E电园|张舟云：电驱动系统关键技术创新与产业升级( 二 ) 出品

在乘用车电驱动总成领域，三合一总成已经是整个行业的共识，我们看到国内国外有很多的三合一产品在市场中应用。对比下来，我们国内三合一总成技术水平和国外相比，在总成体积密度、扭矩输出能力、效率水平等指标应该还是比较相近的。当然个别有一些产品最高转速是12000rpm ，有的是16000rpm ，但是从总成输出转速看还是比较相近的。而且我们国内也有出口到北美的案例，当然国外也有很多产品在国内市场配套应用，所以从总成层面来说，总体发展还是比较好的。
我再说一下为什么要用三合一集成。它有必要性，一是集成的结构非常紧凑，从车辆布置来讲，它可以做成比较好的平台化。 2016年大众推出MEB平台的时候，就是明确的模块化总成。二是从零件本身来讲，集成后电机和逆变器的线束可以省掉了，对花键润滑和总成噪声都有好处。还有对零部件企业来说，如果能做到平台化的话，就可以用同一个机械布置，通过改变功率模块的大小和电机定转子有效长度来控制成本，匹配不同的车型的需求。同时可以考虑做集中采购来降低成本。为什么这么讲呢？因为有一些订单，如果在生产过程中出订单调整，用平台化的结构件就可以调整到其他订单上，这样从布局供应链、生产组织和进行备货等都非常有好处。
我们有一个125kW的三合一总成，功率范围是从95kW到145kW ，最高转速都一样，电机铁心长度根据扭矩需求会有所变化，一套三合一总成可以匹配不同的车型应用，这就是一个很好的例子。
说到电驱动系统集成的创新技术主要包括机、电、热三个方面，机械设计中考虑扭矩的传递路径，就是怎么样把电机和减速器做集成；还有就是从电的角度做到电气与电磁的集成；热的角度重点是热管理集成，如将电机与减速器集中油冷，对于热管理非常有好处。
另外，我再说几个单项的技术。电机技术现在看到的就是扁线电机比较多。为什么？好处之一是扁线定子结构刚度较好，对定子端部的绝缘也有好处；另外，它在中低速区域的效率比较好，所以它比较适合城市工况的应用。当然也有一些问题，比如说高频的交流电阻带来的损耗增加等。所以扁线电机的应用要利用其优势。还有电机里面，稀土永磁大家也很担心资源的问题。我们国家的情况是重稀土少，但轻稀土很多，所以电机技术是通过重稀土掺杂和替代，怎么样减少重稀土的用量。
在电机控制器中怎么做集成呢？要根据逆变器集成来做功率模块定制化技术，通过定制化来提高集成度。还有现在大家都谈800V电压平台， 800V电压从逆变器本身的设计开发来讲并没有太大难度，更重要的是要考虑充电的兼容性，这和车辆应用相关联。个人认为800V不是必然趋势，但是它是一种存在的形式，就是说在某一些车型中有应用。
除了逆变器本身集成外，车载电力电子部件的集成也是一个重要方面，包括集成逆变器、DCDC和车载充电机等等，这也是一个很重要的方向。
对于碳化硅器件应用，刚才我前面讲了，碳化硅的好处是高温、高效、高频，但是高频和高效相互之间是有约束的。如果开关频率提升较高，由于器件开关损耗和开关频率成正比，高的开关频率会影响碳化硅器件高效的发挥。所以我们在应用方面来讲，也就是说在需要用高频的时候再用。碳化硅器件为什么说大家这么看好呢？原因是和IGBT相比，碳化硅器件在中低速的电流比较大的时候，效率更高，因此对于城市工况的运行方式来评价能耗的时候有优势。从计算和实验数据看，基本可以保持5%左右的能耗节省。对于运营车量或者电量比较高的车型应用，用碳化硅器件虽然成本高一点，但是也有可能总运营成本能下降。
还有一个就是减速器，三合一总成离不开减速器。总体来讲，我们现在已经拥有了多种高速减速器样机和产品，但是减速器方面还有很多的事情要做，特别是关键零部件。