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群雄逐鹿,谁创造了全球首个十二合一电驱系统?

多合一内卷之战早已打响,到今年达到白热化的顶点。

而将这场战况推向极致高潮的,正是上半年陆续发布的两款12合1电驱总成。

一款是车展期间,星驱科技重磅推出的11合1总成,以及面向全球市场的12合1总成。

一款是昨日,比亚迪最新发布的12合1总成。

这两款卷出集成新高度的电驱总成,正在引领哪些技术新风潮呢?

01.

12合1,动力域集成极限?

纵观市面上的多合一,我们发现,集成部件的数量,成为各家多合一主推公司PK的焦点之一。

从三合一到多合一,一路沿着“3+3+X”的方向演进。第一个“3”是三合一的电驱系统,即电机、电控、减速器;第二个“3”是三合一高压充配电系统,即OBC、DCDC、PDU;“X”包含VCU、BMS、热管理控制等。

2021年之前,多合一主要聚焦于电驱系统和充配电系统的集成,之后随着技术的不断进步,VCU、BMS加入使得集成度进一步提升,形成“七合一”和“八合一”系统。2023年,多合一技术进一步升温,集成TMCU、PTC的“十合一”“轻”装上阵。仅仅过了一年,电驱集成卷出新高度。

通过北京车展,NE时代了解到,星驱科技带来的多合一总成,创造了不一样的集成思路,在常规的电驱系统、充配电系统之外,集成了热管理集成模块、低压BMS和GWRC智能防滑控制,横贯高低压配电,并将触角探至底盘功能。

实际上,星驱科技该多合一产品的全球版达到了惊人的12合1,集成了电动汽车通讯控制器EVCC,保证出口电动汽车在海外能够实现本地充电。纵观全球,这是首款适用于出口汽车的12合1产品。

其中,热管理集成模块负责热泵控制、PTC控制,相当于将其他家的TMCU、PTC分布式控制集成到一个控制器中,因此虽为12合1,实际上是在热管理控制小集成上再执行动力总成的大集成

低压BMS,则是在顺应低压锂电化的趋势下,与高压BMS共享芯片,实现车载蓄电池的智能补电功能。这是低压控制集成的进一步拓展和延伸。

GWRC智能防滑控制技术的集成,让星驱科技12合1电驱系统完成了动力域跨底盘域的部分融合。EE架构中,在域控阶段,动力域和底盘域分别承担了车辆动力系统和车辆底盘系统控制的功能,到跨域阶段,动力域和底盘域融合,共同承担车辆运动相关的控制,如动力系统的扭矩输出与底盘系统的制动控制进行协同,可实现更精准的车辆控制。

由此,可以看到,星驱12合1电驱总成的集成逻辑是动力域应集成,尽集成,且基于车辆运动相关的控制探索跨域集成

若没有成熟的技术专家团队,不和整车紧密联动,范围如此广的集成是无法实现的。NE时代获悉,星驱科技为了该产品特设了100余位专家组成的研发团队,联合行业顶级第三方和星驱欧洲研发中心的资源及优势,和整车紧密联动,促进产品成熟和产业化。今年5月将产业化落地,在行业内属于少有实现多合一量产的企业。

紧随其后发布12合1产品的是昨日举办e平台3.0 Evo发布会的比亚迪,为比亚迪“五大全球首创技术群”之一。该电驱总成在常规系统之外另集成了智能升压模块、智能升流模块、智能自加热模块、能量管理智控系统。新增的四大模块及系统,体现出比亚迪对软件升级的重视。

升压模块复用电机电感,升流模块将车端的充电电流提升至400A,为的是充分利用公共充电桩的最大充电功率,解决高电压EV的充电痛点。

智能自加热模块通过复用电驱系统产生脉冲交变电流,利用电池内阻快速产热,同时利用热泵余热,提升电池温升速率,缩短低温充电时间。另外,能量管理智控系统,融合人车路等多元感知的信息,基于AI决策,对热量进行适时的精准的调控,目的是实现更扎实的续航。

由此可见,比亚迪的12合1更多地思考,在动力域内如何复用电驱拓扑智能复用高压架构、精准统筹分配能量,来提升电驱效率和充电速度。

综上,可以看到,电驱总成的集成度没有最高,只有更高,而集成哪些部件、功能,最终需要考虑整车EE架构特征以及应用场景。

02.

如何既高集成又灵活?

集成形态,是多合一比拼的第二大焦点。

机械集成、功率集成或控制集成,这些不同的集成形态背后,都涉及多重考量因素。例如,Tier 1供应商的集成能力、主机厂对系统灵活性和可维护性的追求,以及集成方案能为整车带来的实际效益,都是决定采用何种集成形态的关键因素。

目前市场上,多合一主要以机械式物理集成为主流,通过将多块功能板整合到一个机械外壳内部,共享壳体、线束、冷却系统,或部分共享控制电路,实现了结构的紧凑与统一。

最近,在物理集成的基础之上,星驱科技和汇川联合动力提出模块化设计,也就是将不同的功能模块进行独立设计,在加强协同性的同时保持部件的相对独立性,使整个系统更加易于维护和组合升级。对于整车系统故障率排前三的OBC系统,两家Tier 1皆将之规划为一个有独立空间的模块,与其他控制系统以物理集成的形式搭配,便于售后维护。

从设计伊始,星驱科技就统计并深入分析大量行业数据,旨在明确哪些部件在售后服务中被频繁更换,从而确保消费者对产品的接受度更高且维护成本更低。综合考量之下,星驱科技精心策划了产品各部分的维护策略,确保便捷性和高效性。

模块化本身又意味着可拓展。从难度上看,对多合一而言,实现类似于三合一在应用场景上的拓展性,更具挑战。由于集成的部件更多,B级及以上BEV对功率和扭矩需求更高,多合一更追求空间的极致利用。因此,在模块化设计之初,研发团队就需要考虑到多合一产品后续更多拓展应用的可能。

为了满足B级及以上BEV整车以及混合动力整车的广泛应用需求,星驱充分考虑了未来升级的可能性,预留了充足的空间,以便对减速器和电机进行升级优化,从而可混可电、可A可B。

物理集成之外,功率级集成和控制级集成等下一代集成方案,成为各家主机厂和供应商提升电驱系统的产品性能,进一步促进小型化和轻量化,减小能耗的设计思路。

我们看到,半导体公司中,TI提出多种功率级别“多合一”整合方案,共享功率开关器件和磁性元件;英飞凌、ST做到电气系统集成,用一颗MCU主控芯片取代多个ECU中各自的MCU。

电驱Tier 1中,星驱科技基于来自全球领先半导体公司的一颗强大算力的主控芯片,满足动力域多控制器的集成以及功能安全、信息安全的集成。

更高程度的集成,不仅缩小控制器的体积尺寸,更进一步优化成本, 为客户提供更具性价比的优质产品。更重要的是,通过软件算法,主控芯片的共享策略,使得车辆运动控制相关的数据交换和协同工作变得更为高效,内部交互扭矩响应延迟小,扭矩控制更精确,让刹车更丝滑,驾驶更平顺稳当,有效提升驾驶体验。

通过物理集成和主控芯片集成,星驱科技在集成12个部件后,整机重量少于80kg,相较非集成系统重量减轻15%,体积76L。轻量化、小体积设计,帮助该多合一适配前驱、后驱、四驱等多种动力需求,更利于整车布置。

电驱系统重量的降低,将直接惠及终端消费者,带来实打实的利益,其中最显著的就是能够提升车辆的续航里程,满足消费者对于长距离行驶和成本效益的需求。

03.

如何做到“五项全能”?

万变不离其宗,无论是三合一还是多合一,内卷的落脚点始终是整车的动力性、续航里程、安全可靠。动力、能效、安全、噪音和电磁指数,在这五大衡量电驱系统产品力和竞争力的关键指标中,不断涌现出的黑科技正推动着电驱技术的进步与发展。

NE时代了解到,中汽研提出五星电驱评价方案,经上述五大一级指标,八个二级指标的评测,评选出5A性能等级的电驱系统,是业内全层级多维度、技术要求全面的电驱动系统评测认证。星驱科技作为生产商获得了首个5A级认证,这也充分证明其在电驱领域的卓越实力。

电驱动总成效率代表着电能转化为机械能,或机械能转化为电能存储的能力。效率越高,电能损失越低,车辆续航里程越长。行业数据显示,电驱系统综合效率每提升1%,续航里程可提升2%左右。也就是说,在同等续航情况下,电驱效率越高的整车,在电池容量方面拥有更多优化空间和成本控制的优势。

目前,市场上以IGBT功率模块为基础的400V电驱系统一般CLTC效率在87%~89%,与之对比,星驱科技12合1电驱系统通过新技术和新工艺,CLTC效率突破90%,在行业内可称得上效率“黑马”。

星驱科技是怎么做到90.04%的CLTC效率呢?20年的动力传动系统和电子元件的研发和制造经验,使之对电机、齿轮箱的脾性了如指掌。在保证传动系统可靠性的同时,星驱加强齿轮箱的高强度,使降低润滑油使用成为可能,从而降低拖曳力矩,提升效率。在行业主流的扁线油冷电机方向上,星驱自主创新深度油冷技术,挖掘热管理效率提升的潜力。它通过引入电子智能油泵实现全主动润滑冷却,可根据功率需求和温度场测试结果实时智能调整冷却油量,从而提高散热效率并实现更高可靠性和更低的电功耗。

在关系到驾驶安全的EMC性能和功能安全方面,星驱科技12合1电驱系统可做到class 3以上的EMC高等级,以及对标欧洲高端品牌主机厂的ASIL C功能安全。

电磁干扰(EMC)是多合一开发过程中无法回避的难题。尤其多控制器共用同一块主控芯片下,信号发射、传导和接收的频率也随之增加,造成更严峻的EMC干扰。而且考虑到成本因素,不可能无限制地增加磁环和滤波器。

为此,星驱科技经过反复调试,设计出多级的滤波结构,并在软件层面与芯片原厂进行深度合作,有效避免互相干扰的情况。这一方案在车辆上得到了验证,不仅通过了公告,还经过了实车验证,效果符合预期。

在整车舒适度方面,星驱科技12合1电驱系统总声压级达到78dB,当前行业内普遍采用吸音材料包裹电驱的方式来降低噪音,但该产品通过优化电磁方案的方式,在同等条件下实现了与包裹吸音材料的行业竞品相媲美的噪音水平。其微米级齿轮精度与高啮合度的设计,带来了极致的静音效果。

中汽研提到,五星电驱认证的目的在于推广“5A”电驱产品,提升消费者对电驱产品的关注度,助力电驱产品力和品牌力向上。得益于中国新能源汽车市场的极致内卷,中国电驱技术已然破茧成蝶。但不容忽视的是,在面对跨国零部件巨头的竞争时,在进军海外市场时,自主电驱企业的产品力和品牌力建设仍然任重而道远。如今,行业机构与电驱Tier 1形成合力,一方探明市场需求、竞争态势,提供专业的技术指导,一方依托自身的技术优势和制造经验,为市场提供更为优质、高效的电驱产品。

来源:第一电动网

作者:NE时代

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NE时代

为新能源时代而生的汽车产业服务平台,致力于为新能源汽车企业发展提供一站式服务 旗下微信公众号:NE时代新能源、智车引擎

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