三合一集成EV电驱动总成技术

重庆青山工业有限公司 技术发展趋势 ➢驱动总成平台化、模块化，适应不同车型搭载需求； ➢动力总成集成化、控制模块集成化、系统软件集成化的多合一电驱平台。 电驱总成开发技术 1总成平台化规格定义 ➢全新一代电驱动总成集成电机、电控、减速器三合一；➢平台化规划，开发形成大-中-小三个产品； 2系统集成设计技术 高度集成的结构设计 ➢电机与控制器冷却水道直接串联连接；➢电机引出线与控制器母排直接连接，节约高压连接器及导线； ➢减速器与电机共用右端盖，一体化箱体采用三段式➢轴承浮动独立支撑，卸载总成受力，变形小、NVH好。 总成载荷谱研究 ✓对于齿轮载荷谱过于严苛，存在过设计； ✓对于轴承载荷谱并不严峻，存在设计不足； ➢进行BEV载荷谱在垫江试验场进行实际测试分析，确定青山的载荷谱：以LMS和ROMAX按照齿轮、轴承等损伤浓缩而成。➢目标实现在轻量化的基础上的高可靠性。 3机械设计技术 ➢零部件同样基于高可靠性、高效率、高NVH性能指标进行设计分析；➢在总成状态下进行测试及验证与设计分析结果的符合性。 ➢总体效率提升2.41%，达到95.46%的行业新水平。 电机开发技术 设计分析 •电机关键参数设计，包含定子规格、转子选型•电机轴承、密封件选型及仿真分析•电机轴、花键、铁芯参数化设计 基于电机定子直径平台化开发，规划三个平台，通过调整定子长度实现三个平台的功率和扭矩的系列化； ➢为有效控制NVH性能，在减速器速比设计时，控制齿轮齿数啮合阶次与电机定子转子极数产生的阶次差值，防止产生共振激励。 整车动力性经济性仿真，确定驱动电机性能指标 设计分析技术 电磁仿真分析： 热性能计算： 可靠性仿真分析： NVH仿真分析： •磁密云图、磁力线•转子分段斜极•电机退磁•电气时间常数计算•运行范围Map图 •电磁力计算•振动模态分析•振动仿真计算•噪声仿真计算 •损耗分布计算•关键部位温度计算•电机结构及热传导参数对温度分布的敏感性分析 •轴、花键、铁芯强度•轴承校核•微观参数优化•材料SN分析 空载磁密云图 5控制器MCU开发技术 性能试验及可靠性验证 控制器壳体采用是ADC12控制器进水口流量为QIN=8L/min，进口水温T=65℃；采用英飞凌820AIGBT模块：峰值功率下IGBT发热功率为2166W，Diode发热功率为450 W。 6电驱动总成软件开发 ◼建立需求分析、设计、测试、标定到发布的“4+1”开发平台支撑软件过程开发，具备软件功能、性能、可靠性的模块化开发测试能力； ◼建立从前期设计的控制评价，到后期产品开发匹配能力，形成整车、动力总成、变速器及零部件一体化的匹配能力。 青山的800V平台架构主要有七合一的主驱和三合一的辅驱，七合一的主驱应用了碳化硅，最高转速达到了18000rpm，目前的峰值功率可以达到230kW，可以向上进行扩展。 基于对辅驱产品的需求分析，用户对成本要求非常苛刻，辅驱采用的是异步电机的方案，异步电机最高功率可以达到190kW。 青山主驱产品主要的特点体现在高集成化、高效率、高性能。 高集成化主要是通过七合一集成技术、结构一体化和拓扑优化分析最终在性能上取得比较好的突破，在效率方面应用了八层扁线的绕组技术以及碳化硅技术，在效率上取得了不错的突破，在性能上更关注的是轴电流的抑制以及主动降噪技术的应用。 青山电机实测的效率区间大于90%的占比目前达到88%，离双9目标还有差距，电控是五合一的，现在的电控是物理集成的，软硬解耦和平台化。 400V和800V严格来说是一个同平台的设计，是根据电压升高之后部分芯片和元器件做了更换，整个架构都是同平台进行设计以及多合一和高压，在功能安全方面也进行了大量的工作，目前可以达到C，正在向D靠拢。 针对辅驱产品，三合一的异步辅驱首先是高性价比，通过异步电机的低阻损失的结构应用，异步采用扁线的技术，在高可靠性方面，通过复合防电腐蚀技术以及三维温度场分析技术，使防电腐蚀性大幅度提高，通过隔流、引流，目前的电腐蚀控制在5%以内。 目前青山的电驱总成主要有混合动力和纯电驱动两类，混合动力有两种构型是P2和P13，这两种构型目前都已经处于量产状态； 电驱动总成方面，二合一的PF03的小功率风冷电驱主要搭在长安的整车，已经量产，而PF20A跟P20C高压产品预计在明年第一季度进行投产，而异步电驱除了高压根据用户的需求，目前衍生出了中压的产品，在这个基础之上进行平台化的开发，成本会进一步降低。 P20B是中压七合一产品。 HF640变速器是青山公司联合长安全新设计的基于P2混动路线的混动动力变速器，通过电机平台化兼顾PHEV、HEV的混动产品。 产品开发以平台化、集成化、低能耗、高效率为整体目标，同时更够满足今后发动机升扭及混动升级需求。 搭载整车情况：HF640变速器计划搭载长安逸动及其以上平台车型，匹配NE15T米勒发动机，SOP时间为2020年07月。 ED120基于长安CS75-PHEV车型进行开发，减速器位于车辆后轴，可实现纯电四驱、混动四驱、两驱和能量回收等功能。减速器具备空挡功能，高速工况下可通过断开差速器来降低拖拽能量损耗，提高整车最高车速。 EF135是一款前置前驱型式单档双级传动减速器，与电机共用右端盖，同电机和电控组成新型三合一结构（减速器与电机共用右端盖），可承载最大扭矩350Nm，速比9.11，最高转速12000rpm。搭载整车情况：搭载长安C211、奇瑞(X70)、国能(119A)等整车型。 青山