2022年前10月,國內乘用車市場三合一電驅動系統配套份額接近63%,其中,TOP15供應商占比83%,得益于其搭載車型的暢銷,華為的三合一/多合一電驅系統搭載量進入前15位。
2022年12月7-8日,由蓋世汽車主辦的2022第三屆汽車電驅動及關鍵技術大會上,華為數字能源技術有限公司智能電動領域副總裁彭鵬介紹,華為推出的超融合電驅動系統DriveONE集成了MCU、電機、減速器、DCDC(直流變換器)、OBC(車載充電機)、PDU(電源分配單元)、BCU(電池控制單元)七大部件,在輕量化、安全性、高功率等領域具備突出優勢。
彭鵬 | 華為數字能源技術有限公司智能電動領域副總裁
我帶來的演講主題是《融合極簡,云智歸一——超融合電驅動系統的關鍵技術》,主要從產業的發展角度來談一下超融合電驅動系統的發展趨勢、必要條件和充分條件,在這條路上會經歷的問題,以及關鍵技術探索。
電動化產業的發展歷程
從OEM車型開發的角度看,電動化發展的進程可以分為三個階段,第一個階段是在2018年前,OEM廠商遵循傳統的開發和銷售模式——“所售即所得”,以車為中心,關注電動化的實現;第二個階段在2018年后,以新勢力為代表的新型車企業開始關注以人為中心的電動車的開發,像“用戶體驗”這樣的詞開始流行,大家開始關注充電體驗、動力性體驗、防暈體驗,也基于汽車開發出各種使用場景,比如露營模式……未來還包括智能座艙、智能駕駛等方面的一系列新體驗,所以在這個階段,車企開始提供更加個性化、差異化的服務。
第三個階段,我們認為,是從明年開始,也就是2023年-2030年,汽車變成以人為中心的智能移動空間,這一業態會催生更多的跨界融合:移動咖啡屋、書吧、郵局……。智能網聯對于平臺、架構和開發模式都提出了新的挑戰,傳統電子電氣架構下的總線式控制已不能滿足未來動力與智能化的需求。我們知道,總線式控制下會有很多小的控制單元ECU,這些ECU的能力都是非常有限的,在后續演進升級過程中也存在各種問題。
因此,為了解決這些問題,汽車的電子電氣架構首先會向中央集成式演進,在演進過程中又可以分為過渡態,比如域控制態,這會提升智能化的性能和OTA能力。總而言之,目前的發展態勢是從功能車向智能車轉變,包括基于服務的SOA架構、軟件定義汽車、OTA的大范圍使用、常用常新等等,這就要求企業必須適應架構融合和控制歸一,這也就是為什么超融合一定是未來的方向,只有實現了多合一,OTA的升級才會更迅速,比如動力域,可以在線標定,保持性能持續處在最佳狀態,實現實時的電池安全、健康監測。
動力域超融合趨勢分階段發展
整車輕量化、開發模塊化和特性智能化是未來的技術發展方向。現在,電動汽車迭代的時間已經從40-50個月減少到20余月,進一步會縮減至十余月,要實現這一點,必須有模塊化的開發流程。另外智能化、安全可靠等等,這些都是對高集成的要求。
我們認為,動力域集成可以分為三個階段,首先是目前的三合一集成階段:將MCU、電機、減速器集成在一起;接著是華為處于領先隊列的六/七/八合一融合階段,是將傳統大小三電的融合,即三合一電驅系統與三合一OBC融合;未來還會走向N合一超融合,按照汽車部位進行區分,上部是驅動、熱、鋰超融合,做集成電控電芯,另一種是滑板底盤的路線。
圖片來源:華為數字能源
實際上,第二階段已實現整車輕量化、模塊化和智能化,主要是通過硬件融合、電氣融合、芯片融合去實現的。當前,市面上很多的多合一系統只是簡單的硬件疊加,我們也在向殼體融合方向發展,包括電氣融合、單板融合、軟件控制和芯片融合,給車企帶來的價值就是:節省開發成本、整機輕量化、提升續航里程、整機模塊化、更便于布置。
2020年,華為在北京車展發布了超融合七合一電驅系統,實現了多項領先技術,能夠帶來融合極簡、安全可靠、卓越體驗、AI云智,“融合極簡”意思是實現了開發、適配、布置上的極簡化,“安全可靠”主要是指實現電池安全,“卓越體驗”包括快充、續航、駕乘等體驗,“AI云智”包括OTA智能等。
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DriveONE超融合電驅系統
接下來介紹DriveONE超融合電驅系統,華為推出的超融合電驅動系統DriveONE集成了MCU、電機、減速器、DCDC(直流變換器)、OBC(車載充電機)、PDU(電源分配單元)、BCU(電池控制單元)七大部件。
為什么說超融合能給主機廠節省大量的開發成本,試想傳統的獨立式ECU開發模式,要由很多團隊去定義不同的部件,從供應商管理、集成、驗證這些步驟都需要大量的時間和人力成本。相比傳統,3+3的集成模式相當于將兩個團隊融合成一個,不僅可以節省成本,也可以縮短整個開發的上市周期。
要實現超融合,有以下幾個關鍵技術要提前實現,包括高轉速、集成散熱、智能油冷技術,比如高轉速需要高強度轉子、高速電磁方案、高速齒軸、高速軸承等部件的集成。
DriveONE超融合電驅系統在突破以上技術之后,能夠提供的第一個價值是:相比于3+3電驅系統,體積減少20%,重量減少15%,有利于車輛的布設和擴大車內空間。
在功率方面,DriveONE超融合電驅系統覆蓋了120kW-150kW,可以適應不同車型的需求。在產線方面,超融合有助于縮短裝配時間,提升下線的節拍率,就不完全統計,至少可以提升20%的節排率。
性能方面,DriveONE超融合電驅系統可以在智能油冷的加持下,實現更高的動力性能,包括持續高車速和多循環零-百公里加速,在NVH駕乘體驗上也表現優異。
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以上是DriveONE超融合電驅系統所能帶來的卓越體驗,接下來談談這一系統的可靠性,華為致力于高可靠性設計及驗證、高自動化產線保障,從而滿足產品在安全上的要求。
在設計方面,華為以滿足15年30萬公里的要求為目標,對部件進行全生命周期工況定義,我們也引入了AI管理技術,對電機的核心器件進行性能方面的三階段可靠性設計與優化,這些產品會經歷嚴苛的測試與驗證環節,我們也打造了高自動化產線作為這些產品的良率保障。
融合架構下,DriveONE超融合電驅系統也加入了創新的功能安全設計,高集成度不僅帶來了從部件到系統的高安全性,還可以實現從單機模擬到整車運行的場景模擬,將行車場景中的電機角度感異常、DCDC供電異常、充電場景中的OBC失效過充等進行模擬,從而保障全場景全系統的高功能安全的實現,達到ASIL D的水平。
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再看網絡安全,網絡安全是華為比較擅長的,我們做了30年的世界一流的ICT供應商,可以將此前的技術經驗應用到車端,為智能車的動力域系統提供三橫五縱的多層防護。
總而言之,要實現智能化,行業必然走向域控制架構,而超融合就是域控趨勢下的必經之路,要實現超融合,不僅要實現硬件融合,還要實現軟件融合和芯片融合,華為正在向這一階段邁進,我們也將軟件架構注入到電驅動的開發中,實現CP+AP的開發結構分層解耦,為后期OTA之下動力域的持續迭代打下堅實的基礎。
(以上內容來自華為數字能源技術有限公司智能電動領域副總裁彭鵬于2022年12月7-8日由蓋世汽車主辦的2022第三屆汽車電驅動及關鍵技術大會上發表的《融合極簡,云智歸一——超融合電驅動系統的關鍵技術》主題演講。)
來源:蓋世汽車
作者:蓋世直播君
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