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博格華納電驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)與集成解決方案,賦能中國新能源汽車市場

話說科技 ? 來源:話說科技 ? 作者:話說科技 ? 2022-11-08 10:04 ? 次閱讀
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2022全球xEV驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)暨產(chǎn)業(yè)大會于上海隆重舉行。本次舉辦的xEV大會以新能源車電驅(qū)動的市場發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)趨勢為主題,集結(jié)了上千名重量級與會嘉賓和國內(nèi)外知名企業(yè)參與,其中包括提供創(chuàng)新可持續(xù)車行方案的全球領(lǐng)先供應(yīng)商——博格華納。

博格華納動力驅(qū)動系統(tǒng)副總裁兼亞洲區(qū)總經(jīng)理李曉球博士應(yīng)邀出席本次論壇分享了碳中和背景下的電驅(qū)動市場發(fā)展策略。此外,還有博格華納電驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)高級經(jīng)理李斌也就電驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)與集成解決方案發(fā)表了演講。

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李斌先和在場嘉賓對博格華納電驅(qū)動產(chǎn)品進行了介紹,其中重點介紹了三合一的電驅(qū)動橋。

以三合一系列的產(chǎn)品為例,BW充分執(zhí)行l(wèi)ocal for local的原則,從三個子系統(tǒng)的開發(fā),整個三合一電驅(qū)動橋的集成,再到供應(yīng)商的sourcing, 工業(yè)化方案的布置與設(shè)計到最后實現(xiàn)量產(chǎn),全部由國內(nèi)的團隊主導(dǎo)和執(zhí)行,本土化的垂直整合真正做到了產(chǎn)品開發(fā)和量產(chǎn)導(dǎo)入的高效性。

下圖展示了博格華納在驅(qū)動電機和三合一驅(qū)動模塊的產(chǎn)品型譜,驅(qū)動電機主要兩大類,主要分為波繞組,也就是連續(xù)繞組電機以及hairpin電機。SW130,正在開發(fā)當中,客戶是一個全球豪華車乘用車品牌;270已經(jīng)量產(chǎn)一段時間了。目前博格華納正在開發(fā)過程當中,三合一電驅(qū)動橋里面的驅(qū)動電機有146、220,這里既有400V又有800V的應(yīng)用。其命名規(guī)則很大程度上還是和電機共平臺的,而博格華納沿用了驅(qū)動電機平臺的定義來定義三合一電驅(qū)動橋平臺。有IDM 146、180、220,220應(yīng)用的型譜更多一些,既有400V又有800V,復(fù)合冷卻、單獨水冷、單獨油冷。作為電驅(qū)控制器來說,博格華納都是本土化開發(fā)、本土化功率器件封裝、本土化電機控制器總成組裝,從很多年前博格華納量產(chǎn)的第一代CIDD到運用于雙電機混動DHT的雙電控再到運用于純電車型的單電控,這些產(chǎn)品全都是博格華納國內(nèi)的工程團隊主導(dǎo)產(chǎn)品開發(fā)并最終完成工業(yè)化量產(chǎn)。

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接著,李斌展示了博格華納對于整個系統(tǒng)開發(fā)過程當中針對于不同子系統(tǒng)有哪些初步的方案設(shè)計和方案優(yōu)化的思路。

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在驅(qū)動電機方面,以初始的系統(tǒng)spec.作為輸入,考慮到了多維度設(shè)計參數(shù)和物理特性,而展示出不同的性能表現(xiàn)并最終輸出方案的評估結(jié)果,比如和電磁方案相關(guān)的winding pattern設(shè)計,轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及磁鐵的排布形式,機械強度,電機的熱負荷和冷卻形式,NVH相關(guān)的探究,最終都會以不同維度的參數(shù)來反應(yīng)出方案設(shè)計的合理性,比如電機的輸出性能,尺寸,重量,成本以及工業(yè)化可行性評估等。力爭做到合理的方案,優(yōu)異的性能以及可接受的成本始終是我們不斷進行優(yōu)化的驅(qū)動力。

在控制器方面,作為方案的初步評估以及平臺功率模塊的選型,需要有一些關(guān)鍵參數(shù)作為前期方案評估的輸入,比如電壓,電流,電壓利用率,開關(guān)頻率以及工作和冷卻環(huán)境等,對于在特定的工作電壓,電流和開關(guān)頻率下進行開關(guān)和導(dǎo)通損耗的仿真,以及基于損耗仿真,前置工況,工作環(huán)境和冷卻條件下,博格華納依托于可靠和成熟的溫度模型來評估設(shè)計可靠性,最后在硬件選型方面,同時配合機械設(shè)計的空間實際情況來進行比如說功率模塊,母線電容和其他電氣元件的選型,這些工作完成以后成為后續(xù)進一步進行我們電氣以及機械設(shè)計的前提。

在減速箱方面,需要常見輸入就是速比,中心距,載荷譜,即輸入扭矩和轉(zhuǎn)速等信息,通過FEA來計算各個子零部件在極限工況條件下的應(yīng)力分布并評估強度方面可靠性,通過循環(huán)載荷來計算關(guān)鍵零部件的損傷度和疲勞可靠性。通過流體以及潤滑仿真來估算傳動效率和用油量以及通過結(jié)構(gòu)模態(tài),齒輪模型和尺寸鏈的校核來評估NVH相關(guān)的性能表現(xiàn),涉及到齒輪的激勵,模態(tài)的共振,以及由于傳動系的間隙引起的一些瞬態(tài)NVH問題。博格華納在駐車系統(tǒng)和脫開機構(gòu)方面也有非常成熟的應(yīng)用,作為一個附加的子系統(tǒng)添加到減速箱上。

說完開發(fā)過程中的理論后,李斌用了幾個例子和大家介紹了博格華納在整個系統(tǒng)開發(fā)過程當中遇到過哪些問題。

第一個,這里應(yīng)該是一級減速齒輪一倍頻的嘯叫問題。一部分是由激勵導(dǎo)致的自身產(chǎn)生的嘯叫聲,另外一部分是激勵導(dǎo)致其他結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的共振。從減小激勵源頭入手,通過齒輪微觀修形來降低傳遞誤差,并降低齒輪自身的嘯叫。同時,優(yōu)化結(jié)構(gòu),提高模態(tài),降低由齒輪激烈引起的共振。

第二個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面引起的邊頻問題。類似的問題較難通過零部件換裝或者是交叉測試來逐個排除可疑項,因為這類問題經(jīng)常和安裝相關(guān),博格華納通過CAE團隊的介入尋找整個結(jié)構(gòu)和裝配過程當中哪些是薄弱點,并針對性地增加剛度支撐,同時進行關(guān)鍵齒存的公差控制,最后解決這類問題。

還有由控制器開關(guān)頻率導(dǎo)致的高頻噪音問題。對于800V系統(tǒng)來說,高速化肯定是最明顯的技術(shù)趨勢之一,隨著轉(zhuǎn)速應(yīng)用不斷升高以及SiC模塊應(yīng)用所帶來更高的開關(guān)頻率可能性,控制器開關(guān)頻率所導(dǎo)致的傘狀階次噪音的影響也是不可忽視。由于控制器的載波頻率通過脈寬調(diào)制技術(shù)受到正弦波的調(diào)制,所以隨著轉(zhuǎn)速的升高,其階次特征是以非零點階次為起點,經(jīng)過正弦波頻率變化的調(diào)制,從而向著基本載波頻率的兩邊散射出去的。而這些階次的能量會隨著轉(zhuǎn)速上升和齒輪或者是電機的主階次進行相交,從而引起系統(tǒng)的共振。理論上解決途徑還是兩個,即通過優(yōu)化其他零部件降低借此耦合的幾率,但是很顯然,電機和減速箱都有其特征階次,不可能完全避開。第二個途徑就是從控制的角度入手,弱化主階次的能量。這里,博格華納是通過RPWM來弱化控制器的載波頻率引起的噪音能量,降低自身噪音的同時也弱化了和其他零部件階次耦合的負面影響。

博格華納秉承著打造“一個潔凈、節(jié)能的世界”的愿景,在電驅(qū)動行業(yè)具備高度的自研自產(chǎn)和系統(tǒng)集成能力,持續(xù)賦能中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,與此同時,借助中國新能源市場的迅猛發(fā)展,博格華納在電驅(qū)動領(lǐng)域的技術(shù)能力也快速提升,甚至還能為全球其他區(qū)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)輸出,推動蓄勢.前行戰(zhàn)略發(fā)展。

審核編輯 黃昊宇


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