驅動電機及控制系統(tǒng)是全面電動化的關鍵

汽車的電動化進程不斷加快，而全面電動化首先是驅動系統(tǒng)的電動化，驅動電機及其控制系統(tǒng)作為各類新能源汽車的核心零部件，是整車實現(xiàn)機械能與電能轉換的關鍵。

中國汽車工程學會副秘書長張旭明在TMC 2021上指出：“得益于我國良好的電機工業(yè)基礎和豐富的稀土資源，驅動電機系統(tǒng)在全球資源限制條件下具有比較明顯的優(yōu)勢；更有賴于過去10多年在研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化上的堅持，我國在高集成度三合一/多合一電驅動總成、電驅動系統(tǒng)NVH性能提升、高效高速驅動電機技術及核心零部件、高效高密度電機控制器技術、高速減速器、輪轂電機等方面取得了長足進步。”

電力驅動是汽車能源和驅動系統(tǒng)的技術變革，引領全球汽車產(chǎn)業(yè)向新能源汽車方向轉型升級，也成為核心競爭能力的標志之一。同時，電力驅動還將引發(fā)汽車電子電氣架構和智能控制系統(tǒng)的系統(tǒng)性變革。

張旭明表示，按照《技術路線圖2.0》的愿景規(guī)劃，到2035年，我國節(jié)能與新能源汽車將各占50％，而在節(jié)能汽車中，混合動力汽車將占100％，其市場前景十分廣闊。我國汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)全面電動化、智能化轉型的勢頭迅猛，正踏上由汽車大國向汽車強國轉變的新征程。

國際汽車變速器及驅動技術研討會“卓越貢獻獎”頒獎活動在TMC 2021上舉行，中國汽車工程學院常務副理事長兼秘書長張進華為葛安林頒獎，由吉林大學汽車工程學院院長、汽車仿真與控制國家重點實驗室主任高振海代為領獎。據(jù)介紹，葛安林曾任吉林大學教授、博士生導師、傳動中心主任、液力機械傳動研究所所長，全國汽車學會傳動學組組長、特聘專家，是我國自動變速器開拓者、奠基人。

低碳化發(fā)展需要拓展思路提升技術

碳達峰、碳中和目標自提出便成為各行各業(yè)發(fā)展中考慮的首要問題之一，政府部門、行業(yè)協(xié)會、科研機構都在開展碳足跡的識別，研究實現(xiàn)“雙碳”目標的路徑，企業(yè)也在積極探索低碳化轉型的課題。

“使用低碳技術，特別是電網(wǎng)清潔化和燃料效率提升，是中國乘用車生命周期碳減排的關鍵路徑。”浙江吉利汽車集團高級副總裁、乘用車動力總成專業(yè)委員會理事長王瑞平介紹道，“減少碳排放絕不能僅僅從汽車的終端使用著手，要從車輛的全生命周期角度進行考量，包括燃料的采集、運輸、儲存以及在車輛上的使用過程等。燃油車能源的電氣化轉型刻不容緩，我們必須要加快推進電氣化和高效化技術，按照既定目標持續(xù)優(yōu)化，向混合動力轉型；同時，還可以深入推動清潔合成染料技術—E-FUELS的開發(fā)，爭取早日全部采用可再生電力、生物質制備低碳以及可再生綠色甲醇等綠色能源。這就是吉利基于對全生命周期碳排放的思考，從燃料周期和車輛周期兩個維度開展的‘藍色吉利’行動。”

上海汽車變速器有限公司HSR/E2平臺集成高級技術經(jīng)理楊文濤介紹了當下電驅發(fā)展的趨勢及核心特性。他表示：“未來電驅發(fā)展的趨勢表現(xiàn)為超高速、大速比、高功率密度、高集成度和多檔化。電驅系統(tǒng)的一個核心特性，或者說面臨的關鍵挑戰(zhàn)——NVH將是電驅企業(yè)必須要考慮的重點和難點。我們已在相關難點方面取得突破，提出提升整個電驅系統(tǒng)NVH性能的方案，并有實例驗證。”

采埃孚電驅動技術事業(yè)部亞太研發(fā)中心總監(jiān)王岳稱：“傳統(tǒng)動力在電動汽車上實現(xiàn)四驅的可能性和難度在降低，越來越多的車型開始采用四驅配置，為用戶帶來更好的動力性能及更穩(wěn)定的操控性能，但同時也帶來一些挑戰(zhàn)，主要就是效率問題。采埃孚通過800V高壓技術應用，碳化硅應用、脫開裝置和其他完整系統(tǒng)的優(yōu)化，為客戶提供了高效的戰(zhàn)略解決方案。”

“當前技術的應用，除了單純的節(jié)能減排，還要面向更適宜用戶需求的場景進行開發(fā)。”重慶長安汽車股份有限公司混合動力系統(tǒng)設計師劉寅童認為，“過去及當下，行業(yè)在節(jié)能減排方面關注的重點還是在動力系統(tǒng)上，針對未來更加嚴格的油耗法規(guī)、節(jié)能目標，不僅要關注動力系統(tǒng)，對整車的關注也要相應加大。針對混合動力的ECMS算法已應用于量產(chǎn)產(chǎn)品上，一方面是滿足油耗法規(guī)的要求，另一方面更多地要考慮適應更多的用戶場景，實現(xiàn)效率分配的動態(tài)調節(jié)以及更高效的能量管理。”

電驅動領域趨勢漸明

TMC 2021期間，在以“混合動力技術”、“BEV高速、高電壓及高度集成的驅動系統(tǒng)BEV”、“扁線電機關鍵技術及軸向磁通電機驅動系統(tǒng)”、“智能執(zhí)行電機及NVH優(yōu)化”等為題的分論壇上，行業(yè)專家、企業(yè)代表也分享了許多技術成果和前沿觀點。

麥格納動力總成產(chǎn)品工程總監(jiān)馮英連介紹了其在DHT基礎上擴展開發(fā)的DHTplus發(fā)動機。據(jù)悉，該產(chǎn)品基于功能和性能的需求，采用了一種新的結構，做了更多的混動化拓展，利用與電機結合，可達到降低油耗的目的。

蘇州吉孚動力技術中國有限公司測試工程經(jīng)理王蘊智分享了其在混合動力控制策略最優(yōu)算法方面的一些研究，一是全局優(yōu)化，一是實時優(yōu)化。全局優(yōu)化是動態(tài)尋優(yōu)和PMP，實時優(yōu)化是整車企業(yè)常用到的等效油耗最低算法。他表示，吉孚動力基于兩種算法做了一些能量測試，可為車企和供應商的產(chǎn)品改進提供實際有用的建議。

羅蘭貝格執(zhí)行總監(jiān)時帥做了以“中國新能源汽車動力系統(tǒng)發(fā)展趨勢研究”為主題的演講，從政策、技術、市場等方面的視角，宏觀分析了全球新能源汽車的發(fā)展趨勢。他指出，新能源汽車幾大技術趨勢逐漸明朗：48V微混、全混和純電，但也將受到電池和電機發(fā)展的影響。

華域汽車電動系統(tǒng)有限公司電機工程科高級經(jīng)理宋志環(huán)介紹了新能源汽車驅動電機關鍵技術的趨勢。“高電壓、高轉速以及油冷設計成為當下和未來一段時間，新能源汽車驅動電機需要努力的關鍵方向。我們已看到電機的電壓從400V向800V演進。而三大趨勢的推進需要整車企業(yè)、電驅動企業(yè)、潤滑油企業(yè)的通力合作。”在他看來，“在更遠的未來，新材料的應用也將進一步推動驅動電機的技術進步。”

浙江方正電機股份有限公司新能源電驅事業(yè)部總裁牛銘奎表示，電驅系統(tǒng)的相關企業(yè)要抓住機遇，把握自己的核心優(yōu)勢并且充分發(fā)揮。他指出：“電驅動行業(yè)的競爭非常激烈，不乏新進入的企業(yè)。對整車企業(yè)來說，將電驅動產(chǎn)品掌握在自己手里還是選擇零部件供應商是個難題。以我個人的觀察，第一，從來沒有一家獨立的零部件供應商能夠完全‘承擔’一款車的所有電驅動零部件；第二，車企需要綜合考慮核心競爭力，隨著智能駕駛技術的進步，軟件也成為重要一部分，如果把三合一電驅動控制交給供應商去做，后期與整車的軟件系統(tǒng)集成、融合可能會產(chǎn)生一些問題，因此他們不愿把所有的零部件交給一家供應商負責。”

軟硬結合加速推進電驅動智能化

目前，混合動力技術的發(fā)展仍存在不少挑戰(zhàn)，許多車企和零部件供應商正在奮力攻關。理想汽車技術研究中心副總裁劉立國指出，除了電動化，汽車的智能化進程也在加速，如自動駕駛和座艙的智能化遠遠走在了動力系統(tǒng)前面。從這個意義上說，動力系統(tǒng)的智能化也將是車企和零部件供應商下一步需要解決的重要課題。

上海捷能汽車技術有限公司電驅業(yè)務部執(zhí)行總監(jiān)王健表示：“硬件本身是有極限的，配合軟件開發(fā)是解決問題的重要途徑之一，也是我們正在走的一條道路。”據(jù)介紹，上海捷能致力于將大數(shù)據(jù)、云端和精度地圖應用在整個控制策略上，能更好地了解車輛的使用工況，幫助用戶提前規(guī)劃路徑，從而更有效地利用汽油和電能之間的平衡關系，達到整個過程優(yōu)化的效果。“利用軟件可能是目前比較有效的手段之一。當然，這一規(guī)劃還需要整車其他部分共同降低機械損耗，除動力系統(tǒng)外，整車傳動鏈里的輪胎滾動、摩擦力、分阻、輪轂等方面的優(yōu)化都在考慮范圍之內。”他補充道。

理想汽車資深專家劉軍君分享了車輛電子電氣架構的動態(tài)控制思考與實踐，他表示：“關鍵是系統(tǒng)融合，跨域集中的電子電氣架構有基礎技術支撐，也有功能智能化的導向，如何使基礎能力充分發(fā)揮，以支撐功能化、智能化是一個系統(tǒng)融合的過程。相似系統(tǒng)可以進行融合，如將傳感和感知系統(tǒng)融合、計算和控制系統(tǒng)融合、驅動和執(zhí)行系統(tǒng)融合，這樣電機可以不僅僅控制驅動，還能夠協(xié)同底盤做自動協(xié)同的控制。”

緯湃科技帶來了新一代高度集成的電動軸驅系統(tǒng)EMR4。據(jù)介紹，這款第四代電動軸驅系統(tǒng)集高功率密度、緊湊型體型和輕量化多項優(yōu)勢于一體，功率范圍覆蓋80～230kW?；贓MR3及前幾代軸驅系統(tǒng)成功的研發(fā)及工業(yè)化專業(yè)知識，緯湃科技得以實現(xiàn)新平臺的高集成化、模塊化、可擴展化及標準化。緯湃科技投資（中國）有限公司系統(tǒng)技術經(jīng)理王高中表示：“相較于整車電子電氣架構，我們更側重于動力總成?？刂破鞯陌l(fā)展是一個演化過程，從區(qū)域控制器到整車控制器，隨著域融合集成的逐漸完整，當前一個重要的趨勢是動力底盤的融合。架構的改變必然會對硬件提出更高的要求，同時軟件也要做出調整，來適應架構的變化。”他稱，“考慮到車企和零部件供應商通用軟件不同，每款軟件之間無法進行統(tǒng)一適用性測試，所以勢必要經(jīng)過一個多方軟件的集合過程。如果只有某一方或某一家公司來做，意義不是很大，希望行業(yè)可以按照共同標準一起開發(fā)，最后才能非常方便、快捷地把各方軟件集成到一起。”

在實現(xiàn)“雙碳”目標的背景下，汽車行業(yè)正在積極探索動力系統(tǒng)技術路線的多元化，基于油耗積分及技術成本測算各類混動系統(tǒng)的規(guī)模，許多企業(yè)早已將全新混動系統(tǒng)平臺技術規(guī)劃提上議事日程，未來將會有更多市場競爭者進入這條“賽道”。