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

2022全球xEV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)暨產(chǎn)業(yè)大會(huì)于上海隆重舉行。本次舉辦的xEV大會(huì)以新能源車電驅(qū)動(dòng)的市場(chǎng)發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)趨勢(shì)為主題，集結(jié)了上千名重量級(jí)與會(huì)嘉賓和國(guó)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(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(dòng)市場(chǎng)發(fā)展策略。此外，還有博格華納電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)高級(jí)經(jīng)理李斌也就電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)與集成解決方案發(fā)表了演講。

李斌先和在場(chǎng)嘉賓對(duì)博格華納電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品進(jìn)行了介紹，其中重點(diǎn)介紹了三合一的電驅(qū)動(dòng)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(gè)子系統(tǒng)的開發(fā)，整個(gè)三合一電驅(qū)動(dòng)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(jì)到最后實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，全部由國(guó)內(nèi)的團(tuán)隊(duì)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(dòng)電機(jī)和三合一驅(qū)動(dòng)模塊的產(chǎn)品型譜，驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要兩大類，主要分為波繞組，也就是連續(xù)繞組電機(jī)以及hairpin電機(jī)。SW130，正在開發(fā)當(dāng)中，客戶是一個(gè)全球豪華車乘用車品牌；270已經(jīng)量產(chǎn)一段時(shí)間了。目前博格華納正在開發(fā)過(guò)程當(dāng)中，三合一電驅(qū)動(dòng)橋里面的驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(jī)共平臺(tái)的，而博格華納沿用了驅(qū)動(dòng)電機(jī)平臺(tái)的定義來(lái)定義三合一電驅(qū)動(dòng)橋平臺(tái)。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(dú)水冷、單獨(dú)油冷。作為電驅(qū)控制器來(lái)說(shuō)，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(jī)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(yùn)用于雙電機(jī)混動(dòng)DHT的雙電控再到運(yùn)用于純電車型的單電控，這些產(chǎn)品全都是博格華納國(guó)內(nèi)的工程團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)產(chǎn)品開發(fā)并最終完成工業(yè)化量產(chǎn)。

接著，李斌展示了博格華納對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程當(dāng)中針對(duì)于不同子系統(tǒng)有哪些初步的方案設(shè)計(jì)和方案優(yōu)化的思路。

在驅(qū)動(dòng)電機(jī)方面，以初始的系統(tǒng)spec.作為輸入，考慮到了多維度設(shè)計(jì)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(píng)估結(jié)果，比如和電磁方案相關(guān)的winding pattern設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及磁鐵的排布形式，機(jī)械強(qiáng)度，電機(jī)的熱負(fù)荷和冷卻形式，NVH相關(guān)的探究，最終都會(huì)以不同維度的參數(shù)來(lái)反應(yīng)出方案設(shè)計(jì)的合理性，比如電機(jī)的輸出性能，尺寸，重量，成本以及工業(yè)化可行性評(píng)估等。力爭(zhēng)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(jìn)行優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)力。

在控制器方面，作為方案的初步評(píng)估以及平臺(tái)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(píng)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(duì)于在特定的工作電壓，電流和開關(guān)頻率下進(jìn)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(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)可靠性，最后在硬件選型方面，同時(shí)配合機(jī)械設(shè)計(jì)的空間實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行比如說(shuō)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(jìn)一步進(jìn)行我們電氣以及機(jī)械設(shè)計(jì)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(guò)FEA來(lái)計(jì)算各個(gè)子零部件在極限工況條件下的應(yīng)力分布并評(píng)估強(qiáng)度方面可靠性，通過(guò)循環(huán)載荷來(lái)計(jì)算關(guān)鍵零部件的損傷度和疲勞可靠性。通過(guò)流體以及潤(rùn)滑仿真來(lái)估算傳動(dòng)效率和用油量以及通過(guò)結(jié)構(gòu)模態(tài)，齒輪模型和尺寸鏈的校核來(lái)評(píng)估NVH相關(guān)的性能表現(xiàn)，涉及到齒輪的激勵(lì)，模態(tài)的共振，以及由于傳動(dòng)系的間隙引起的一些瞬態(tài)NVH問(wèn)題。博格華納在駐車系統(tǒng)和脫開機(jī)構(gòu)方面也有非常成熟的應(yīng)用，作為一個(gè)附加的子系統(tǒng)添加到減速箱上。

說(shuō)完開發(fā)過(guò)程中的理論后，李斌用了幾個(gè)例子和大家介紹了博格華納在整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程當(dāng)中遇到過(guò)哪些問(wèn)題。

第一個(gè)，這里應(yīng)該是一級(jí)減速齒輪一倍頻的嘯叫問(wèn)題。一部分是由激勵(lì)導(dǎo)致的自身產(chǎn)生的嘯叫聲，另外一部分是激勵(lì)導(dǎo)致其他結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的共振。從減小激勵(lì)源頭入手，通過(guò)齒輪微觀修形來(lái)降低傳遞誤差，并降低齒輪自身的嘯叫。同時(shí)，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(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面引起的邊頻問(wèn)題。類似的問(wèn)題較難通過(guò)零部件換裝或者是交叉測(cè)試來(lái)逐個(gè)排除可疑項(xiàng)，因?yàn)檫@類問(wèn)題經(jīng)常和安裝相關(guān)，博格華納通過(guò)CAE團(tuán)隊(duì)的介入尋找整個(gè)結(jié)構(gòu)和裝配過(guò)程當(dāng)中哪些是薄弱點(diǎn)，并針對(duì)性地增加剛度支撐，同時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵齒存的公差控制，最后解決這類問(wèn)題。

還有由控制器開關(guān)頻率導(dǎo)致的高頻噪音問(wèn)題。對(duì)于800V系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，高速化肯定是最明顯的技術(shù)趨勢(shì)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(lái)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(guò)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(diǎn)階次為起點(diǎn)，經(jīng)過(guò)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(huì)隨著轉(zhuǎn)速上升和齒輪或者是電機(jī)的主階次進(jìn)行相交，從而引起系統(tǒng)的共振。理論上解決途徑還是兩個(gè)，即通過(guò)優(yōu)化其他零部件降低借此耦合的幾率，但是很顯然，電機(jī)和減速箱都有其特征階次，不可能完全避開。第二個(gè)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(guò)RPWM來(lái)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(shí)也弱化了和其他零部件階次耦合的負(fù)面影響。

博格華納秉承著打造“一個(gè)潔凈、節(jié)能的世界”的愿景，在電驅(qū)動(dòng)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(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，與此同時(shí)，借助中國(guó)新能源市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，博格華納在電驅(qū)動(dòng)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(dòng)蓄勢(shì).前行戰(zhàn)略發(fā)展。

審核編輯 黃昊宇