技术赋能产品 长安超集电驱如何实现

从2001年布局新能源领域，重庆长安汽车是中国最早进入新能源领域的企业之一。体系化的竞争能力，是长安汽车成功度过技术研发的艰难前期、过渡产业化推广时期、最终进入多车型市场化运行的重要因素。

2022上半年里，长安汽车自主品牌新能源累计销量84,958辆，同比增长127.3%，其中6月销量达18,268辆，环比增33.1%。全系产品打造离不开平台化架构，且看构成这一市场数据的新能源车型谱系：

图片来源：长安汽车官网

以平台进行划分，EPA0平台下的城市代步车型奔奔E-star是长安汽车2021年的销售主力；EPA1平台下经济家用型的深蓝系列，新车型将搭载160kW的多合一超集电驱于今年面市；EPA2平台主要孵化中型跨界风格轿车、中型轿车、高性能跨界SUV以及中型MPV四种车型。

长安新能源电驱动总工程师胡松介绍，依据三大整车平台，长安汽车按照宽谱系、大覆盖和越级体验搭建了覆盖A00级到C级车型的完整动力配置。

图片来源：盖世汽车

超集电驱背后 长安实现多点技术突破

类比发动机是燃油车的心脏，电驱系统就是电动车的动力核心。

多合一是电驱结构的发展趋势之一，意在以深度集成优化系统结构，减少不必要的资源浪费。长期在市面流行的三合一电驱，是将电机、电控系统和减速器集成在一起，集成器件越多，挑战性也会直线上升。

长安汽车首届“开放共赢 融合创新”科技生态大会上，其首代七合一超集电驱现身，七合一电驱系统集成了整车控制器、高压分线盒、电机控制器、直流变换器、充电机、电机、减速器七个部件。 

图片来源：长安汽车

2019年，长安汽车开始打造多合一系统的技术预言、从组建千人团队，进行设计开发到仿真以及验证，四年带来七合一超集电驱的面世。

品质上的高集成、高效率、低噪、低成本，是由产品背后的多个技术突破支撑的。

设计优化后，电驱系统的最高效率可达95%。这是由于采用了八层的点线绕组电机，在电控上引用超低主导线；同时通过拓扑结构，把内部的布置做到精简和优化；在保证相对的载流面积时尽量做到均匀，来减少电耗。

具体到减小损耗的细节：首先是在传统结构上用低阻力分析优化流畅度；应用中高速的结构降低润滑油量，做到低速时充分润滑，中高速时减少油量的不必要损耗；在功能结构上引用了低模部件；在软件上则是采用控制算法提升效率。

图片来源：盖世汽车

为了提升用户体验，长安汽车通过三大方面做NVH性能（噪声、振动与声振粗糙度）设计：基于POT和WOT工况设计方案，在设计初期做好整个系统的模态规划，控制齿轮转矩和转矩脉动；完善零件匹配，在路径上确保轴承刚度同底盘的一对一匹配；整车气密性协同开发。

多举措之下，胡松表示，在NVH性能上实现了裸机达到竞品同等水平。

多合一结构，如何分配空间是关键，比如为了适应长安汽车的全系车型布置，就要使结构的枢轴基本上接近水平角度。

为保证用户的可靠性，长安汽车对用户工况、机械强度/疲劳，热负荷等进行采集和分析，对产品设计速度作总结，同时通过实验验证进行复合；针对零件和电驱总成的可靠性，则是基于长安的开发体系完成了PV的实验验证。

图片来源：盖世汽车

挑战诸多 高集成领域技术难点分析

即便取得了多点技术突破，要在高集成技术前列占据一席之地，长安汽车同样面临诸多挑战。

首先，集成零件多，问题就多。比如薄壁零件，以及多阶层的互相干扰，都会影响整个系统模态。

保证产品设计的稳健性就成了关键。胡松强调，整个开发过程中，考虑到旋转件的自由模态基准，长安汽车对电机和齿轮机的每种方案进行分析，在台架实验上完成了100多轮的验证。

另一大挑战是对差速器进行润滑优化。通过CFD模拟仿真以及台架实验验证，首先要强化壳体光滑度，提高液体流速；除此以外，不仅要在壳体上导油，也要对差速器内部添加储油措施：比如在容积在0.4升的专门储油枪，在转速处于1200-1400转区间时，储油可以将齿轮间用于循环的油量降低百分之三十多。

图片来源：长安汽车胡松

多合一最直接的影响就是电控零部件的增多，进而导致裸露线路和器件的增加。一方面会有内部水分子凝结在裸露器件上的风险；另一方面则因为元件增加且分布不均，需要更加分析热传递路径，制定合理的布置方案，实现热引流来减少集中发热风险。

最后是拆分维修成本倒逼零部件可靠性的问题。由于售后成本更高，多合一会大大提高对集成部分质量的要求。

任何产品设计都不能做到100%无故障，因此需要针对可能出现的问题设计可探测的维修方案，并针对这些方案做具体的成本分析。

胡松表示，多合一集成要求在开发过程中就测试拆分维修执行的可能性，开发中段就要具备诊断能力。在整个产品开发过程中，长安汽车在产品的概念设计同时就进行产销协同、统筹规划、以确保拆分维修方案落地。

图片来源：盖世汽车

电气架构未来发展趋势：集成化、高效化、域控制

总的来说，电驱总成集成化、高效化，小型化的趋势越来越明显，三合一和多合一两种技术路线并行，可以适应不同整车布置的需求。

长安汽车会持续提升总成的峰值功率密度、总成的效率、还有充电功率三大竞争力。未来还会对机械集成进行多合一的拓展；推进电力电子的深度集成；以及整车OEM的集成工作。

目前则是以超集驱动为主，胡松补充道，为了提高机电耦合的集成度，集中式的驱动和分布式的驱动将会逐渐并存。

电机基础上推动高效电机技术的应用，以及尝试新结构和新材料在电机上的使用，比如SiC MOSFET，预计2025年后基于第四代SiC MOSFET也将逐渐开始应用。

快充是市场的普遍需求，而高压架构是实现超级快充的一个趋势，800V平台将会成为主流的技术路线，其中SiC MOSFET是重要的路径。

图片来源：盖世汽车

域控制也是整个行业的一大走向，集成度更高的中央电气架构下，ECU分布式控制已经走向功能域分布，接下来还会向中央计算机+区域化方向发展，软硬件的解耦成为必然的趋势。

面向服务的SOA的软件架构模式将成为新的焦点，以网状结构有效减少控制器的数量，单个控制器的功能更强大，高性能、高集成的中央控制器正待落地。

技术是第一生产力，集成化、高性能、高效化，新能源汽车电驱系统发展趋势日益明朗。降低里程焦虑、提高充电效率等市场呼声一直都有，虽说“软件定义汽车”，但作为出行工具，硬件的强势也不可或缺。

如长安汽车，用技术赋能产品，体察用户刚需，才能在拥抱电气化上一路直行。

（以上内容来自长安新能源电驱动总工程师胡松在2022年6月24日由盖世汽车主办的2022中国汽车电驱动与关键技术云论坛发表的《长安深蓝-超集电驱动力篇》主题演讲。）