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“多合一也是今年论坛上讲得比较多的一个话题，去年很少有人讲多合一，但今年开始非常多了。说明了这个产品的发展，一定是接下来几年的主流。”巨一动力系统有限公司研发中心副总在第三届xEV驱动系统技术暨产业大会上介绍多合一发展趋势； 然而，多合一在技术上也要面对许多问题，比如EMC，NVH，还有可靠性等问题。巨一动力通过不断思考，技术攻关与多年的积累，巨一研制出品质可靠的多合一产品。 未来，巨一将研发集成度更高，技术成熟的多合一产品。 以下是演讲实录。
今天我代表公司给大家分享一下我们在多合一产品上的一些思考和实践。当然，我们产品线比较多，从30千瓦到250千瓦都有，今天重点讲讲这个产品。 我的分享分三个部分：第一部分是多合一发展趋势，第二部分是多合一开发过程中面临的问题和解决方案，第三是多合一集成发展与展望。 多合一发展趋势 行业现状。从2017年往前看，所有的市场上应用的产品几乎都是分体式的，电机、电控、减速器基本都是分开的，或集成在一起、也是分体之后耦合在一起，明显的特征就是三相的连接是通过高压线束，冷却水道是通过水管，由水冷产品开始一直延续到2017年，甚至现在还有一些非主流的小车还会用这种分体。到2018年，市场上出现了三合一的产品，已经成为了当下市场上的主流产品。2021年开始，市场上出现了多合一的集成，因为那个时候大家开始探讨，怎么进一步降体积、降重、降本，多合一或更高集成度的产品自然是比较优的一个选择。 多合一也是今年论坛上讲得比较多的一个话题，去年很少有人讲多合一，但今年开始非常多了。说明了这个产品的发展，一定是接下来几年的主流。再接下来就是域控，更深层次的多合一或深度的集成。但技术迭代非常快，以前六七年迭代一次的技术，现在两年就会有个新的技术的革新、迭代出来。多合一现阶段大多倾向于大小三电进行集成，部分方案为未来的芯片级集成做准备以及倾向将动力系统相关控制器进行集成。现在主要还是六合一或五合一。 多合一开发过程中面临的问题和解决方案 多合一看起来是把产品集成在一起就ok了，但我们不是做简单的一个研究、出一个产品、有个功能就ok了，我们要做产业化，从设计到量产，有很多过程中的问题需要解决。这里罗列了开发过程的几大问题： 第一就是EMC的问题。三合一也有很多EMC的要求，EMC的要求越来越高，现在谈class4甚至到class5，多合一以后，原来的单电控加上电源在大的腔体内相互耦合，EMC的问题会更严峻。 第二是NVH，这是用户直接感知到的，主机厂对NVH的要求现在可以说是“极致”的。给几万块的小车做配套，对NVH的要求也是非常高的。多合一以后，因为大的壳体主要在控制器，有一些体积的增加，改变了整个模态，传递路径会发生变化。NVH的解决上还是有更多的挑战。 第三，可靠性。回归到车的本质，回归到产品的本质，可靠性一定是越来越高度关注的一个领域。 后面几个，结构设计、PCBA集成、芯片集成，都是多合一中要做的。 EMC的问题为什么会存在或比三合一更严峻？第一，原来分开的外部的高压接口，一些电器是独立的，现在耦合在一起了，放在一个壳体上了，增加了一个耦合的问题。第二，原来互不干扰，现在在一起，哪怕分腔做得比较好，但还是存在相互的辐射。高低压之间，也难免会出现一些交叉，所以EMC的问题会更多一些。 怎么解决？相信大家做产品的时候每个地方都会考虑，我把我们的一些思考分享一下。从几个方面来说： 第一，整个部件的布局。多合一的高低压端口，包括线束之间的布局，包括它们的交叉问题，我们设计中满足了一些内部规范，首先要满足规范要求。在端口滤波上有更多的加强，包括AC的输入、DC的输出的端口的设计，有更多的滤波的方案，包括其他的端口，也要考虑用磁环做滤波，包括端口的滤波器，要根据骚扰频段做相应的设置。还有隔离屏蔽，包括电控模块、电源模块进行分腔设计，防护技术要用上，通过仿真排查功率模块之间的相互干扰。还有接地设计。这些都是值得关注的。 第二就是NVH，模态发生了变化，包括总成的重量，相对于传统的三合一，还是有些变化的，强度、模态都发生了很多改变，所以带来了很多挑战。因为是一个多合一、六合一，激励源还是电机电池，其他的都是传递放大的一些路径，所以多合一的设计中NVH不光是只看变化的部分，原来的电池的、结构的、齿轴的内容，都是必须研究和关注的。 我们经过几年的积累，在NVH上建立了V字型的一个开发流程和仿真的手段，现在我们把总成需求分解到部件，到电机，包括齿轴、电控，逐层把NVH指标做分解，当然分解的合理性、怎么分解，要有大量的积累和经验。分解完以后，各个部件自己要去设计自己的NVH，达成分解的指标，比如齿轴重合度做到多少，是有目标和指标指引下的部件的设计。设计完以后，有个正向的仿真，耦合到一起仿真。从整车需求到系统设计到详细设计到样件试制到功能测试到系统测试到乘车测试，这样能大大减少整改的压力。验证过程中好像都可以，但批量开始上的时候，因为不见得差异，又会出现很多NVH的差异，甚至换电池方案、修型方案，一轮轮做，非常消耗大家的精力。有了这样一个全流程正向的仿真，大大减少了后期出问题的几率或缩短了时间。 因为我们做多合一这是第一代产品，所以没有直观的比较的数据，但NVH底层的技术是相通的，NVH这块我们拿了2018年第一代的三合一的产品和现在正在做的第二代的三合一的产品做对比。这全是我们测试出来的真实的数据，第一代产品83dB，现在能做到73dB。商业78dB是主流水平。 可靠性方面，我们认为，可靠性的管控也是一个全流程全体系的事情，不是靠一个单点就能解决的，所以前面的设计上要思考，到了后面还有物料、制程工艺的保证、量产之后市场端的件控，再回溯到设计端，是一个完整的流程。 我重点提一点，我们跟高端客户做了一件事，就是识别NUDD（New、Unique、Different、Difficult），用这样一个工具来管理可靠性的研究。所谓NUDD，就是在设计过程中哪些用了新的部件，还有独立的跟原来设计方案不同的东西，这是可靠性研究中我们关注的重中之重。然后过程中，我们验证的时候就NUDD也要专项做闭环管控。 大家对多合一可靠性的担心，可能更多。我们多合一的产品还会用到出租车上，提8年60万公里的质保，所以要求是非常高的。 集成的几个地方：一个是壳体的集成，因为重量增加了，我们想通过一些方法去减重，大壳体的一体化的集成新势力高端车上可能有使用，但不是主流，因为这样的设计挑战很多，不光是设计端的，更主要的是供应链端的挑战，大壳体模具开发费用、成本和合格率会有比较多的问题。但我们有的产品走的是这样的路线。第二就是多合一的结构下，两种分布形式，一种是平铺式，还有堆叠式。我们做个对比，哪种更好。各有优劣势，但从性价比来说，如果空间允许，还是推荐堆叠结构。 作为PCBA这一级的集成，第一代的多合一的产品，我们现在已经SOP，确实是物理集成，还没有做到板级或芯片一级的，这是接下来要做的事情。受到资源的影响，要做到板级的集成，要具备或掌握小三电的研发能力。芯片级的集成要求更高。所以第一步还是物理集成，先解决一些EMC、NVH的问题，把这条路打通。 作为巨一，我们是“两步走”策略。 第一步，做到大三电和小三电的芯片级的集成，在简单的物理集成往下走一级，共用的一些电路、芯片、IC类的通信的电源的，可以共用，成本上会有进一步的降低。到域控这一集，一定是一个芯片控制多个控制器，里面会集成VCU、BMS。 再往下走，就是更深度的集成和域控。我认为难点就是架构，软件和硬件的架构。硬件的架构，跟原来的单电控的怎么做到平台化，平台化的基础上做拓展？而不是说换一个就设计一套全新的架构，怎么兼容，这是我们要深度研究的。包括软件架构，怎么各个功能域先自己独立开发，然后怎么集成、测试。 多合一集成发展与展望 我们策划了做389平台，端口资源能满足当前的要求，包括算力，也足够多。怎么分配功能，软件集成是一个很大的挑战，深度做功能安全的话，你会发现做传统的KUM跟功能安全，在功能安全芯片里的集成基于autosar的开发模式，里面会有大量的集成和测试工作要做，有很多难点需要一个个去啃。多了很多功能以后，集成和测试一定是非常重要的一项工作。要做到这个层级，有些捷径就不能走了，静态测试动态测试都要稳扎稳打地做，这样才能保证产品将来在这么多复杂的功能下确保不出问题。 到域控这一级，实话说，当前这个场景思考这个问题，我们作为独立第三方还不具备这个能力，一定要跟主机厂联合开发，不管BMS的能力还是VCU的能力还是域控的架构和底层的设计。这是大家比较关注，比较苦恼，往前推进又比较慢的一件事情，因为双方之间的合作或行业内还没有一个成功的模式。但将来一定要去这么做。 这是我们几款产品，已经推向量产了。最新量产的是中间的一款，用在江淮EV3九合一的电驱动系统，覆盖三个平台，70/100/130千瓦都是这样一套结构，我们已经开始量产，江淮EV3上个月车展发布的，5、6月也发布了一次，现在已经SOP了。右边的是100/120千瓦的六合一，在出租车市场要满足60万公里的可靠性的要求。左边的是小一点的六合一的产品。 发展趋势。打方框的是我们即将或已经量产的产品，再往后做就是芯片级的集成，再到后面是分布式驱动或更高的域控的集成，我们认为一定是往这个方向走，但最终市场上客户怎么选择，包括产品成熟度到哪个阶段，最终还是会共存很长时间，不是说最后别的都没有了、只剩一种。 巨一在行业里做得比较早，09年就开始做了，所有产品都经历过了，现在越往后做越精越细，要求可靠性越高，包括NVH、EMC，越来越深挖的一个过程，我们希望跟业界、行业一起多交流，跟主机厂配合好，给用户创造更多价值。谢谢！ |
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