比亚迪和吉利商用车电驱动研究

1、比亚迪 电驱系统是电动车最核心部件之一： （1）电机：电能→机械能（2）减速器：传递动力+调节转速转矩（3）电驱桥：承载+驱动（4）电控：直流电→交流电 新能源商用牵引车技术需求： 动力强（高功率密度）、长续航（高效率）、舒适性（NVH）、智能化、集成化、轻量化、软件迭代。 比亚迪技术创新1： 高效热管理利用动力系统余热给电池加热，低温时吸热，高温时放热，提升散热效率，实现热量的高效综合利用。 热源模块（电机定转子+功率器件）+散热模块→整车热管理（驱动-充电-加热/电池加热） 比亚迪技术创新2： 拓扑复用电驱动系统功能拓扑融合创新，实现系统体积、重量、成本的大幅降低。 比亚迪技术创新3：扁线电机扁线电机在槽满率、功率密度、高效率区方面均有大幅提升。 比亚迪技术创新4：材料性能提升 随着对电驱系统高转速、大扭矩、高效率、高压化等性能需求不断增加，需全方位对材料性能进行提升。 （1）高性能硅钢片：高强度、高磁极化、低铁损（2）少重稀土永磁体：高剩磁、强矫顽力、少重稀土（3）长寿命高绝缘电磁线：高PDIV、耐电晕、高导热（4）宽温变高速轴承：高转速、高绝缘、高耐温 比亚迪技术创新5： 高效率采用高效电机、低摩擦轴承、动态载波控制、低粘度油品等技术和系统综合寻优算法，实现动力系统的高效设计。 （1）高效电机：从磁场和温度场两方面入手：扁线电机-降低铜耗；超薄硅钢片-抑制铁损；低摩擦轴承-减少机械损耗； （2）高效电控：从电路和控制两方面入手：SiC芯片降低开关损耗；烧结封装工艺降低杂散电感；高频动态载波控制；（3）高效传动：从结构和流体两方面入手：开发超低粘度油品；低滑移率齿轮设计；低搅油损失润滑导油结构；（4）高效系统设计：多部件综合寻优；遗传迭代；分布式计算。 比亚迪技术创新6： 高功率采用油冷电机、高性能SiC控制器、宽温域设计技术，提升电驱动总成持续能力，实现整车强动力。（1）油冷电机：大功率、高转速（2）SiC控制器：耐高温、耐高压（3）宽温域设计：工况自主适应、流量按需分配 比亚迪技术创新7： 轻量化轻量化从材料、性能、开发周期、品质、制造、成本等方面，寻找轻量化与成本、性能控制的均衡。 （1）轻量化材料应用：高强度钢、合金材料、高性能硅钢片 （2）结构优化设计：结构设计、载荷提取、拓扑优化 （3）先进制造工艺应用：激光焊接、液压成型、3D打印 流程：中空化结构设计→新材料探索应用→仿真与试验结合→全链条轻量化开发→缺陷与失效分析。 比亚迪技术创新8：低噪音 采用多参数化建模、齿轮修形、系统模态、谐波控制等技术，从激励源、传递路径以及外部响应等多方面系统优化。（1）噪声源：多参数建模、控制优化、齿轮修形、系统模态（2）传递路径：振动响应、声辐射 2、吉利 商用车的运行特点： ⚫作为生产资料，追求低油耗⚫运营车辆，需减轻电池重量（减小电池容量）多拉货⚫运营随机性，行驶里程长且不定点，不宜依赖充电桩 吉利增程、纯电动力架构共平台： （1）高集成、高效率、低成本（2）提高通用化率、缩短开发周期、降低开发成本 甲醇增程动力架构：①+②+③ 纯电动力架构：②+③ 吉利商用车甲醇增程动力路线产品架构迭代： 醇氢1.0&2.0：400V/800V醇电一体化平台、发动机最高热效率＞42%、醇电转化率＞1.6kWh/L、汽油辅助启动、主辅驱。 醇氢3.0：800V醇电一体化平台、发动机最高热效率＞45%、醇电转化率＞1.9kWh/L、甲醇单一燃料、动力域控。 增程器的动力解耦： ⚫增程器与驱动系统之间的机械解耦⚫增程器发电功率与车辆需求功率之间的解耦⚫增程器转速与车速之间的解耦⚫增程器效率与测试循环效率之间的解耦 与混合驱动的强耦合不同，增程器因其解耦特征： 可以使发动机运行于最佳工况点；动力电池可弱化增程器对车辆瞬态响应的影响：车辆加速时，增程器功率点间过渡的迟滞效应可通过VCU控制动力电池功率的快速输出进行弥补，以达到整车功率需求。 醇氢电动优势结合：小容量动力电池+绿色液体燃料（甲醇增程器）。如600km续航：150km靠纯电+450km靠绿醇 吉利甲醇增程技术搭载轻卡和客车车型 ⚫运营成本低：发电成本1.26元/km，接近纯电车型⚫续航里程：1000公里⚫里程无忧：时效性高 吉利甲醇增程技术搭载重卡车型：高集成、高效率、四电机灵活扭矩分配；搭载远程星瀚H，于2024.3.30已开始试销至山西、广西、四川、云南等地，主打运营快递快运市场；PCC（预见性巡航）使节能率达到5.36%，IEM（智能能量管理系统）使运营成本节省约10%。 甲醇增程动力架构：①+②+③ 纯电动力架构：②+③ 吉利商用车甲醇增程架构匹配原则： （1）搭建多因素、多目标增程动力匹配模型（得到最优增程器+动力电池组合） ⚫满足整车最大额定功率需求⚫结合增程器NVH控制策略⚫导入车辆运行场景大数据⚫导入GT-SUITE、Simulink整车经济性仿真结果 构建增程器额定功率+动力电池电量矩阵，寻找优势TCO动力匹配型式 （2）指定动力电池选型精确边界 ⚫满足整车公告续航⚫满足整车经济性测试循环需求功率⚫满足整车加速动力性⚫满足整车寒区充放电功率需求⚫满足山区典型工况动力需求 （3）发动机匹配原则 ⚫发动机应具有成本低、油耗低、体积小、噪音低等特点考虑发动机耐久特性，推荐应用发动机扭矩＜85%外特性扭矩 （4）匹配高效驱动电机 ⚫满足整车动力性需求⚫校核经济性，优化运行工况落点系统效率⚫校验极限超载动力性 （5）发电机匹配原则 ⚫发电机在进行电磁方案设计时，高效区应考虑匹配发动机的最优功率带，常用工况点与发动机高效区重合 （6）增程器功率预选点 ⚫尽量选择发电功率点在高效区⚫考虑传统驾驶习惯，增程器高功率点转速≥低功率点转速⚫选择工况点时，同时考虑NVH特性，选择噪声低的区域（发动机转速＜3500rpm） 增程动力性/经济性匹配原则： （1）满足整车VTS指标；（2）循环工况电量平衡，减少增程器启动次数；（3）选择增程器高效率点 吉利商用车甲醇增程产品核心优势： （1）相比柴油车 超低运营成本，节油率可达28%-40%；超低排放，具有零排放运行里程；低速、市区等复杂工况特别适合 （2）相比纯电动车 整车成本和重量大幅降低；可以不依赖充电桩无续驶里程焦虑；电池浅充浅放寿命长；不依赖于政策补贴支持；可适应高寒区域运行 3、绿传--多挡电驱技术收益： （1）降低电机性能需求：若保持相同性能，低挡位大传动比可以减小电机最大扭矩及峰值功率，高挡位小传动比可以降低电机最高转速，降低对驱动电机的性能需求。 （2）提升整车的动力性：若采用相同电机，低挡位大传动比可以提升加速、爬坡性能，高挡位小传动比可以提升最高车速，提升整车的动力性能。 （3）提升整车的经济性：通过对速比以及换挡规律的优化，可以改善电驱动运行的效率，提升整车的经济性，增加续航里程。 （4）改善NVH及可靠性：高挡位小传动比降低了电机最高转速，降低驱动系统高频啸叫和高速动平衡振动，提高整车声品质，改善NVH性能，同时改善高速旋转件失效风险。 （5）匹配油冷扁线电机：降低了电机峰值转速需求，规避扁线电机高速集肤效应，充分发挥油冷扁线电机的技术优势，极大地提升电驱动系统功率密度。 （6）降低系统成本：若保持相同的动力性及经济性需求，通过降低电机性能需求及电池容量，可降低系统成本。 ▲电驱动架构拓扑（绿传） 变速机构：（1）定轴齿轮传动：速比易调、传动效率高、结构简单、成本低；（2）行星齿轮传动：功率密度高，尺寸紧凑，自由度丰富，多挡位方案及空间收益显著。 换挡元件及执行机构：（1）同步器/狗牙离合器+换挡电机：结构简单、成本低、传动效率高、可靠性高；（2）多片湿式离合器+液压系统：可实现动力换挡，换挡动力性、舒适性高。 ▲多挡箱变速机构、换挡元件及执行机构技术路线对比（绿传）