2021年6月17-18日，上海電驅動(dòng)作為戰略合作單位，參加了由NE時(shí)代主辦的“2021全球xEV電驅動(dòng)系統技術(shù)暨產(chǎn)業(yè)大會(huì )”。上海電驅動(dòng)電機研究院院長(cháng)應紅亮分享了《對驅動(dòng)系統集成部件的兼容性和復用性的思考》。

以下為分享內容：

我今天給大家帶來(lái)的題目是“對驅動(dòng)系統集成部件的兼容性和復用性的思考”。主要分三部分，第一部分，簡(jiǎn)單說(shuō)一下作為電驅動(dòng)系統供應商我們需要做哪些東西。第二部分，大家都有說(shuō)一些趨勢，我想要表達的東西是通過(guò)趨勢說(shuō)一些對兼容性的思考。第三部分，集中講一下兼容性和復用性的影響因素和我們的一些思考。大家可以看到對于電驅動(dòng)系統來(lái)說(shuō)，現在大部分純電動(dòng)汽車(chē)都是集中驅動(dòng)的，電驅動(dòng)系統就是電機、逆變器、減速器，可以衍生出很多的構型，電機與逆變器二合一，電機+減速器二合一的，還有三合一的。這當中有又會(huì )分出很多細節的東西，比如電機逆變器二合一，怎么二合一，電機逆變器放在上面、后面還是其他什么地方。大家可以想象一下這些變化對于零部件的兼容性來(lái)說(shuō)是很差的。這是集中驅動(dòng)的情況。分布式驅動(dòng)，更復雜，又多了一種，輪轂電機，輪轂電機市面上見(jiàn)到的量產(chǎn)的不多，輪轂電機國內最大的一次批量是2010年世博會(huì )，100輛場(chǎng)館車(chē)四輪驅動(dòng)，這是電驅動(dòng)做的最大的一次批量應用輪轂電機。大家可以看到，分布式驅動(dòng)同樣會(huì )引入很多不同的構型，這些不同的構型會(huì )對整個(gè)零部件的兼容性、復用性帶來(lái)非常大的挑戰。剛剛說(shuō)了電驅動(dòng)系統現在集成化的趨勢可能是更多的集成化，比如六合一、七合一甚至再加上域控制器，未來(lái)是什么樣很難準確預測。但是對我們來(lái)說(shuō)我們現在還是扎扎實(shí)實(shí)先做三合一，從我個(gè)人的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，六合一、七合一應用于批量還不成熟。

第二部分，說(shuō)一下集成電驅動(dòng)系統的趨勢。第一，高速化，未來(lái)轉速會(huì )是什么樣的情況呢？目前普銳斯、特斯拉Model 3是17900轉左右，國產(chǎn)的比國外的要低一點(diǎn)，但是也不低了，基本上都可以到16000轉了，有些下一步規劃是18000轉甚至20000轉。但是大家可以看到，產(chǎn)品升級間隔其實(shí)是很短的，我們國內三合一的系統，前兩年量產(chǎn)的大部分是12000轉，兩年之后就到了16000轉。一個(gè)電機產(chǎn)品從研發(fā)開(kāi)始到真正穩定兩年左右，我們面臨一個(gè)很棘手的問(wèn)題，研發(fā)要提前多少，研發(fā)提前導致目前的成本能不能受得了，因為高速電機用在低速些的電機里是不節省成本的，但是高速化又是不可逆的趨勢?，F在開(kāi)發(fā)的兩年后還能用嗎？要有足夠的提前度，否則研發(fā)出來(lái)兩年以后批產(chǎn)，性?xún)r(jià)比就不一定是很高了。復用性也很重要，我們現在開(kāi)發(fā)的結構件還能用多少時(shí)間，還能沿用在集中其他產(chǎn)品上？對于我們這種電機及電驅動(dòng)系統供應商來(lái)說(shuō)，我們希望能夠給客戶(hù)帶來(lái)更好的性?xún)r(jià)比的體驗，我們希望能有更多地復用性零部件。第二，高壓化，是不是所有系統都需要高壓化？個(gè)人看法不一定，但是高壓化對電機企業(yè)來(lái)說(shuō)也造成很大的困擾，絕緣的要求在高壓、中壓、低壓下是不一樣的，生產(chǎn)管理上就有一定的難度，包括采購也會(huì )帶來(lái)一些小問(wèn)題。這對于降低成本也是有矛盾的。第三，高效化，大家都追求高效化。這里的高效不是單純意義上效率怎么提高，還包括怎么降低實(shí)際運行工況下的損耗。會(huì )發(fā)現一個(gè)什么問(wèn)題呢？一些小電機里面比如硅鋼片，也需要用0.25毫米硅鋼片嗎？學(xué)電機設計的都知道，越小的電機鐵耗占比越小，不需要都是薄規格的。所以小電機大電機硅鋼片兼容起來(lái)很難。從原材料采購來(lái)說(shuō)，又出現一個(gè)問(wèn)題，原材料的復用性、兼容性很差。

再說(shuō)一下低噪聲和高聲品質(zhì)的需求，現在大家越來(lái)越關(guān)注了。而且不光是噪聲低，還要品質(zhì)好，要聲音干凈，尖銳度低，起步要平滑，甚至生命周期內都不能有異響噪聲出現。從NVH正向開(kāi)發(fā)流程上看，立項情況下要從車(chē)一級一級往下開(kāi)發(fā)，實(shí)際上多數情況只能從電機端來(lái)開(kāi)始一步一步往下做，一步一步往下驗證。會(huì )帶來(lái)一個(gè)什么情況呢？我研發(fā)出來(lái)的這款產(chǎn)品有可能只適合于這個(gè)車(chē)，換一個(gè)車(chē)有可能它的振動(dòng)噪聲傳遞路徑情況不一樣，振動(dòng)噪聲表現也不一樣，依然會(huì )導致產(chǎn)品復用性變差。我們已經(jīng)不止一次碰到這種情況，是通過(guò)電機去解決還是軟件解決還是兩個(gè)都要想辦法解決呢？當然最好是軟件的手段，但軟件也不是萬(wàn)能的。

第三部分，關(guān)于兼容性和復用性的思考。第一個(gè)方面，影響它的考慮因素是我們都知道的平臺覆蓋范圍。整車(chē)廠(chǎng)說(shuō)平臺化，希望開(kāi)發(fā)的動(dòng)力系統這個(gè)車(chē)能用那個(gè)車(chē)能用，都可以用，對我們來(lái)說(shuō)我們希望開(kāi)發(fā)好的這個(gè)功率平臺的東西這家車(chē)廠(chǎng)、那家車(chē)廠(chǎng)都可以用，我開(kāi)發(fā)好的東西可以覆蓋多個(gè)功率范圍。但是會(huì )發(fā)現一個(gè)問(wèn)題，如果我們覆蓋范圍大，兼容性可能好了，但是對于某些定位的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)有可能性?xún)r(jià)比是不好的，成本是高的。如果說(shuō)我們把它精確定位，比如150千瓦2700牛米，電機、逆變器都優(yōu)化到最合適情況下，成本是最低的。如果想它產(chǎn)生一些兼容性，一版只能往下兼容，但又存在一個(gè)問(wèn)題，往下兼容的成本又不好了。所以功率覆蓋范圍小，成本會(huì )更優(yōu)但兼容性就差了，所以很矛盾。

第二個(gè)考慮因素，外部接口。對我們來(lái)說(shuō)希望我們做一楊的接口，你也可以用他可以用的產(chǎn)品，大家一起用最好，這樣我們能把物料成本、采購成本、生產(chǎn)成本攤下來(lái)。但是實(shí)際上很難，絕大多數情況下是不能的。

還有產(chǎn)品構型的問(wèn)題，我們現在做的三合一大部分情況下都是這樣的構型，控制器非常扁平化的結構，前驅可以用，后驅也可以用，但是不是所有車(chē)都需要這種構型。我們的希望和實(shí)際情況很難匹配。大家可以看到這是平行軸的三合一，但有的客戶(hù)需要同軸的，那就電機的也好減速器的也好，零部件統統重來(lái)一遍。我這里也畫(huà)了幾種構型，這是控制器放在上面的，這個(gè)控制器往前放一點(diǎn)的，這個(gè)是控制器豎起來(lái)的，這個(gè)是逆變器放在電機后端蓋的，這是控制器和電機在減速器兩側的，不同的客戶(hù)不同的構型要求，顯而易見(jiàn)這些零件都是沒(méi)有辦法共用的，有可能共用的僅剩下了沖片、模塊。這就給我們帶來(lái)了很大的挑戰。

還有產(chǎn)品迭代速度，剛才說(shuō)轉速的迭代很快，這里面還有一個(gè)問(wèn)題是線(xiàn)材的迭代也很快，現在我們量產(chǎn)的120千瓦產(chǎn)品是這兩種，圓線(xiàn)的，未來(lái)有可能是扁線(xiàn)的，再未來(lái)有可能又回到圓線(xiàn)。這種情況下，我們的原材料、零部件都會(huì )面臨著(zhù)無(wú)法產(chǎn)生復用性的問(wèn)題。

大家可以看到，現在量產(chǎn)的這幾款，未來(lái)會(huì )分得越來(lái)越細，平臺的功率覆蓋范圍會(huì )越來(lái)越小，一個(gè)平臺對應一類(lèi)車(chē)。同時(shí)，我們會(huì )最大可能的擴展同一種沖片的使用范圍，比如這三個(gè)平臺的電驅動(dòng)系統我是用的同一種沖片，這樣我們能夠提供更好的性?xún)r(jià)比。在未來(lái)，針對第三代的三合一，比如會(huì )對35千瓦平臺進(jìn)行一個(gè)升級，我們會(huì )做一些高速化的改進(jìn)，讓它的沖片能夠更好地適應更高速化的需求，產(chǎn)生這三個(gè)甚至這四個(gè)平臺的產(chǎn)品。這里面結構件基本不用考慮兼容性想了。功率模塊的兼容性也會(huì )面臨這成本的壓力，小范圍的覆蓋可能是比較好的選擇，比如可能2個(gè)平臺規格的覆蓋。在未來(lái)，我們的產(chǎn)品平臺在逐漸增多，比如我們現在在開(kāi)發(fā)的20—30千瓦電機電控，我們考慮了很多兼容性的問(wèn)題，讓它的與客戶(hù)的匹配適應性能更好一點(diǎn)。最大的一個(gè)平臺，我們規劃的是做深度集成的電驅動(dòng)系統，油冷+扁線(xiàn)的電機，800V SiC控制器，TC377的MCU，但這類(lèi)系統很多時(shí)候我們電驅動(dòng)系統供應商又會(huì )面臨一種情況：車(chē)廠(chǎng)只需要我們提供定轉子就行，總成都是車(chē)廠(chǎng)自己做，這里我們能做的相對較少了。

總結一下，做電驅動(dòng)系統行業(yè)非常艱難，所謂的產(chǎn)品平臺化很多時(shí)候是打引號的，只能說(shuō)盡量讓這些系統盡可能多地共用一些小的零部件，大的零部件基本上沒(méi)有辦法做兼容或者復用。另外，盡量保持工藝路線(xiàn)的固化和統一。但是這也面臨一個(gè)問(wèn)題，工藝固化了以后，新工藝變革的時(shí)候產(chǎn)線(xiàn)改造又會(huì )面臨非常大的挑戰。比如三合一的機殼集成方案，電機機殼和減速器殼體的集成方案，會(huì )導致總成裝配工藝、生產(chǎn)線(xiàn)的巨大變化；又比如軸承方案，現在4軸承方案，未來(lái)可能是3軸承、2軸承方案，工藝變化非常大。這些對產(chǎn)線(xiàn)的復用性、兼容性帶來(lái)非常大的挑戰。