广汽研究院黄秀成：多档双电机大功率电驱集成技术
各位嘉宾各位同行大家上午好，我是来自广汽研究院新能源中心的黄秀成。今天和大家分享的课题是“多档双电机大功率电驱集成技术”。我分享的内容分四部分，第一，对双电机电驱做技术概况介绍。第二，介绍一下双电机电驱的技术优势。第三，高度集成化的技术难点。第四，关键技术研究现状。
第一，首先介绍一下电驱技术的概况。大家知道近几年纯电车型的技术迭代已经得到了迅猛地发展，纯电车型从最初的A0级车逐步迭代到了B级甚至更高性能C级的车型，应用车型级别的提高对电驱性能也提出了更高的要求。第二，大家知道近年来续航里程得到不断地提升，像广汽埃安已上市的AION LX，其长续航版里程为650km，小鹏P7，长续航版里程705km。第三，智能化以及自动驾驶技术得到迅猛发展，鉴于对科技感以及性能要求的提高，纯电车型的动力性需求也需不断提升，这就对电驱在大功率、大扭矩、NVH、强散热、高效率四个方面提出更高的技术要求和挑战。基于这个背景，广汽在18年开始启动了双电机两档高扭矩电驱项目。下面我介绍一下这个产品的基本内容。
首先介绍双电机电驱技术概况，这个产品输出扭矩6100Nm，功率340KW，是多合一的产品，集成电机电控、减速箱、P档、高压配电功能，我们采用多模式技术，多动力源能量管理技术，全天候自适应高效冷却润滑技术和高精度低噪声齿轮啮合技术，保证产品优异的动力性、经济性及NVH性能。这个产品计划2022在某一款4驱高性能车型上量产搭载应用，通过前期的仿真和搭载测试来看，动力性能相比现在量产的AION LX动力性提升25%，续航里程提升5%左右。右边表格是这个产品的性能大概的介绍，重量150公里，峰值功率340kW，最高效率93.5%。
第二部分，介绍电驱的技术优势。第一，相比于单电机的方案，技术路线更容易实现。大家知道这个是为了实现更大的扭矩输出和更高的峰值功率，下面从三个构型进行剖析：①单电机单档方案，在现有的电压平台下，比如410V电压，这就要求我们电流要达到800A以上，存在IGBT选型困难的问题，同时这么高的扭矩输出要求设计高承载能力的轴齿;②单电机多挡方案，同样存在IGBT选型的困难的问题。③我们选择的双电机多挡方案，将不存在IGBT选型困难的问题，同时具有更好的平台拓展性，还有较高的性价比。
在经济方面进行剖析：①多档单电机和单档方案的能耗做比较，以峰值扭矩150KW，峰值扭矩310N.m为仿真对象，结果表明“双电机+两挡方案”相比“单电机+单挡方案”在WLTC工况能耗下降5%左右，因为两档可以让整车在中高速运行，效率得到提升，改善电机在中高速运行的效率;②以峰值扭矩160KW，峰值扭矩410N.m为仿真对象，结果表明“双电机+两挡方案”相比“单电机+单挡方案”在WLTC工况能耗下降10%左右，由于双电机方案可以使两个电机协同驱动，转矩可以分配得更加合理，让两个电机在更高的高效区运转，从而提升效率;③换档，目前已上市的单电机两挡电驱，基本采用的是AMT或者DCT方案，单电机多挡如作为主驱使用在换挡过程中将会产生难以克服的扭矩中断而带来的整车冲击感。我们采用双电机两档，尽管成本大幅提高，但是具有更高的动力性和更好的平台拓展性，因为有两个电机，换档过程当中不会存在换档中断的问题。这个产品主要适合于在一些大功率高性能的车型上搭载应用。
再说一下平台拓展性。我们采用双电机双档的方案，这个产品可以朝三个方向拓展：1)两个电机都采用大功率、大扭矩的电机，保证更强的动力性，以该方案匹配某四驱车型进行仿真，百公里加速可以做到3秒以内，匹配两驱可以做到3.9秒以内;2)两个小功率电驱，可以提升经济性，相比同功率单挡方案可以升5%的续航;3)就是用一个电机实现两档，这种方案可以应用在混动的P4构型上，作为辅驱
在两档双电机换档平顺性的调整方面，AMT构型主要是换档过程当中存在一些冲击，而且有换档中断问题，我们通过控制软件的优化和标定，采用双电机解耦，在一个电机参与换档过程当中，另外一个电机参与主动调速，缩小目标档位转速差，优化动态性能参数，提高换档稳定性。
再说一下多种模式，这个产品主要通过调整档位提供三种驾驶模式：Eco、Normal和Sport，我们优化换档时间，针对不同模式定义换档时间需求，将换档动作拆分，可综合整车不同功能。还有工作模式区间划分，依据不同速比的多种耦合方案。针对三种模式，在两档产品上还开发了AHF功能，冬季运行的时候可以运用电机堵转夹肉，加热电池或者座舱降低整车热管理系统的能耗和成本;还有通过双电机工作电机区间的调整，使工作电机尽可能在多种高效区运转，提升整个产品的效率。
然后向大家介绍一下我们换档软件的交互功能，接到换档指令以后会向两个电机发出扭矩和转速请求，实现转矩和转速的同步，同时会向GSM系统发出换挡指令，GSM得到转速和扭矩信号以后根据转速扭矩信号实现上档或脱档。另外在这个产品上用的软件，比如DCU、PCU、GSM、等已实现了OTA更新功能。
第三部分，介绍一下高度集成化的技术难点。第一，因为我们集成了两个电机，还有两个电机控制器，对整个冷却散热和温控系统提出了更高的要求，我们主要通过多环境耦合条件下的仿真分析为温控优化很好的解决了该问题。第二，EMC的挑战，这个产品集成了两个电机控制器和换档系统，对整个产品的电子兼容EMC方面提出了更高的挑战，我们通过优化模块的和提升滤波效果、降低传导，提高了整机的EMC性能。第三，NVH提出了更高的挑战，两档电机轴齿系统变得更加复杂，扭矩变得更大以后对我们整机的NVH也提出了更高的要求，我们通过优化电机与齿轮阶次密度，选择合适的重合度和提升整个壳体刚度，保证这个产品和单电机单挡方案相比NVH性能并没有得到下降。第四是装配工艺，加工精度要求更高，对装配提出了很大的挑战。我们通过工艺改善，保证了装配的顺利进行。第五，换档控制，电动车上大扭矩高速换档存在同步调速困难和换档冲击的问题，我们通过优化换档控制软件，通过双电协调调速，保证换档平顺性，实车评价感受不到明显的换档冲击感。第六，冷却密封，我们集成了更多的零部件，同时冷却系统也变得比较复杂，对冷却密封也提出了比较高的要求。我们通过优化壳体接合面，降低了密封不良风险。最后，功率分配。我们通过不同车型划分不同的模式策略，使两个电机输出扭矩分配策略更加合理，同时我们还开发了AHF能量回收功能，可以打造一个精细化的能量分配策略，从而挑战这个产品最终极致高效的目标。
广汽通过创新思维应对复杂集成技术的挑战，经过多年对大功率电驱产品的开发研究，我们突破了多项技术难点，申请了将近100余项专利，涉及构型布置、集成技术、软硬件开发、温控技术等。
最后分享一下广汽在电驱四大方面的研究内容，首先，多合一高度集成方面研究，主要为了降低整机的成本、体积和重量。其次，碳化硅+高压方案，这个技术估计我们会在后面的相关车型进行推出，主要是为了提升效率以及缩短充电时间。
我的分享到此结束，谢谢大家。