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本文是根据8月8-9日在青岛举办的第十四届国际汽车变速器及驱动技术研讨会（TMC）现场聆听材料整理而成。 总目录 第1章 电驱动系统技术发展趋势概述 第2章 驱动电机 第3章 减速器和多挡箱 第4章 逆变器和碳化硅 第5章 电驱动总成 第6章 混合动力 第7章 商用车电驱动 第8章 电驱桥和轮毂电机 第5章 电驱动总成 5.1 电驱动总成技术发展趋势 5.2 电驱动系统的集成化和平台化 5.3 油冷和润滑 5.4 电驱动总成高压化、高速化和可靠性 5.5 绝缘和轴电流问题 5.6 华域麦格纳扭矩矢量技术 5.7 ROMAX电驱动总成的设计开发流程 5.8 南京邦奇在电驱动新技术上的实践 5.1 电驱动总成技术发展趋势 作为新能源汽车最核心的电驱动系统，成本可能占到新能源汽车的10%，新能源汽车的快速发展也带动了电驱动产业的快速发展。不管是纯电动车还是双模车，特别是混合动力车都离不开这套系统。从去年来看，初步测算整个产值大概在300多个亿，今年大概率超过500亿元。
电驱动系统产业竞争非常厉害，进入这个行业的厂家很多，但是整个行业的集中度在逐步提升，配套到主机厂也就是10家企业，占到整个行业配套率的70%左右。 这种竞争也带来了好处，比如整个技术迭代的速度非常的快，新技术也层出不穷，技术路线也呈现多元化的发展趋势，并且成本也在大幅降低。以电机为例，前年行业基本上是圆线电机，去年随着扁线电机工艺装备的突破，扁线电机效率、重量优势非常突出，发展非常迅猛，去年基本有20%左右的电机都采用了扁线电机，今年扁线电机有望突破40%—50%。
从电机转速来看，前几年在做新能源汽车技术路线图的时候，预测在2025年的时候，新能源电机转速是在18000转，前几年是12000转，今年很多企业推出16000转转速的产品，但是2025年随着电动车在高性能车上的开发，整个转速的提高很快可以达到2万转甚至更高转速的需求，同时在高转速高性能车开发的推动下面围绕着高转速的关键的技术，比如说轴承的耐磨性这些技术也在进一步的攻克，助力了电机转速的提高，让新能源汽车的产品性能能够满足个性化的需求形成正循环。 电机从水冷往油冷方向的转变，这里有几个需求，第一是电动车的性能开发，以前是满足使用需求，现在有很多的一些其他的需求催生了电动车的性能进一步提升，比如我们要做跑车属性的电动车，这个时候电动车的持续扭矩可能时间要增长，这个时候电机目前的水冷冷却不是很充分，同时电机可能会作为一个加热的部件、可能会作为制动的一个部件，所以也催生了油冷电机的需求，这几年油冷电机的发展也非常迅速，同时油冷电机开发以后也带动了电机本身重量的降低和体积的减小。
电控离不开功率器件，碳化硅目前也展开了大规模的应用，因为碳化硅本身的特性决定了开关频率做得很高，可以把电容的元件体积做小，同时损耗也比较低，可以让整车的系统性能得到提升，所以碳化硅的应用在今年也是发展非常迅速。同时碳化硅随着大规模的使用之后，成本也在降低，并且因为碳化硅带来了系统效率提升，整车电池装备的量在减少，综合性成本和硅基的持平度或者差距拉得越来越小，我们预计在2024年左右成本可能会达到一致，之后可能会让车的重量、效率、综合性能都会得到大幅度提升。 电驱动系统集成化是大势所趋，前几年可能都是分体式的电控系统，但是去年和今年基本上三合一，这是整个行业的标配，比亚迪是全球第一个做三合一产品的，因为三合一产品可以带来体积的减小，最容易标准化和通用化，在整车上面的布置也会很容易，并且功率密度也会比较高，所以这也是整车需求催生了三合一产品的研发，同时这种程度会进一步提高。
现在大家都推出来多合一产品，多合一产品研发趋势已经从单纯物理结构的集成转化成拓扑和功能的大融合，比亚迪去年推出了八合一产品，八合一产品仅仅是驱动吗？这个八合一产品可以做充电，为什么可以做充电？因为充电的作用无非就是要有电感的需求和功率器件的需求，电机本身就是一个很好的电感，充电器里面也需要一些功率器件，电控里面本身就有功率器件，复用起来之后可以成为一个大的充电器。 比亚迪2016年就开始做高电压车，高电压车在低电压充电桩上充电就遇到了一个非常大的困难，兼容不了，就需要在系统上解决这个问题，这个时候就相当于在这个里面把电控功率器件和电机电感充分结合起来，能够实现电压适配不同的充电桩电压，来解决充电问题。
系统集成挑战，集成之后也会带来很多的难题，比如一个电驱系统有结构的，有力的，有动力的，还有充电的，多物理场的耦合就非常难，因为目前所有的仿真软件都是单一的，都是电机做电机的，做HVH的做NVH，做流体的做流体，怎么样把这些物理场合耦合起来，又催生出来工具链的整合，目前我们自己在做多合一的过程当中，怎么把这个防震做起来，然后提高我们整个的研发效率，并且我们跟各个高校合作，把这个工具链做好，所以系统化集成以后又催生出来工具链产业的大发展。 5.2电驱动系统的集成化和平台化 高速电驱动系统是新能源汽车的动力源，是不可或缺的核心零部件，作为新能源汽车的心脏，电驱动系统发挥了燃油汽车中的发动机、ECU、变速箱的作用，对新能源汽车整车使用性能的动力学、经济性、舒适型、安全性等核心指标具有较大影响。高速电驱动系统结构紧凑，有利于整车布置及平台化动力总成开发，高能量密度对整车轻量化、降成本有一定的贡献，因此高度集成、高速传动成为了发展趋势。而随着电驱动系统集成度和转速的越来越高，给传动系统带了一系列的行业难题。
株齿第一代产品是物理集成，省了高压线。第二代系统做了两轴承、三轴承的集成，第三代是根据整车的系统做了匹配，2020年发布了电磁系统的软件。第四代是超高速油冷组合润滑方面的研究。 系统集成方面，株齿是先把产品干出来再慢慢研究核心技术，甚至在基础理论上怎么去规避一些可能性和热管理的问题，在批量制造的过程加工工艺其实非常重要，SMT做了非对称齿轮的分享，株齿也有一个多压力角双边齿轮，这个齿轮可以大幅度提高承载压力，还有凸面和凹面齿轮，能够大幅度提升单面接触力，可以提升20%—30%，也获得了很多的国际专利。 电驱动总成的集成开发通常来说有两种不同的路径，A方案是先做电机再做减速器然后再做总成，B方案先是做减速器再做电机减速器合装再做总成装配方式。这两个方式都能够实现集成，但是中间的过程和工艺质量的风险是完全不一样的。
▲来源：株齿材料 先装电机的时候电机能够独立测试，电机有问题的时候不至于流到下一个工序，电机到了减速器厂家做的时候，减速器跟传统的一模一样，重合度比原来的高了，这个最后测试的时候，独立测完电机，系统集成的测试也是没有问题的，这个过程减速器就需要加一次油就能够实现，在高度集成的条件下，电机可能不再是完整的电机，有可能是电机定转子的方案，株齿现在做的七合一集成，是机器人自己做完测试之后来开始做减速器。 B方案是先把减速器做完，再把减速器发到厂家做电机，转子、定子之间尤其是磁力非常大的情况下，怎么样把定转子顺利装进去，如果是油冷系统的话，里面还有涉及到油封的问题，以及如何保证齿轮的安装精度，如何保证不损坏轴承。这里还有一个减速器的新的测试，测试完以后要上三电机的台架，这个在将来是不是产生漏油也会有风险，在电机厂家测试完以后，还要做一次测试，这个成本是增加的。
总结一下，第一，株齿认为变速箱企业做电驱动系统集成，尤其是高速集成会有优势，包括装配工艺、单体测试加注油，EOL等。另外一个是各种NVH问题，变速器供应商有能力解决，第三，齿轮传动系统的可靠性是电驱动系统基本保障，一旦出现了问题车就跑不动甚至出安全事故，第四，从我们的经验来看，从产品开发到量产，现在是两分钟的节拍，OL测试标准及合格率，株齿用了一年的时间。 目前整个市场的趋势是从五年到四年到三年的开发周期，到现在有可能15个月、18个月，甚至有的客户要求7个月、6个月，所以平台化必须要做。在平台化的过程中，每个公司的平台化的定义都不太一样，在做这些新技术应用的时候，它必须分三步走，必须预研一代、开发一代、量产一代，所以团队技术能力、布局都要按这样去做，因为现在确实迭代太快了，如果不提前做一些单点技术预研，当客户这个需求来的时候没有办法应对客户的开发周期。作为技术管理者必须在技术趋势预判以后，需要在组织结构上、功能目标上说清楚它的研发节奏。
巨一沿着这条路做了两款产品出来，第一款，200-300千瓦的800V油冷碳化硅三合一产品，而且里面带高压boost，它是一个解决当前低充到800V电池系统的辅助功能，最高转速做到2万 如果对驱动类和控制器里面的一些杂散参数类设计如果把控比较严的话，实际上可以轻松做到99.5%的控制器效率。最后就是看看WLTC的平均效率，结合A到B级车之间的不是那么大的车，可以做到大于91.5%的综合效率。
现在Tier1受主机厂的技术偏好影响，基本上都是做前辅驱中低功率或者中高功率的异步方案，巨一也做了一款产品，功率范围是120-150千瓦，异步发卡，用的是辅驱，在那个运行工况下并不是高效需求，只是高扭矩输出需求。就在这个产品上考虑了硅基和碳化硅基两个兼容的设计思路。硅基就是98.4%、98.5%，碳化硅就是99.5%，差一个点左右，但是也可以在WLTC上做到综合效率88%的结果，这个作为巨一下一代将要很快推向市场的两个比较重要的高压平台产品。 5.3油冷和润滑 油冷电驱动系统是主动润滑，这个里面还有很多的人员、时间的投入，比如说油量怎么控制，原来的有很好的仿真软件，加多少油，做仿真，仿真以后做拓扑实验，前后做一系列的实验验证，可以加到最少油量满足润滑的条件的要求，在润滑条件下油一直在工作，还有不同的档位，这个情况下怎么实现润滑满足的要求，有一些厂家把所有的冷却润滑都用了，加了一些油阀。
高速油冷也可以解决行业很多的难题，一个是油封漏油的问题，现在做的试验常见的可能是在12000rpm、14000rpm，再往上走几乎不可能，尤其是做更多的集成系统，一旦油封失效，会影响到整个系统失效，油封作为易损件，6-7万公里更换是不可能，后期的成本会大幅度提升。 另外是电子油泵多少油量满足热管理的要求，这个理论上是可以算的，但是实际上在油泵出来了以后有压降，通过颗粒油道有油阻，然后油的散热系数这有影响，如果考虑成本的话，油泵油量的确定还是不止是有理论的一些东西在里面，还是需要很多试验的验证，在低速爬坡的时候需要控制的冷却油量是非常大的，发热比较大，这样的车需要大油泵，电子油泵和机械油泵是很明确的优势，机械油泵随着车速一起控制油量。在减速器做测试的时候，如果完全靠主动润滑来润滑轴承的话，问题是先加上油，减速器才能运转，一上台架这个轴承就烧了。
▲华为智能油冷电机，购买样品请联系18610260197 微信同号 在油冷方面，华为是行业里面最先把先进的精准油冷技术引入到三合一、多合一的电驱动系统里面的，华为的精准油冷体现在哪里？不光是转子部分、定子部分、轴承、齿轮，甚至硅钢片的设计，都是考虑到了油冷的油量。另外在专用油的采用上，都是采用了仿真技术来设计的。 在防腐蚀方面，华为引入了专利的富兰克林导流防腐蚀的技术，就是三相的终点和直流母线的电压会产生一个同轴电压，这个电压可能会高于电驱动的保护膜，击穿这个保护模，就会腐蚀到电机。华为防腐蚀的技术经过6万公里的长期认证测试，基本上看不到一些腐蚀的痕迹。没有采用电腐蚀技术的可以看到很明显的腐蚀痕迹。 5.4电驱动总成高压化、高速化和可靠性 千伏是在800伏的基础上进一步提高整个电驱动系统的电压，对于消费者而言，它意味着更快的充电速度，更强的动力性能表现，包括还有带来更好的效率，带来续航离程的提升。
我们认为发展800伏及800伏以上高压平台大功率的创新是优先和必经路径。为什么这么说？首先是从消费者角度来说，第一，解决快速充电的问题，那就是要走高压平台的路，随着充电基础设施高压大功率的普及，在电池配置这方面的成本会降低。当前我们认为千伏高压，首先是从中高端的车型开始起步。 往高压平台方向走的时候，我们也遇到了技术上的一些核心问题，除了提升效率，我们要用第三代功率器件，用更高效率的电机，我们还遇到了包括高压的安全，包括轴承的电腐蚀，包括电压的EMC问题，包括高压的安全问题，用更好的绝缘材料、包括电容以及认证等等。但是也经常遇到轴承腐蚀和EMC的问题，这都是我们要攻克的技术难题。 华为发布了业界首款量产的高压电四驱，这个电四驱不同点是在于它是业界首个前异后同的电四驱，800伏的，行业里面做异步电驱的平台不多，我们还相当于做了两个平台，做了前驱的异步和后驱的同步，可以带来前后轴之间和电驱之间的协同，效率更高，也更安全。 第二，安全性体现在防爆设计。我们知道高压带来的问题可能会有一些串联的薄膜电容发生破裂，破裂以后会有氢气的散出，在行业里面，如果遇到2%-5%的浓度就会爆，我们现在可以实现31%高浓度的防爆。 电驱升压的技术也是当前高压平台需要解决的适配问题，华为利用MCU和三项BOOST控制，去解决750伏、500伏低压桩的适配，能够实现60千瓦适配的充电能力，效率也是实现了96%，实现了油冷、小体积、冷静、可靠。 可靠性是电动车里面的通病，这个是电机跟发动机的差异，造成了同样的扭矩条件下，同样的变速箱不出问题，电车的高速减速器会出问题，这个源头是因为它的高速和它的能量回馈导致的如行星齿轮磨损断裂，甚至有半轴断裂，差速器、垫片烧结等等问题，在高速油冷里面一样会有，并且如果润滑条件做的不好有可能会加重， 高速了以后对齿轮是很大的挑战，在12000rpm的时候齿轮精度是在6级左右，16000rpm、18000rpm是在五级半，20000rpm是在四级，齿轮精度不断提高。 5.5绝缘和轴电流问题 油冷系统带来了绝缘的挑战，减速器在工作的时候，腔体在循环系统里面，甚至有泵参与的情况下，实际上在局部有非常高的线速度，这个线速度无论是油道当中，还是绝缘，甚至是密封件，当高速进行当中，润滑油在绝缘系统当中因为水或者异物产生了非常大的绝缘问题，这个在巨一开发过程当中出现了很多次。 局部放电是由一些材质、形状、尺寸上的缺陷导致的。目前业内有两种绝缘设计方法，一型和二型，它的本质区别就是允不允许局部放电，如果允许它，只要在可靠寿命期间内保障系统还是绝缘可靠的也可以。但是巨一在分析整个绝缘失效薄弱点的时候还是选择了一型，绝对不允许在整个高压电池系统当中出现任何的局部放电现象，就跟更安全的目标一样，这样的绝缘设计目标也导致了后面会对各个部品有不同的要求。 这样选有几个好处。第一，在油冷电机中，使用的情况下可靠性高，因为毕竟这是个新技术，在刚出生的时候最好还是严苛一点，后面经验积攒、大数据采集以后，后面可以进行弱化，但是在新技术应用之初还是最好可靠。第二，设计得比较简单，比如说不需要对绝缘纸进行额外的要求。另外，对于耐电晕要求比较低，更容易实现绝缘要求。 商用车一般都是轴电流比较多，因为它毕竟也是高压的，这个原理大家应该都是很清楚，它会造成在800V的过程当中，尤其碳化硅的一系列问题，把它进行了恶化，就会导致我会在轴连接部分实现局部的器件失效。 巨一的做法，这个模型其实是很简单的，其实是要有一个等效的通过共模电压怎么会在轴上形成轴电流这样一个仿真，它是一个机理性仿真。这个模型只是简化放在这，其实这个模型可以非常复杂，它是阻抗、阻容等等一系列的等效模型，最后才能进行校核，最后才能在一个产品上形成比较准确的仿真结果出来。其实从研发角度来讲，这个产品没做出来，其实有的时候很难把等效值在设计阶段获得，所以它更多是一个原理性分析和薄弱点分析。 5.6华域麦格纳扭矩矢量技术
扭矩矢量技术实现的方式有很多，比较常见的就是双电机和双离合器的方式。双电机的方式顾名思义，两个电机，两个箱子，没有差速器，控制就是通过逆变器进行左右轮的直接扭矩分配。它的优点是响应非常快，它的缺点是整个结构会大一点，成本会高一点。
另外一种方式就是双离合器方式，顾名思义就是一个电机一个箱子，通过双边离合器结合的程度进行扭矩的分配。目前相对而言，我们后面也会通过一些仿真数据去对比一下实际情况，但是从成本和布置来看，双离合的方式相比之下更有优势。
华域麦格纳扭矩矢量分配执行机构通过一个丝杠的方式进行推动，类似于一个小的执行机构，把它两边结合得不一样，进行扭矩的分配。 5.7 ROMAX电驱动总成的设计开发流程 以一个高速两档电驱作为案例，平行轴的架构，一共三根轴，还有一个差速器。
首先在电机有效模型里面提取一些电机的数据，后面会导入Romax模型中，在齿轮箱可以把传递误差都计算出来。在这个过程中不是用名义的传递误差去做一个迭代，而是在过程中会进行一个DOE分析，考虑制造的一些公差，比如齿轮我们会选取十几组变量，都会迭代进行DOE分析，我们会计算出来最差的传递误差，包括电机的激励，我们也会做一个DOE，我们也会把电机选16个参数进行公差的计算，最终选出最差的。 换档系统的设计流程。首先拿到客户的需求，需要一个换档时间、动力中断时间，还有换档的性质，比如电控、液控，拿到需求之后我们会进行选型和设计。左侧是液控换档，中间是一些专用的执行器，集成度非常高，但是成本也会相对比较高，另外做了集成化，它的布置其实有些情况是会受限的，所以我们引入了第三种。下面是辊轴丝杠的换档，可以看到在换档过程中和设计过程中，我们会进行各种计算，比如同步器的计算，辊轴丝杠的计算，还有一些换档系统整体的计算。后面还会有换档机构的具体设计，还有同步器的位置，还有换档机构的搭载布置，因为需要考虑空间。
下一步会做换档机构的仿真优化，首先是强度，还有整个系统的仿真，系统级的带上拨叉同步器的仿真。后面还会做同步效率，它需要跨三根轴，这样的话效率就是很重要的问题，需要做一些仿真分析和优化。 最后就是换档系统的测试，我们一般会做一个零部件级的试验测试，会搭一个小的试验台，这是一个很简易的，对前期的软件开发是非常有意义的，后面这个试验台我们也会做更复杂的，比如电机带起来，做零部件可视化的测试，会更有助于我们的开发过程。 接着是系统级的测试和分析。 驱动电机的设计优化，因为我们现在都是机电集成的结构，所以我们在整个过程中要统筹去考虑。正常的方案转子也是有两个轴承，减速器、输入轴也有两个轴承，现在会省略掉一个。这种情况下就需要做转子这根轴的动力学分析，要看它的模态，要算一下动力学的响应，来确保在设计过程中，从虚拟验证的情况下就不会出现一些潜在的NVH风险。
NVH性能的优化，比如传递路径，ROMAX在整体系统级的仿真发现控制器这个盖板上面，它的辐射振动能量比较大，这样的话在控制器上面加阻尼去优化噪声NVH的表现，振动和噪声的结果。还有就是传动器的分析过程中我们也可以看到，齿轮的变形量比较大，这会引入NVH风险，我们对它强化就会规避风险。 接触斑的好坏直接会影响后续的NVH，并且这个接触斑是非常直观的，仿真和测试可以直接去对比，所以一般所有的项目设计完之后都会做这个接触斑，跟仿真做对比。 这个试验做完之后一般就是系统级的NVH测试了，系统级的NVH测试也会布置不同的传感器，在软件里也有对应不同位置的传感器，也会跟实际做对比，从目前的项目实测和仿真对比来看，它的参考意义还是非常好的。 5.8南京邦奇在电驱动新技术上的实践 首先是减少系统稀土磁体使用的多相高速电机设计，但欧洲并不产稀土，他们是不遗余力来思考如何降低稀土的含量。我们设置的目标转速达到了23000转，电机的转矩是166NM功率是150KW特别要注意，如果当这个电机电流提高的情况下，最高可以做到250NM和220KW这个设计也是结合着整车的情况下来考虑的电机的设计。 根据这个目标，最终高速电机减少了50%的稀土的磁体，一般来说大致是用到2.5公斤左右，在这个项目中稀土磁体大概用到了1.3公斤，这样的话就能够控制好成本，同时功率密度达到了26KW每升，为什么这样的磁来衡量，我们通常是按照重量来衡量，我们是做的DEMO项目，DEMO项目在做模具的时候我们会对于空间和体积做进一步的优化，所以说我们用了这么样的衡量方式，在更广泛的区域里面实现了高效率，最高达到了97.4%，我们用了成型利兹线的电子设计六相嵌入式的电机这样提高溶线能力。 第二个方面是高容错、高宽禁带的GAN逆变器，有非常良好的快速开关性能，在传导损耗方面比硅级和碳化硅有明显的优势，同时又高功率密度，基于此我们做了逆变器这方面的研究，但由于它的电流非常有限，目前的技术还无法去支撑实现最大的扭矩，目前单向电流限制在123安培，如果达到了220安培的时候，这样的话才能实现最大的扭矩。 我们采用了串联双向开关，可以实现六相和三相的转变，全桥采用了六相氮化镓的元件，整体有36个氮化镓的元件。这样模块化的设计提供了控制的连续性，特别是在遇到故障的时候，能够作为很好的区分。同时在全体范围内可以进行拓展，提高了热性能和使用的寿命。 第三个方面是两档减速器的设计，做两挡从成本单个是不算优势，总体来说综合成本还有一定的竞争力。为了实现最佳的性能我们设计了两挡减速器，通过一个娜维拉式的优化齿轮和轴承实现了效率，我们根据效率选择了这样的拓扑结构。通过我们的测试，一档的效率达到了97.4%，两档的效率达到了96.7%。 最后邦奇在台架做了性能和NVH方面的测试，并且在整车搭载了样品，目前的样品的功率密度是1.7KW每千克，B样品的话可能会更高。经过性能测试，在一档和两档方面经过优化，可以进一步来提升总成这方面的效率，大概来说优化结果和仿真来看可以提高2个百分点。 此外NVH做了结果方面的评估，从结果来看和我们的仿真是非常契合的，最后大家比较关心的是实际的情况，我们把这个动力总成搭载到宝马I3的车上做了测试，在这个搭载整车方面的测试，由于受到碘化钾电流的限制，我们用的传统的逆变器来控制的，最终的能耗达到了134。如果按照仿真来看，如果用到了氮化镓这个结果大概还可以降低2%—3%。 南京邦奇用一个项目的方式来做了一次有价值的前瞻性的方面的研究来探索开发可靠高效、可持续的低成本的电驱系统，从设定的目标最终实现了高达23000转的专用高速电机，包括了成型利兹线定子设计和直接注入黏结磁体的六相嵌入式永磁转子。非传统的拓扑的模块化高效宽禁带GAN逆变器，成本、尺寸和优化的两档行星减速器设计，集成电驱总成冷却系统优化设计，先进的再生制动策略在能量回收方面提升20%。 参考资料：
第6章 混合动力 6.1混合动力构型的对比分析研究 6.2麦格纳混动专用变速箱 6.3阳光电动力的双电机控制器 6.4增程式 6.1混合动力构型的对比分析研究 （本节内容由北航徐向阳教授演讲内容整理） 从混动的技术路线来讲，丰田采用的是功率分流的THS，本田是IMMD串并联。日产是增程。美国以通用为代表，是多模的功率分流。欧系是ADD-ON并联技术为主。中国是各种技术路线百花齐放的格局，大的方面，我觉得我们国内自主的混动技术是集中在DHT上，以串并联、多挡化、双油冷、高速电机作为主要的发展方向。
回顾一下全球混动的发展，我们可以总结成四个阶段：第一个阶段，1997年到2008年，丰田独领风骚；第二个阶段是2009年到2016年，双田（本田、丰田）并驾齐驱；第三个阶段是2016年到2020年，混动百花齐放，欧美韩，包括中国，开始加入到混动市场的竞争里面；第四个阶段，我觉得应该是2021年到现在，我们自主混动技术产品实现了突破和引领，自主品牌产品进入市场，无论是从产品上还是从市场上，都已经超越了过去仰慕的本田和丰田，我们进入到引领的时代，形成了全新的竞争格局。 我们知道，可以把混动分为并联、串联和混联，混联还可以再进一步分成串并联和功率分流，不同混动的方案都有它的优点，也有它的相对弱点，我们很难说哪一个混动就是特别好，或者就是不好，要和目标产品和企业的定位、企业的技术传承等很多方面结合起来衡量。 首先，我们来看串联混动和串并联混动，因为这一点刚好是我们现在网上讨论最多的，到底增程技术是不是落后的。按照我们的分析，我们开发了一个平台，利用这个平台可以对各种类型的混动变速器的动力性和经济性进行评价。 根据我们的研究结果可以得出一个基本的结论：一是对三种车型三种驾驶工况下进行综合对比，串并联混动的燃油经济性要明显优于串联混动系统。第二个结论，在功率需求较大的高速公路上行驶的时候，串并联混动系统的节油潜力要比增程或者串联更显著。第三个结论，对A级车在城市工况下串并联混动和串联混动系统的燃油消耗差异是最小的，对B级以上的车型，在高速工况下，串并联混动和串联混动相比，它的燃油消耗性差异明显增大。如果我们看看国外的串联混动，都是用在A级或者A0级车上，没有用在中大型的SUV上，因为它的能耗相比确实有比较明显的差距，这是关于串并联的基本分析。 另外，我们国内都在做不同挡位的串并联，我们对比分析，串并联构型在不同挡位下的动力性和它的经济性的对比，我们来进行仿真对比分析。我们也对比了一些设计的典型产品，比如说我们分析了广汽的一代DHT和二代的DHT，这个产品的参数匹配设计的比较理想，基本上是把既有好的动力，也有好的经济性。我们看总的结论，我们看到综合动力性和燃油经济性，串并联的3DHT比2DHT要好，要比1DHT要好，这是一个重要的结论。 另外的话，我们分析了增加发动机的直驱挡位，对串并联来讲，和增加电机直驱挡位，它到底会有什么影响，我们通过对比可以发现得出这样一个基本的结论：增加发动机的挡位和增加驱动电机的挡位，都可以提高整车的燃油经济性。但是的话，增加发动机的驱动挡位对燃油经济性的改善，要比增加驱动电机的挡位数量更有优势。就是说从燃油经济性的角度来讲，我们发动机的挡位数量，串并联的挡位数多是好的，但是并不是说越多越好，增加4个，5个，6个，好不好？它会改善，但是边际效应会降低，会使你的系统复杂度增加，3挡就是一个比较理想方案。 另外的话，我们分析一下动力性，增加发动机的挡位和增加电机的挡位数对动力性的影响，我们得出的结论是什么呢？从改善动力性的角度来讲，增加电机的挡位数量比增加发动机的挡位数量效果会更好。这是我们对不同挡位串并联构型的对比而得出的基本结论。 另外的话，我们分析P2，P2有6挡，有7挡的，8挡的，9挡的，不同挡位的P2会有什么样的结果？我们得出这样一个结论：随着挡位数量的增加，不管P2的驱动电机是多少，它的扭矩有多少，增加挡位数的话，对燃油经济效果的改善实际上并不明显。从这样一个角度来讲，如果我们做P2构型的话，基于一个6挡的AT或者DCT就OK了，没有必要非要做到7挡或者8挡，去增加成本和复杂度。 我们也对比分析了功率分流的不同方案，它的动力性和经济性的结果。我们通过对比会发现，双模的功率分流它的动力性和经济性都要比单模的功率分流要好，这也是为什么通用在凯迪拉克上要做到三模、多挡位这样一个解决方案的基本原理。当然的话，双模功率分流或者更多模功率分流会适当增加它结构的复杂度。 我们得到一个总的结论，如果把动力性和经济性做一个加权系数来看，多挡位的串并联构型是最优的。其次的是双模的功率分流，然后是PT的构型，然后是不增设挡位的串并联、单模功率分流，最后是串联构型是最差的。单模的我们曾经崇拜的丰田的THS，在动力性和经济性综合里面的话，如果不考虑串联的话，事实上已经是最落后的了，原来讲有两种混动，一种是丰田的THS，另一种是其他的混动，目前看来，丰田的THS经济性表现已经是最差的。 这是我们得出的基本结论，多挡位串并联最优，其次是双挡位PSH，再次是P2并联，然后是单模串并联、单模、功率分流。 讲一下趋势，第一个，双电机串并联构型超越了功率分流，成为自主混动的主要的技术路线，主要原因有几个方面，混动车型的大型化、三电成本的快速下降、高动力性的驾驶需求等。第二个趋势，多挡化会成为双电机并联发展趋势。从最早的单挡到两挡到三挡，它有更好的动力性、经济性，还有更好的NH的表现，以及更好的驾乘体验。个性的创新是没有止境的，也是未来竞争的关键要素。第三个，以电驱动为主的DHT和P2，会成为DHT未来的发展方向，特别是以比亚迪为例，大的充放电功率、更多的制动能量的回收、电动车驾驶的驾乘感，以及更低的油耗。 简单总结，我觉得各种混动技术路线各有优缺点，混动技术路线的选择是企业结合自身的资源优势，混动技术的特点和产品特性、成本等综合考虑而做出的最适合自身企业的结果。混动技术路线的多样化，是国内外共同发展的趋势，没有最好的技术路线和产品，只有最适合企业和车型的技术路线。 串并联比并联有更好的经济性和动力性，高级和更高级别的车尤其更明显，多模功率分流可以提高节能的效果，但是增加复杂度，串并联结构简单，电机要求高，增加复杂度，但是综合性能会得到明显的提高。单模的功率分流是一个比较综合的解决方案，串并联3DHT是性能最优的，然后是2DHT是综合性价比最高的。 对于串并联，发动机挡位数量的增加，比电机挡位数量增加对改善经济性贡献更大，电机挡位数量增加的话，对于改善动力性的贡献更大，对于P2来讲，挡位数量的增加，可以改善经济性，但是挡位数量的增加，对于动力性和经济性的改善是有限的。 6.2麦格纳混动专用变速箱 麦格纳DHD-Duo是面向未来技术型的混动产品，采用双电机架构，同时有五个不同类型的产品范围。这三款产品基本上能达到综合油耗相对于传统变速器的油耗，能节省大于70%这样的水平，它的油电混合的油耗基本上能够做到大于20%这样的水平。
麦格纳的产品在开发的初期，针对HEV或者PHEV的场景，做了长短距的分析，充分考虑了混动产品在不同的行驶循环下，这里面包括我们常用的WLTC、CLTC循环，包括城市的拥堵循环，包括多次启停的循环，也包括长上坡和下长坡的循环，包括低温环境下性能表现，考虑不同的场景，从而可以避免市面上所有的混动车存在的性能上的问题。 另外一个，整个产品采用犬齿离合器这样的架构，模式转化包括换挡，都是通过犬齿离合器来实现的。这个实现了换挡的轻量化和高效率，同时通过完善的策略，为将来的能量管理提供更好的力度去做深入的优化。
另外它的整个平台对应的HEV和PHEV，能够实现硬件无变化的切换。整个的模式基于的基本原理就是低速的时候采用增程，高速的时候可以采用两挡的直驱方式来运行。 还可以在输出轴和输入轴，通过增加两副齿轮的情况下增加变量，变成四挡P1、P3的架构，整个齿轮副，只要通过一个简单的模块化的修改，就可以输入到产品上。这样的产品有什么样的好处呢？一个最大的好处就是能够在更宽的行驶速度区域内利用好发动机的高效区，使整个经济性能和动力性能得到更加完善的匹配。
接下来可以看一看，在发动机和电机之间，通过加入一个犬齿离合器，实现发动机和电驱动系统的耦合和解耦的双重功能，使我们P1、P3的架构变成了P2、P3的架构。这样的话，实现了对于高性能车需求模式的架构转变。这个P2、P3有不同的好处，就是它能够满足高性能车整体的需求，可以看到，它可以提供更多的混动模式，另外在对于高的性能需求的时候，最多的时候可以提供三个动力源整个的助力支持行驶。 同样的道理，和P1、P3的结构相类似，在输入轴和输出轴加入两个齿轮副，可以形成更高的对高性能P2、P3架构的一个动力性和经济性的整体平衡，使它在满足高动力性需求的情况下，它的经济性也能够达到非常好的水平。 以上的五种产品它的HEV和PHEV，都可以实现硬件无改变的一种切换。因此，我们整个现在DHD的平台，包括两大类型和五个产品，两大类型也就是说整个P1、P3和P2和P3两个架构的类型，一个满足正常的行驶，包括城市循环，包括高速循环；另一个满足高性能车辆驾驶循环的架构。通过整个的不同模块化的设计方案，可以实现从1挡到4挡不同的方案，无论对于P1、P3架构也好，还是P2、P3架构也好，可以实现多挡位系列的覆盖。
从电机覆盖角度来讲，我们现在在做样车的时候主要是配置了两款电机，一款是104和90千瓦的电机，它主要是覆盖从A级车一直到整个C级车产品系列。另一个是双90KW，主要覆盖A0和A0SUV，这两个电机配的是P1、P3和P2、P3，我们希望通过产品电机和变速器这样的平台，能够实现对于整个成本最大的优化。 麦格纳DHD双电机混动平台，我们可以看到它有几个方面的优势，它能够通过增加输入输出轴，来简单提高从1挡、2挡，一直提高到4挡，通过电机的特性，覆盖不同功率的需求，通过简单的执行机构的切入，可以转换P1、P3和P2、P3的混动架构。另外，我们采用犬齿离合器避免了传统的对于效率、换挡控制上的较高要求，使得重量和效能上都得到优化的情况下实现混动模式的切换。 它的性能表现是什么样呢？我们通过测试和仿真做了两款车的结果，一个是1.8吨的SUV，一个是2.2吨的SUV，电池的配置都是25度电的配置。通过和热效率42%发动机的结合，组成整个混动P2、P3平台。然后我们结合于WLTC、CLTC，还有NHTC，也就是纽约的城市工况，我们做动力性和经济性的对比。
油耗的结果我们可以看同市面上现在已经有的混动架构的优化相比是比较具有竞争力的油耗水平。另外，它的加速性，我们要考虑0到百公里的加速，同时，我们要考虑比如高速的时候超车这样加速的性能，我们可以看到对于这样大的一个SUV，整个0到百公里的加速能够实现非常好的性能水平。 6.3阳光电动力的双电机控制器 我们现在看，混动架构从开始的P0、P1到P2到P2.5等等这样混动的架构，大家通过这些年的积累和判断，对节油型架构也有了比较清晰的认识。总的来讲，P3架构在中国的工况下节油效果比较好。但是在P2、P2.5的架构，可能在欧洲和美国长途跑的比较多，可能他们比较节油。当然，这个也可能跟他们的发动机性能比较好有关系。提到P3，就绕不开丰田和本田，丰田最早提出混联架构，丰田的P3架构占领市场很多年，直到近些年比亚迪DMI推出以后，才把国产的混动架构推出量产，取得了比较好的效果。
本田的iMMD串并联架构，和丰田走了不一样的路，但是取得了一样的效果，甚至P3架构现在通过国内的一些各大主机厂，他们规避了本田的专利，开发出了自己独特的P3架构。这个P3架构和丰田的这个架构比起来，它的P3电机的功率大，大家看丰田的各种车型，P3的电机功率没有本田的大。第二，丰田由于是混联的架构，发动机可以实时介入到直驱，但是丰田这个是在中高速下的时候可以介入，可以看到它只有一个单离合的方案。 国内的这些车企在规避了本田一系列专利以后，国内的几乎所有P3的架构都是通过串并联的方式，通过网上的公开资料可以看到，比亚迪的DMI是一个单挡的架构，长城的柠檬是两挡的架构，吉利的3DHT是三挡的架构。据说多挡的架构里面变速箱的架构也不一样，比如说像长城两挡，其实两挡的本质相当于一种AMT，吉利的三挡相当于3AT，可能换挡更平滑一些。我们不管它是单挡，没有挡位的，还是两挡、三挡，他们都需要双电机，他们对双电机的要求是一样的，没有核心的差别，可能挡位不一样，变速箱不一样，对外围的阀、油门、集成电路不一样，可能会带来一些差异。 我们来看这些双电机控制器，总结下来它可能有这样四个特点，第一个特点就是要高的集成，首先双电机控制器里面要有一个双电机，双电机肯定不是两个独立的电机，两个独立的电机控制器肯定是被充分高度集成的控制器。对于PHEV来讲可能是双电机的控制器，它的外围比较简单一些，像OBC会集成到外面去。所以说双电机器第一个特点，就是高度集成。 第二个特点，高功率密度。双电机控制器它体积一定要缩小，缩小才便于集成，缩小也意味着低成本。 第三个就是高振动，放在发动机旁边，肯定要扛得住实际。 第四个特点就是高耐温，双电机控制器是放在发动机舱旁边的，105度环温，没有任何可以讨价还价的余地。 根据这四个特点，在硬件上我们是基于了英飞凌的AURIX多核处理器，在这样一个方案里面，我们采用单颗DSP控制双电机，可共用部分外设和外围电路，减小PCB面积，我们也在这样一个双电机控制器上实现了两个电机分别达到了ASIL-D的水平，一方面需要靠硬件的冗余，同时在软件上也有了更高的要求，软件的监控，各个不同等级的代码要做监控，这就用到了AUTOSAR里面的MPU，用到里面的这个叫OS的机制。 我们采用的软件架构也是完全基于AUTOSAR，基于MBD的实现方式，软件的开发流程也是CMMI L3的的水平。通过一个MCU控制双电机，比有些厂家采用两个DCP控制双电机，它这个数据的交换更加多，也更加快。所以说，采用单颗MCU控制双电机，从现在来一个比较好的方案。
在功率器件方面，我们选择的是这样一个TPAK的方案，首先它是塑封的，里面的构造比较简单，DBC、晶圆、铜带，比较简单，就意味着它的良率和成本是比较有优势的。 采用这样的功率器件，我们可以采取不同的组合，构成不同的功率大小，大家可以看到首先第一个组合，一颗一管、一颗二管并，可以构成P1、P2的双电机，P1可以做到50千瓦，P2可以做到100千瓦，也可以构成上下两层的布置，也可以构成一个长线型的布置。 第三个就是TPAK这个器件可以和散热器直接焊接在一起，使得整机的热塑非常小，所以TPAK它是一个同代的工艺，这个工艺可以使得芯片功率循环使命更高。 通过做这些产品下来以后，我们可以知道双电机控制器有三点是比较重要的：第一个，集成。我们要通过单颗DSP来控制双电机，里面还要控制TCU，还要有电源的集成，母线电源的集成，EMI电流的集成。所以说首先要想做好双电机控制器，首先要做好集成，这是架构上的集成，是一种软件上的集成，硬件上的集成，结构上的集成，所以说这个集成是做好双电机控制器一个核心的关键词。 第二，高效的散热。但是高效的散热可能不只是在双电机控制器上，可能其他的地方也有。 第三，软件的降噪技术。双电机控制器对于NVH的要求比较高，所以我们通过主动阻尼、谐波注入、随机PWM、低载波比、防滑等各种软件算法，降低系统噪声，提高系统NVH性能。 双电机控制器还有一点就是它的效率，要采用算法的寻优，使得效率做得更高。 我们开发的产品，最高电压做到450伏，P2的电极电流达到400安培，P3可以达到550多安培，也集成了TCU，软件也是符合AUTOSAR，两个产品也都做到HOD的等级，预计在年底就会量产。 6.4增程式
理想汽车现在主攻是增程，我们认为经过这两年的发展，因为中国整个幅员比较辽阔，不像欧洲和日本地域比较狭小，第二就是中国相关的城市化的建设，车位的人占比还是比较低的，如果要是一家有两台车，一台小的纯电动，一台大的车这是最合适的，如果没有条件，如果一个家庭只有一台车的情况下增程是比较好的解决方案，既解决了里程焦虑问题，补能问题，其实对于二手车相关的这些影响，因为电池包括一些潜在的影响，也有对于电机的影响，但是看到这两年增程的车型越来越多，说明大家已经看到了从市场端、客户使用端实际上增程是一个最好的解决路线。
原来大家觉得增程的油耗比较高，因为现在理想ONE在市场上有接近20万台车，我们总共跑了30亿公里，我们把这30亿公里用户实际的里程和分布等等我们做了一个理想汽车的工况，实现这个工况跟CLTC、WTC都不太一样。基于客户实际跑下来的工况，我们实际去模拟过，如果我们选用加上这样一个并联的模式，而且做到最优的设计之后，其实全部加起来这个油耗节省只有0.2%而已，但是0.2%带来的性能复杂度以及维修成本、售后可靠性这些问题反而让系统变得更复杂了，也许对于中型车用户来讲0.2%的油耗几乎是可以忽略不计的，0.2%的油耗我们可以通过其他的方式来进行优化和提升。这是根据理想ONE在市场上接近30亿公里实际的运行情况得出来的结论。 参考资料：
（未完待续） |
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