分享内容,谢谢大家!

总共0条评论

轨  迹 

上海恩翌信息科技有限公司

+  关注  已关注

NE时代是应时代而生的汽车产业服务平台,以新能源为载体,以智能化、网联化为延伸,立体构建集媒体资讯、数据研究、...

文章数

1806

官网:http://www.ne-times.com

客服:18817750862

地址:上海市普陀区中山北路华源世界广场1958号1701室

NE原创
NE资讯
NE大事记
NE数据
NE活动

快讯

欢迎关注我们!

版权所有:上海恩翌信息科技有限公司

联  系  人  :NE时代 Rela

联系电话:159-0182-4655

备案许可号:沪ICP备17041240号-1