电驱动和动力域行业研究汽车技术

portant;">电驱动系统的发展已经历了独立模块、电机与变速箱集成、电控与电机及变速箱部分集成、三合一及多合一集成等多个阶段,在“软件定义汽车”趋势引领下,电子电气架构越来越走向域控制、中央控制,电驱动系统从传统的机械层面“三合一集成”,向功率电子层面“多合一集成”+动力域层面“软件集成”演进,通过深度的FOTA,不断提升整车动力系统性能。

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portant;">主机厂:加速量产高效、智能电驱动系统方案

portant;">主机厂选择电驱动方案时会考虑五大因素——功率密度、集成化程度、高效率、安全性和智能化。不管是自研还是选择其他零部件厂商的产品,这几点都是重中之重。下一阶段,多合一集成电驱、800V电压平台、SiC/GaN功率器件的研发与应用、动力域等新技术将推动电驱动系统行业快速发展。

portant;">比亚迪“八合一”电动力总成:2021年,比亚迪在e3.0平台上推出八合一电动力总成,将电机、变速器、电机控制器、PDU、DC-DC、OBC、VCU、BMS高度集成,系统占用空间得到进一步压缩,重量变得更轻。其整体性能较上一代功率密度提升20%,整机重量和体积分别降低15%、20%,系统综合效率达到89%。

portant;">比亚迪基于整车定位,400V中压、800V高压同平台打造,独立升压装置+复用驱动系统功率器件组成升压充电拓扑,实现模块化式的升压架构。高压平台采用1200V/840A的SiC功率模块,SiC相对IGBT控制器体积缩小60%,开关损耗降低70%,电控系统最高效率可达99.7%。

portant;">比亚迪e3.0平台电驱动系统电路及芯片集成

蔚来第二代电驱动系统:确立了前永磁同步电机后感应异步电机的路线,并做到了永磁同步电机最大功率达到180KW,感应异步电机最大功率可达300KW的水平,蔚来第二代电驱动系统的前永磁同步电机选用了安森美最新的VE-TracDirectSiC功率模块。

portant;">蔚来汽车的电驱动系统由旗下的XPT蔚来驱动科技公司提供,XPT已在南京、上海、合肥形成一线多点的制造布局。

portant;">蔚来第二代电驱动系统

portant;">零部件厂商:布局电驱动系统新品,加快技术迭代

portant;">“三合一”集成电驱动系统已经发展成熟,下一步将实现功率电子层面的“多合一”,将OBC车载充电器+高电压DC/DC转换器+逆变器+PDU配电单元进行深度整合,Tier1供应商纷纷推出了全新的电驱动系统产品。

portant;">部分Tier1供应商电驱动系统产品对比

上海电驱动GaN“三合一”电驱动总成:2021年11月,上海电驱动的GaN三合一电驱动总成在安世半导体的展台展出,因其超高的效率,备受青睐。在相同的工况下,对比传统的硅基IGBT电机控制器,其效率提升非常明显。基于氮化镓的电机控制器最高效率可到99.34%,效率大于90%的面积占比为93.58%;基于硅基IGBT的电机控制器最高效率可到98.3%,效率大于90%的面积占比为83.94%。

华为“多合一”电驱动系统DriveONE:集成了BCU(电池控制单元)、PDU(动力驱动单元)、DC/DC(驱动电源)、MCU(微控制单元)、OBC(车载充电器)、电动机、减速器七大部件,实现了机械部件与功率部件的深度融合。同时华为利用其软件方面的优势,将智能化带入到电驱动系统中,实现端云协同与控制归一。这一多合一电驱动系统实现了体积减小20%,重量减轻15%的目标,降低了开发成本,实现了整车前后驱适配。

纬湃科技第四代电驱动系统EMR4:纬湃科技前身为大陆集团动力总成部门,2021年7月,纬湃科技推出了第四代产品EMR4,新产品集高功率密度、紧凑型体型和轻量化多项优势于一体,功率范围覆盖80kW至230kW。与EMR3相比,EMR4效能提升5%,成本却下降了30%,重量减少25%,可搭载400V及800V两个高压平台。

portant;">电驱动系统的技术发展趋势

“三合一”电驱继续向“多合一”集成电驱演进

portant;">传统“三合一”电驱动技术升级,将向着“3+3+X平台”演进,即是将三合一的电驱动系统(电机、变速器、电机控制器)与三合一高压充配电系统(DC/DC、OBC、PDU)集成为“六合一”产品,或再进一步与BCU(电池控制单元)、VCU(整车控制器)等集成,形成“七合一”或“八合一”产品,实现机械部件和功率部件的深度融合。

portant;">同时,电驱动与整车热管理系统进一步联动融合,形成高效能、一体化电驱动热管理系统,通过电机、电控、减速器、DC/DC、电源等冷却系统集成,统一热管理,实现热源集成,减少热交换与热损失,增加热泵吸热效率,以提升电动汽车续航里程。

portant;">高效能、一体化电驱动热管理系统

portant;">但同时,多合一系统面临的技术问题(如热管理、电磁干扰、故障率)仍然存在,同时成本偏高,目前只有数家厂商(如华为、比亚迪等)实现了量产搭载,多合一仍是未来各大主机厂和Tier1重点研发的方向。

portant;">扁线电机渗透率大幅提升

portant;">扁线电机具备功率密度高、成本低、温度性能好等优势,国外车企较早应用了扁线电机技术,2021年,国内扁线电机应用大放异彩,比亚迪DMI车型和e++平台全系、特斯拉Model3/ModelY、大众MEB、蔚来ET7、智己L7、极氪001、长城欧拉黑猫等众多重磅车型均选择搭载扁线电机,总体市场渗透率已超过20%

portant;">扁线电机对工艺、制造技术及设备自动化程度要求很高,国内供应商方正电机、弗迪动力、蜂巢电驱、华域电动等已实现扁线电机量产。

portant;">以比亚迪为例,相比上一代圆线,比亚迪e3.0采用发卡扁线永磁同步电机,提升槽满率降低铜损,且能够平台化覆盖70-270kW。采用超薄硅钢片抑制铁损,电机功率提升40%,最高效率97.5%。减速机械机构方面,应用低摩擦轴承及导油式结构,提升润滑效果且降低搅油损失,齿轮精细设计降低齿轮滑移损耗,同时首次应用低粘度油品,传动最高效率97.6%。

portant;">比亚迪e3.0发卡扁线永磁同步电机

800VSiC高压平台量产加速

portant;">国内车企纷纷跟进800V高压平台架构,在2022年陆续实现量产交付。小鹏汽车采用来自汇川技术的800VSiC高压产品,小鹏G9将搭载XPower3.0动力系统,提供两驱单电机与四驱双电机两种选择,其中单电机最大功率230kW(312马力),双电机最大功率分别为175kW(238马力)/230kW(312马力),电驱系统最高效率可达95%以上。

portant;">多档减速器技术

portant;">电机高速化趋势明显,带动减速器向两档减速方向发展。目前,特斯拉Model3电机转速已达到17900rpm,国内车企基本也都达到了16000rpm,下一步规划便是18000-20000rpm。然而高转速需要多档减速器技术进行配套。

portant;">此外,采用两个档位后,驱动电机可以更加小型化、低速化,从而降低电机及电控的成本。目前,采埃孚、GKN、麦格纳等企业均已推出两档减速器产品。

portant;">采埃孚两档减速器

动力域控,进一步向中央域控、中央计算+区域架构演进

portant;">当前三合一集成电驱动已成为行业主流做法,随着“软件定义汽车”的进化,电子电气架构越来越走向域控制、中央控制。目前多家OEM和零部件厂商已实现三域架构,分别为车辆控制域、智能驾驶域和智能座舱域,“车辆控制域(VehicleDomainController,VDC)”整合进底盘域、动力域、车身域三大功能域。

portant;">独立的动力域控制器:动力域可以将整车控制、电机控制、BMS、车载充电机控制等组合在一起,以哪吒PDCS动力域控制器为例,将VCU(整车控制系统)和BMS(电池管理系统)的软硬件功能集成、算法集成,在硬件架构上应用英飞凌多核CPU/GPU芯片,提供了更大的代码存储空间和更强更安全的运算能力,具备丰富的输入输出通信端口,可支持多种形态的组合应用和OTA升级能力。软件架构上具备AUTOSAR架构+MBD建模应用,可以有效提高软件可靠性和可移植性。

portant;">哪吒汽车PDCS动力域控制器

portant;">跨域融合中央域控:以理想汽车为例,理想LEEA2.0是理想L9上使用的域控制器架构,整车分为三个控制域:中央控制域(包含动力、车身和部分底盘的功能),这里主要实现的是车身控制单元(BCM)和中央网关进行融合。

portant;">理想L9中央域控制器将使用恩智浦最新的S32G车规级芯片,并由理想完成全部硬件、系统、软件的研发,对增程电动系统、空调系统、底盘系统和座椅控制系统等在内的功能实现全自研,更好地保证了理想L9未来OTA的范围和时效性。

THE END
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4.汽车网关(gateway)系统的作用原理及部分车型网关位置近期,很多车联网朋友反馈汽车远程数据终端无法直接通过OBD接口采集汽车CAN数据,其实这个原理上说的https://m.yoojia.com/article/9586386662781761134.html
5.万万没想到,博世也要推出信息安全产品了前面提到,中央网关要起到的一些作用,包括入侵检测和防火墙等。那么作为系统来说,该如何辨别异常行为是入侵导致的还是系统本身出了问题,又或者是驾驶员的误操作?Escrypt的这套方案——Intrusion Detection and Prevention Solution,简称IDPS,就是要起到这个作用。 http://www.cheyun.com/content/17213
6.智能网联汽车电子电气架构(上),产品经理,Rss大学生社区c.在未来,随着高级别自动驾驶的规模化应用,汽车电子及软件功能大幅增长,架构形式将向基于中央计算平台的整车集中式电子电气架构演进:各采集、执行节点将原始数据通过网关传输到中央控制器处理,所有数据的处理与决策制定都在这里完成。其中,与自动驾驶相关的传感数据也将由中央控制器处理后进行决策。 https://www.saikr.com/a/567956
7.智能汽车中央网关解决方案中央网关是下一代智能汽车电子电气架构的核心部件,作为整车网络的数据交互中枢,实现将CAN/FD,LIN,ETHERNET,4G/5G等车载异构网络数据在不同网络间路由通信;作为整车对外网络通信的唯一通道,提供全面的安全解决方案和高级安全防护,保障车内外的通信安全,同时支持远程云刷写、在线诊断、在线标定等网联功能。 https://2d.ciftis.org/view/productmgr/productdetail?productId=58464
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9.详解整车区域控制器(ZCU)随着智能网联汽车技术的迅猛发展,整车区域控制器ZCU(Zone Control Unit)作为汽车电子电气架构中的核心组件,其重要性日益凸显。ZCU不仅作为区域数据中心、IO中心及配电中心,在车辆动力、传感器管理、信息娱乐等方面发挥着关键作用,还通过高效的数据处理、信号控制及电力分配,为智能网联汽车的稳定运行与高效协同提供了有力保障https://www.eet-china.com/mp/a336584.html
10.「TBox」市场研究:市场规模将达百亿,集成化趋势日益明显T-Box和中央网关都处理大量的数据信息,功能较为类似,集成后能节省成本且增加数据处理效率。 来源:互联网 02)、T-Box集成5G模块 自2019年5G商用以来,T-Box开始逐渐向5G通讯升级。 2022年标配5G的乘用车达到27.9万辆,占比1.4%,2023Q1占比迅速增长至4.2%。从T-Box生产企业来看,截至2023年2月,工信部共颁发了90张https://m.dcdapp.com/motor/m/feed/detail?group_id=7234421662702567975
11.智能网联汽车技术(非常基本的概念)更新中~~静候佳茵智能网联汽车是智能汽车与车联网交集的产品, 从更为广义的角度来看,智能网联汽车已不是特指某类或单个车辆,而是以车辆为主体和主要节点,由车辆、 道路基础设施、通信设备及交通控制系统,以及数据存储与处理系统等共同构成的综合协调系统,是未来智能交通系统下车联网环境中发挥着重要作用的智能终端,最终实现车辆“安全、https://www.cnblogs.com/hitwherznchjy/p/16057804.html