一个色航导网站 智新科技：新一代新能源驱动系统开辟工夫及应用
关于汽车来说，安全等于最大的豪华，而在电驱动系统的安全范畴，电控工夫饰演着中枢脚色。2024年10月25日一个色航导网站，在第十二届汽车与环境立异论坛上，智新科技股份有限公司研发中心电控开辟专科总师王闻宇谈到，智新科技已班师取得单电机甩掉器功能安全ASIL C级别的泰斗认证，并磋议深入探索小三电会通架构下的功能安全新挑战。
与此同期，确保安全泊车并非终点，智新科技更勤苦于于收场系统的容错运行及全面的健康会诊与预警。关于位置传感器的容错需求，立异研发了无位置传感器矢量甩掉算法，能在旧例工况下无缝切换，灵验留意能源逝世。针对主邀功率器件的寿命挑战，究诘基于结温估计和电容监测的预警系统，以期提前干涉，延伸器件使用寿命。
此外，为搞定轴电压激发的轴承电腐蚀问题，已遴选陶瓷球轴承算作搞定有磋议，同期也在不停探索通过优化调制策略，来捏造轴电压，进一步延伸轴承寿命，甚而寻求统统替代陶瓷轴承的可能性。
王闻宇 | 智新科技股份有限公司研发中心电控开辟专科总师
以下为演讲践诺整理：
智新科技工夫恶果
10月，岚图至交上市，并在随后的24小时内获取了超8000台订单。其中，岚图初次推出的800V居品，也等于超长续航版，占据了总订单量越过50%的份额。20万级别的价钱是岚图迄今为止最为亲民的居品，但其弘扬涓滴不弱于之前的居品，尤其是三电系统。岚图为至交的三电系统索取了一个要津词叫985学霸，其中9指的是901公里的超长续航，8指的是800V高压碳化硅平台，5指的是5C快充。
电驱动总成方面，岚图至交凭借高达92.9%的高能效区间比，获取了中汽研“能效之星”的认证，而况在该范畴内位居中国量产车型之首。此外，岚图至交还提供了宽广的车内空间，其空间独揽率越过86.7%。岚图至交还获取了C-ECAP白金牌的金银座舱认证，NVH的弘扬也同级最初。
为岚图至交整车居品力提供有劲支合手的是智新科技研发的iD4系列新能源电驱动系统。该系统算作东风公司首款深度集成架构下的电驱动总成，展现了出色的兼容性与工夫实力。它不仅兼容800V和400V两种电压平台，还兼容同步电机与异步电机，收场了高遵循、高功率密度以及超静音等多重上风。在800V同步平台下，该系统的CLTC工况遵循高达91.5%，功率密度越过3.25kW/kg，主阶次杂音在1米声压级下低于68分贝。
图源：演讲嘉宾素材
早在2023岁首，在车型刚狡计时，咱们就和岚图深度协同，进行了居品的界说。咱们分析了末端客户的渴望，包括续航里程、购车本钱、驾乘体验、能源性和智能化。岚图建议的整车需求包括遵循高、充电快、餍足静音、安全可靠、能源苍劲、具备智能化和自会诊的特质，同期本钱要低。
据此，咱们得出论断，能源总成必须作念到高压、高速、高效、餍足、安全、智能，同期必须是一款经济的居品。一款条目如斯高的居品开辟周期只好12个月操纵，而况这是一个系列化居品，里面共有4款。在咱们的形状刚启动时，800V居品收到了一个见告，说量产的时辰要提前2-3个月。由于咱们的电驱动总成是深度集成的架构，这决定了咱们一朝出现问题，其质料本钱会进一步培育。为了均衡开辟速率和质料，咱们决定优化开辟进程和体系，把考据过程向左移，大幅度提高仿真在开辟中的占比，同期大幅提高了早期评审的密度。
电磁有磋议是电机联想的灵魂，为了获取最优的电机有磋议，咱们开辟了基于CLTC轮回工况的详尽遵循仿真平台，在该平台中不仅能详尽商量遵循外特质，NVH等身分，还不错把电机和电控进行聚合遵循仿真。
咱们遴选了一种基于反映面的多磋议优化算法，这个算法里不错得到最优解的前沿，这个前沿代表一系列有磋议，从这些有磋议中优中选优，最终咱们从大致5000-6000个有磋议中选出了最优的联想参数组合。通过这些设施，咱们灵验捏造了电机的铜损和铁损，单电机的实测遵循最高妙过了98.1%，CLTC的工况遵循越过了96.5%。
电控方面，咱们遴选了自主联想与量产的高压碳化硅功率模块，该模块遴选了深沟槽工夫的碳化硅芯片，同期遴选双面银烧结工夫，该工夫比传统的工夫捏造了20%的热阻，同期将芯片的连气儿强度培育300%。咱们在四芯片并联的情况下能够输出360A的灵验值，六并联的情况下输出480A的灵验值，不错匹配最多260kW级别的功率输出。
故障保护是碳化硅驱动的难点，因为碳化硅的开关速率快、芯单方面积小，一朝发生短路，保护不足时很容易就损坏了。为了合作这款功率模块，咱们开辟了专用的碳化硅驱动保护工夫，通过夹杂关断工夫收场了安全可靠的故障保护。同期，咱们遴选了优化遵循的调制工夫，首先通过DPWM工夫，捏造了30%的开关次数，再阿谀智能载频优化，最终收场了40%开关损耗的捏造。咱们还合作电机的电磁有磋议进行了深度的过调制优化，面前电压独揽率不错达到105%，在高速轮回工况下，不错捏造电机相电流7%。
在系列优化的过程中，咱们有一个深切的体会，即莫得最优的甩掉设施，只好最优的标定。在寻优过程中，终末一公里的责任通常都是通过标定来收场的。比如在探索过程中，咱们发现过调制的整个提高以后，NVH遵循甚而是踏实性都会出现问题，于是通过深度标定的设施搞定，既能寻找到遵循最大的扭矩弧线，也能找到调制深度、遵循和踏实性之间的干系。通过这些协同优化，收场了单电控最高遵循99.4%以上，比起IGBT器件捏造了约60%的损耗。
针对机械传递损耗的追求，咱们遴选了一系列技能。首先遴选最优的轴承预紧力，均衡了轴系协力，减少系统的变形发烧，捏造轴承的遵循逝世，同期通过合理的齿轮参数联想减少摩擦付。咱们还开辟了一种低黏度的新油品，通过精准的润滑工夫捏造搅油逝世。此外还遴选了齿面超精摩和低摩擦轴承等工夫，最终在本钱和遵循之间找到了均衡点。
高功率密度层面，功率密度等于功率除以体积或功率除以分量。要提高功率密度，首先要在总成结构上作念著述。传统的电驱动总成、电机、电控和减慢器都有零丁的外壳，它们之间的水谈和油谈需要零丁连气儿。但在新一代电驱动总成中，咱们通过深度的集成和联想形成了一体化全内置的轮回结构，同期集成壳体轴承作念刚度培育、热套变形甩掉，提高了总成模态和支合手刚度。
图源：演讲嘉宾素材
在液压油路和水路集成后，咱们发现不再需要罕见的油管和连气儿件，不仅简化了总成的外形，还不错进一步捏造联想本钱。通过这些技能，咱们不仅收场了总成分量收缩7公斤，功率密度培育9%，还在总成的包络尺寸上有了很大优化。
总成架构上，除了一体化锻造壳体外，在电控部分也遴选了多功能模块集成的复杂的结构联想。咱们遴选了灌封一体化电容和滤波器，平直把电容和滤波器都灌在支架上，合作驱动甩掉一体板，形成了高功率密度的逆变砖。在此基础上，咱们还不错通过集成式的冷却水谈，进一步集成小三电和油泵的甩掉部分，收场不低于80千瓦每升的功率密度。
通过这个逻辑会通，咱们不错把小三电和油泵的甩掉和主驱动电契机通进来，进一步提高系统的集成度。润滑部分，咱们遴选了可变液面和分层润滑工夫，集油盒在高速运行的时候集油，既捏造了液位、幸免搅油逝世，又不错通过油谈给轴承提供润滑。
咱们还遴选串并联油路的精准润滑工夫，通过主动泵的润滑，不错不受限于系统的工况，总成不论是在正转、回转，甚而操纵歪斜的情况下都能够精准的把润滑油送到其所需要的地点。咱们遴选了智能流量甩掉工夫，阐明系统的各式状态，如转速、功率，革新电子泵运行情况，能够把系统的温度和遵循都甩掉在合理水平。
在提高功率密度的过程中，结构联想和热联想往往是矛盾的。对此，咱们开辟了一个涵盖电机、电控和减慢器的热反拱平台，在该平台上通过离子法和多相流的CFD仿真工夫，能够精准估计流体的散热智商，评估冷却有磋议的联想效果。
仿真准不准，不仅取决于建模的水平，还要通过实验进行改进和考据。咱们开辟了行业最初的电驱动总成热测试平台，通过无线遥测收场了转子温度的测量。之前在转子温度测量时，要么在静态的气象下放测温线进去，或在运行的状态下，用开洞或通过吩咐测温纸等设施，但这些设施在深度集成的油冷架构下难以收场。对此，咱们用了无线遥测工夫，通过无线传输将能量运送到转子，并将转子上的测温信号再传输出来，这个测试极端踏实和精准。
在此基础上，咱们通过整车能源学仿真和下标测试，识别了相等丰富的热测试的运行工况，开辟了丰富的总成温升数据库。阿谀仿真平台，收场了关于总成热踏实规模的精准估测，其中转子温升的估测邪恶不越过5摄氏度，甚而不错取消电机的温度传感器，通过在线温度的估算收场电机热甩掉。
形状最开动时，咱们磋议遴选业内相比熟习的电子喷油环结构，但由于为咱们的仿真智商相等强，很快就收场了有磋议的迭代。一开动遴选多种冲片旋转重叠组成电子外名义油谈的方式，这种方式能让冷却油通过电子外名义的油谈，收场喷淋冷却。自后咱们发现只是用一种冲片就不错把它不息优化。
咱们在此基础上进一步优化，从电子名义开槽进一步升级成电子铁芯里面的油谈联想，这样不错进一步优化定子铁芯和外部壳体的往复。转子方面，遴选内置冷却的有磋议，通过空腹轴、隔磁板和转子铁芯里面组成一个油谈，收场高水平的冷却。最终，咱们的电机温升比起第一代的有磋议捏造了14度，合手续功率培育了20%。
高餍足性层面，电驱动总成的餍足性主要弘扬为NVH的特质。好多东谈主都以为NVH是哲学，之前咱们亦然这样以为的，其时责任的要点主要在测试和整改上头，出现问题再去分析原因、整改。跟着开辟周期裁减、质料本钱飞腾，这种设施不再适用。咱们会聚力量攻关，收场了NVH开辟责任的前置。现时的开辟进程中，咱们还是能够收场对整车磋议进行零部件级别的理会，并通过仿真和测试进行快速迭代优化。
仿真方面，咱们开辟了一个涵盖电机、电控、轴齿、电驱动总成的NVH仿真平台，在这个平台中首先通过对电机和电控建模，仿真电机的电磁力，并分析电磁力在时辰和空间维度的弘扬。同期，咱们开辟了轴齿模子，收场了关于轴齿啮协力的计议和分析，而况不错将它们映射到电机的定转子。针对外轴上传来的外部冲击，咱们开辟了传动链马虎情况的模子，进一步提高了轴齿载荷的分析精度。
咱们把上述身分共同作用在总成的结构模子上进行仿真，得到的收尾就不错提醒咱们，哪些地点是声息发射的主要区域，哪些地点需要进行结构加强。再阿谀多磋议参数的优化工夫，就不错得到总成结构的优化有磋议，包括轴齿有磋议，声学包裹有磋议，甚而能够指挥电控软件进行责任。
NVH的仿真也需要靠实验进行历练和改进，咱们开辟了一个电驱动总成的NVH实验平台，不错收场电驱动总成的台模NVH测试、模态测试和总成ODS测试，通过整车NVH评测进行最终的闭环。
全球以为NVH是哲学的另一个原因在于状态的不细则性。比如定名开辟的时候样机状态相等好，但到了量产就会有问题。针对这种问题，咱们正在尝试把总成测试收尾和零部件制造参数掂量起来，通过大数据分析其中的掂量，再进一步优化联想和轴承甩掉。在这些仿真和测试平台匡助下，咱们很快收场了全方向的NVH优化。
电磁方面，通过结构和电磁有磋议的协同优化，针对主阶次进行了优化，关联阶次杂音能捏造50%以上。甩掉方面，咱们遴选了开环和闭环阿谀的斜部注入有磋议，不错收场常用转速的全隐敝。针对开关噪声，遴选飞速载频的有磋议，关联杂音不错捏造10-15dB。咱们通过优化机械盒的结构，改善噪声，捏造低频谈声，扫数方法加起来收场了主阶次一米声压级低于68dB，达到了行业最初水平。
新工夫探索
工夫跨越是无极端的。除了之前在量产顶用的工夫外，咱们正在探索新工夫。针对客户系统遵循极致追求的场景，咱们开辟了输出断开的技能，探索了各式有磋议，有些量产的基础好一些，有些能从外面找到现成的供应商，面前还在进行优化的有磋议聘任。
高功率密度彭胀方面，咱们正在探索异构铁芯工夫，通过培育电机转速，进一步培育功率密度。咱们遴选960兆帕的硅钢，不错在不依赖碳纤维转子包裹的情况下，把电机的最高转速培育到24000转，同期将电机的定子分瓣，遴选高性能的硅钢片。在这些工夫的匡助下，咱们不错把最高遵循培育0.2%，功率密度培育10%。
电驱动总成的安全主要靠电控，咱们面前还是获取了单电机甩掉器功能安全C级别的居品认证，接下来会进一步探索在小三电会通甩掉架构底下的功能安全问题。在功能安全架构下，大部分场景都要务收场安全泊车，但仅收场安全泊车是不够的，咱们还要作念到容错运行和会诊预警。针对传感器容错甩掉的问题，咱们开辟了无位置传感器的甩掉算法，不错在常用的工况下作念到驾驶员无感切换，幸免能源中断。
针对主邀功率器件的寿命问题，咱们正在探索基于功率器件结仁和容值估计的预警机制。针对轴电压形成的轴承电腐蚀问题，正在遴选基于陶瓷球和导电刷的有磋议。咱们也在究诘通过调制策略的优化，捏造周电压，延伸轴承寿命，探索能否进一步取消陶瓷轴承。
智新科技先容
智新科技前身是东风电动车辆股份有限公司，这家公司建立于2001年，不错说是中国新能源汽车业绩确凿起步的地点，因为夙昔国度863要紧专项就落在这里。2022年，原东风雷诺和原智新科技进行政策整合，新公司称号遴选了智新科技。2023年，东风乘用车的业务并入智新科技。面前咱们公司的架构和弗迪能源相等一样，不错提供纯电、混动、增程、传统能源一皆内置化研发和联想智商。
咱们的能源总成有一个长入名字，叫马赫能源。马赫能源品牌隐敝油动、混动和电动的一皆范畴。马赫这个名字的含义代表能源滂沱、超强驾控、高效环保，给用户带来愉悦的驾乘体验。咱们的居品平台包括马赫G、传统能源总成、马赫MHD混动能源总成、马赫E、纯电力总成。
近5年，咱们还是累计向客户提供超100万套能源总成，到本年年底大略不错越过200万套。
东方风起，科技跃迁，智新科技烦躁与高卑劣共同发展，全力打造立异发展新方法。
（以上践诺来自智新科技股份有限公司研发中心电控开辟专科总师王闻宇于2024年10月24日-25日在第十二届汽车与环境立异论坛发表的《新一代新能源驱动系统开辟工夫及应用》主题演讲一个色航导网站。）