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2019全球未来出行大会|蔚来汽车有限公司电驱动系统研发总监许力文:电动汽车电驱动的发展趋势

盖世直播 2019-10-31 13:42:33
核心提示:2019全球未来出行大会现场嘉宾演讲实录,敬请关注!

为更好地推动全球范围的跨界协同,理清出行公司、汽车公司、城市等各个主体在未来出行生态中的角色,讨论未来出行方式、出行科技、交通结构、交通战略会发生的重大变化以及整个行业将面临的机遇与挑战,中国电动汽车百人会组织举办2019 全球未来出行大会,以推动出行生态变革、转型创新和国际协同,迎接出行革命。以下为蔚来汽车有限公司电驱动系统研发总监许力文演讲内容实录:

电动汽车,蔚来,电池,2019全球未来出行大会

谢谢大家,前面听了很多这个行业大佬电池方面的演讲受益匪浅。我在这里换一个话题,讲电驱动。我想分两个部分,一个是现在电驱动行业的挑战机会,另外一个讲NIO公司的电驱动EDS技术。相对电池行业来说,电驱动历史比较强,电驱动在乘用车上有独特的意义。讲趋势分两个,一个解决当前的问题一个解决明天的问题,当前是怎样的情况,讲讲需求,引用了一个美国的数据,我在这主要不是讲预测,电动车到2040年有一个数据讲30%是所有乘用车销量当中会是纯电动插电式。

这个是我们国内机构预测的数据,2050年悲观是50%渗透率,乐观是70%渗透率。2050年还有很多未定因素,起码一点这个趋势大家都不否认。对我们来说电驱动来说还是有很大的挑战,现在是这样的我们先看一下电驱动的需求,一个是安全,一个是布置,电池块头更大,布置更加有挑战性,另外可靠性,高电压仅仅是从充电的要求看,还有效率、成本,成本是主要问题,现在电驱动成本比电池低一点,但是也有压力,再一个是NVH跟电池金融的问题,还有功能集成还有重量问题。

这是美国USCARS2017年的数据,他们预测2020年大致是每千瓦8美元,2025年是每千瓦6美元,但是这里讲的是ETDS。逆变器上2020年成本是每千瓦3.3美元,2020年每千瓦是2.7美元,这是电机,每千瓦4.7美元,2025年是每千瓦3.3美元。现在大致上水平一些知名大牌国际上总的160千瓦在8、9千到一万。我们的挑战是什么呢?外来品牌和自主品牌共存,外来品牌是需要的,借鉴别人经验的机会,同时也形成竞争机制,但是这个挑战也是非常大的,主要是成本有差距,对国内品牌来说要做到150、160千瓦电驱动做到8、9千是非常困难的,我觉得是非常困难的。机会是这样的,响应及时性我们本国的企业可以做得非常好,现在大多数情况是这样的,外面的企业在技术水平比较强,但主要的技术供应链都是在本国,中国的团队他们有,但是真正解决真正设计是在本地,这里只是做一个沟通作用,项目管理作用。一来一回从这里再返回到本地的公司,一回来这个周期对很多国内的主机厂不能满足,我们造车周期缩短了很多,这是本国很大的机会。制造技术质量体系,这个在很多欧洲欧美大牌企业,这方面做的比较好,这个也是涉及到一个是你出来东西的故障率,跟你质量有很大关系。再下面是减速器技术,电驱动的减速器跟传统的变速箱有很大的关系,传统变速箱很复杂,因为转速高了1500、1600转,这方面国内企业要迎头赶上。下面一个是供应链,我们缺很多东西,我们缺主芯片,主芯片都是用未来的,然后轴承,高速电机上面轴承现在基本都是用外面的,还有油封,油封也是。其他我们一些器件国内企业在发展。包括金属铸件、功率模块、PCB、接插件、电容。

然后我讲讲下一步的技术,基本跟我们整车对前面几个维度相关,可靠性、质量、成本。我们现在用的都硅的,这个器件是一种新的器件,主要的优点是损耗小,结温比较高,带来的好处是高效,效率比较高一点,现在基本上如果代替硅的话,电池不变情况下增加5%到10%的里程数。另外一个增加功率密度,这也是一个很大的概念。挑战现在碳化硅比较贵,如果现在把硅换成碳化硅,从电池上面节省来说可以持平。另外一个开关速度比较高带来的问题必须严重。还有要求功率模块母排电容更优化的集成。另外开关速度比较高对绝缘的耐久性影响,也是需要考虑的。其次是高次谐波对电机的热影响,这是效率问题。

下面一个方向就是高度集成,高度集成带来好处,乘用车大家都知道整车布置比较困难,如果能够减轻重量或者减少体积,控制起来就更加方便一些。挑战这个不容易,在这方面国内的企业跟国外的一些企业有一些差距,主要是装配复杂度,整装不好装配,另外涉及到多家供应商部件集成复杂性,另外一个集成跟平台化通常是相反的,你越集成越做大,布置越不灵活,分散了这个布置就相对来说利用的空间就多。电动底盘是电动化的概念,基于目前概念下,电动车量不大,你要支持几个不同车型,开发几款不同的电驱动或者电池这个成本相当高,这个概念是MEB先出来的,我出一款电动品牌上面套不同的车型那就是一款车,电动品牌用于不同多个车型,概念非常好。下面一个是关于功率模块,现在普遍应用是硅单面冷却的。

高速电机,电机是大方面,整车要降其他重量,减少体积这个是唯一的途径,增加转速以后扭矩可以减小,成本就减小,这个很简单。现在国内有在做研发做两万转的,这个挑战主要是轴承高速轴承,耐久,高速发热问题,然后MH,速度上去以后更不好解决。这个对中国市场来说稍微好一点,但是也一样,国外关注的比较多,因为稀土比较紧张。对中国来说,如果说别人研发出一个少用稀土或者不用稀土,成本下来了,我们就比不过人家了,这是一回事情,这是一样的。有几种方案就是转子励磁,但效率低一些,另外开关磁阻,声音不太好,对商用车来说可以用,对乘用车不太好。

这个是减速器,我们一般是平行轴的减速器,行星齿轮,这个带来的好处是比较紧凑,可以同轴输出,在MH也有,有挑战,也有改进,Porsche Taycan是用行星齿轮。其他一些电机技术,轴向磁场电机、轮毂电机,轴向磁场电机是高功率高扭矩是盘式的结构,但是有一些技术问题,到量产现在已经有很多样机了,但是到量产可能要解决生产技术,轮毂电机有它的优点,它的优点整车布置比较好,像一些特殊用途,因为它布置轮边,所以底盘更低,对于一些物流车比较好,对乘用车好处不是太多。还有轮毂电机是因为在轮毂上面它的运行条件环境比较恶劣,折算到成本,你要做比较耐久成本就增加了。还有一个就是说它的质量,往上到往下,它的振动频率变掉了,这个也是不太好解决的问题。世界上Protean已经做了很久,还有Elaphe和YASA。

还有几个技术,油冷电机,电机如果能把它温度降下来,效率就可以上去一点,体积可以做小,油冷也是不是很好做,世界上也在研究,特斯拉也有油冷电机,国内我还没有听说油冷电机。高性能的硅钢损耗的关系,实际上电驱动的损耗已经比较高了,做到整个系统92%93%,已经到了一个饱和限,增加都不太容易。然后非稀土磁钢,扁平导线电机,端部塑封材料。

蔚来我们从2015年2016年初开始做,做了两款一个是240千瓦一个是26千瓦,这两款是蔚来车进入4秒,一个是4.4秒一个4.7秒。第一个是异步电机,扭矩240KW,240K和160KW。我们跟其他的一些比较,世界上特斯拉是比较厉害有一个375千瓦的电机,其他就是配置147两个,奔驰150千瓦两个。我们是三合一的集成化的设计,这个对整车厂来说比较关注,整车配置比较方便,多个分散的话不太方便,我们把减速器放在中间。这是240KV的特性曲线,电机跟减速器按照300KW530牛米设计,这是铜转子技术,损耗低效率高。逆变器也是因为功率器件的原因,我们是双三相拓扑结构,用的英飞凌的。这是我们的用磁同步电机,也是15000转,效率达到96.7%。减速器也是我们自己开发的,供应商代工生产。这是我们在开发中的样机,我们公司在美国团队开发的,这是一个双电机,2乘110千瓦,两个电机两边分别输出,可以支持矢量控制,可以做先进整车的动态控制。

这是下一代技术,现在正在开发当中的,前轮打算使用铜轴的方案,后轴仍然是平行轴的方案。在软件上准备做到功能安全ASIL D,交流异步电机和高度的逆变器。再下一代我们考虑电驱动可以做电制动,我们打算把动力驱动跟电制动功能融合在一起,下一代准备考虑油冷技术三合一的深度集成,高速电机。好,谢谢大家。


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文章标签: 电动汽车 蔚来 电池

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