您現(xiàn)在的位置:首頁 > 行業(yè)動態(tài) > 海外資訊 >

劉宏鑫:新能源汽車電機(jī)電控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

   
文章分享:

2020年10月21日-10月22日,由中國汽車工業(yè)協(xié)會和西安市人民政府聯(lián)合主辦的“2020中國汽車供應(yīng)鏈大會”(原“中國汽車零部件行業(yè)年會暨高峰論壇”)在陜西省西安市召開。本屆供應(yīng)鏈大會主題為“育新機(jī)、謀新篇、開新局——助力構(gòu)建安全可控汽車產(chǎn)業(yè)鏈”,探討“十四五”思路,把控產(chǎn)業(yè)形勢,解析全球汽車供應(yīng)鏈發(fā)展動態(tài),助力構(gòu)建安全可控汽車產(chǎn)業(yè)鏈。其中,10月22日上午舉辦的“產(chǎn)業(yè)鏈新興領(lǐng)域領(lǐng)先優(yōu)勢培育”主題論壇上,珠海英搏爾電氣股份有限公司技術(shù)總監(jiān) 劉宏鑫為大家?guī)怼按髷?shù)據(jù)助力產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新與發(fā)展”的主題演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實(shí)錄:

1.png

珠海英搏爾電氣股份有限公司技術(shù)總監(jiān) 劉宏鑫

劉宏鑫:感謝,組委會今天給我們這個(gè)機(jī)會,我這個(gè)內(nèi)容可能就不像楊總那么寬泛,我針對電機(jī)電控講講國內(nèi)外的現(xiàn)狀和我們公司的產(chǎn)品策略,對整車廠有一些方案上的引導(dǎo)。包括四塊內(nèi)容:一個(gè)是國內(nèi)現(xiàn)狀,第二個(gè)是MCU和電機(jī)電控的發(fā)展。還有下一代產(chǎn)品的規(guī)劃,最后是一些關(guān)于新技術(shù)的討論。

這展示的是全世界突破銷售1500萬-2000萬輛的PRIUS,2035規(guī)劃把這個(gè)作為主力軍,新能源汽車?yán)锩?a class="link" target="_blank">電池成本占到了一般以上,阻礙了電動車的推廣,這個(gè)過渡產(chǎn)品就是混動汽車作為主力軍,2035年混動汽車替代燃油汽車,全面替代占到50%以上,電動汽車占到50%以上,混動最近成為每一個(gè)車企的戰(zhàn)略焦點(diǎn)。

PRIUS第五代的,當(dāng)年在日本展覽時(shí)候看到的樣機(jī),基本上是以日本為代表,豐田第一,本田第二,這個(gè)做的非常好。這是他們里面的混動的控制器照片,這是美國福特,也是避開了豐田專利,這個(gè)控制器早期是日本東芝做的,現(xiàn)在變成三菱,混動技術(shù)基本上在日本,美國也是沒有的。

這個(gè)豐田專利,中國很多車企為了避開豐田專利花了很多心思,增加了離合器,成本增加,可靠性下降,這是值得思考的問題,為了專利避開專利,我認(rèn)為是有問題的。混合動力從長遠(yuǎn)看是一個(gè)過渡,可能30年以后混合動力不存在了,百分之百的電動車或者氫燃料電池,但是15年-30年的過程是必不可少的。

這是美國2025規(guī)劃圖,簡單看一下就行了,新的我還沒有看到,美國人做的非常好在哪?他們對成本也進(jìn)行了電機(jī)電控的規(guī)劃,我們中國規(guī)劃圖非常粗糙,沒有實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容,希望我們把這個(gè)路線圖做的更清晰一些、明確一些。

這個(gè)是寶馬前年推出的控制器參數(shù),我重點(diǎn)說一下英搏爾的情況,英搏爾是最早是做MCU的,早期特斯拉做電動車是最早的,最成功的企業(yè),我們英搏爾做了銅轉(zhuǎn)子異步電機(jī),這也是中國目前為止量產(chǎn)最大的,量產(chǎn)將近20萬臺,在這個(gè)基礎(chǔ)之上,我們又開發(fā)了永磁220平臺,還有永磁180平臺,這是目前電機(jī)的情況。從1萬轉(zhuǎn)突破到了16000轉(zhuǎn)。這是永磁和異步電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn),這幾年90%以上都是永磁,異步電機(jī)這幾年又開始火爆了,一個(gè)是前后驅(qū),前驅(qū)用永磁同步,需要離合器,同步異步電動機(jī)不需要弱磁,所以異步電動機(jī)開始暢銷了,中國做高檔電動車必須要用異步電動機(jī),我說的是高效異步電動機(jī),不是鋁轉(zhuǎn)子的,是銅轉(zhuǎn)子的。永磁同步電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩從50%提高到60%,最近我們的目標(biāo)是70%,永磁同步機(jī)成本就下降了,現(xiàn)在出口限制,最近在出口到美國加強(qiáng)了管制,但是成本價(jià)還是很貴的,通過增加磁阻電機(jī),LD-LQ,可以把用永磁用量減少,降低成本,車的行業(yè)利潤是非常低的,成本很低,量很大,追求的是成本,我們需要把成本降下去。

日本、韓國、德國都在研究磁阻的永磁同步機(jī),歐美國家很缺乏的,他們更喜歡研究少用永磁材料,或者不用永磁的同步電動機(jī),這是我們國家路線圖的內(nèi)容。一般強(qiáng)調(diào)功率密度度每千克多少千瓦,或者講控制器是每升多少千瓦,我們基本上講的都是峰值功率。第二個(gè)在路線圖里面講的是核心零件,這一點(diǎn)我很不認(rèn)可,核心零部件只有定轉(zhuǎn)子,不夠科學(xué)。右側(cè)紅色是我們現(xiàn)在的產(chǎn)品現(xiàn)狀,做的還是比較高的。

這就是我們目前產(chǎn)品的圖譜,中間是平臺產(chǎn)品,OBC,DC-DC,PDU,電機(jī)控制器,MCU,減速箱。我們可以組成4+2和3+3模式,這是目前主流的動力集成模式。目的只有一個(gè),提高密功率度、輕量化、降低成本、安裝使用方便、系統(tǒng)平臺化,這是我們目前做這個(gè)產(chǎn)品的目的。但是缺點(diǎn)是什么?你的結(jié)構(gòu)工藝會復(fù)雜,維護(hù)成本也會升高,你換一個(gè)充電機(jī)要整個(gè)換,換一個(gè)控制器也要換,對維護(hù)成本會大幅度提升,我們最關(guān)鍵要提高質(zhì)量,如果質(zhì)量真做到100個(gè)PPM以下,質(zhì)量還是可以的。

這是三合一的產(chǎn)品,電機(jī)電控的三合一,結(jié)構(gòu)不同而已,胖瘦高矮有變化的,這是四合一。

目前我們跟國內(nèi)主流競爭對手的比較,重點(diǎn)看這一行,功率密度目前是2.38kW/kg,我們能做到比別人高很多,這是特斯拉的1.83,我們是2.38,高了20%多,這是有據(jù)可查,有實(shí)物的。同樣的功率比重量和體積是可以的,我們是高速化能夠降重量,但是高速化帶來的問題也很多,比如說噪音的問題,可靠性的問題,8年30萬公里也好,目前的租賃車輛60萬公里保修,高速化帶來了很多問題,包括NVH問題。

下面是我們講的電機(jī)控制器的現(xiàn)狀,這是目前行業(yè)內(nèi)部的兩種模式,一個(gè)是IGBT模塊,一個(gè)是單管。我們產(chǎn)品是以單管IGBT以主流產(chǎn)品,目前跟德國柴福合作做商用車的系統(tǒng),功率比較大,用的是IGBT模塊,不是誰好誰壞的問題,根據(jù)自己公司一定的水平,一定的技術(shù)和優(yōu)缺點(diǎn)有關(guān)系,沒有什么對錯(cuò)好壞之分,目前我們功率模塊用的是德國英飛凌,美國安森美,我們國內(nèi)斯達(dá)也上市了,好多公司也推出了對應(yīng)的IGBT,目前我們國產(chǎn)的還是不錯(cuò)的,從可靠性來說比國外差距也是越來越小。我希望車廠要支持國產(chǎn)品牌,什么意思?因?yàn)槲覀兊目蛻羰擒噺S,我們的上游是國產(chǎn)的廠,我們不給他機(jī)會,他們永遠(yuǎn)沒有機(jī)會成長,所以車廠應(yīng)該給我們機(jī)會,說國產(chǎn)不要,車廠不要崇洋媚外,希望跟韓國、日本學(xué)習(xí),中國的車為什么沒有技術(shù),就是中國人不愛中國車,吉利現(xiàn)在很牛,我去歐美隨便一看現(xiàn)代也好,連韓國的起亞在美國到處都是廣告,中國車沒有廣告。我上次去伊朗,大街小巷都是吉利,我問他們,他們說吉利OK,吉利在大街上很多,我很吃驚。

我希望中國的車以后出國的時(shí)候一看這就是吉利,這就是比亞迪,而不是說都是豐田、本田,我希望我們中國人要有愛國情懷。我們零部件廠也要做起,剛才芯片廠蔣總說,我可以試用國產(chǎn)的芯片和半導(dǎo)體,我可以做到,但是我的客戶可以選用才行,但是我們做的性價(jià)比高,我們只要做的跟國外競爭對手平起平坐就可以了,你給他機(jī)會,他一定能夠成長起來,因?yàn)槲覀冇羞@個(gè)信心。

國產(chǎn)的低速車市場,我們絕對是中國第一,我們占到70-80%的市場份額。現(xiàn)在用的國產(chǎn)MOSFET,中國半導(dǎo)體供不應(yīng)求,為什么?可靠性做上去了。我希望大家一定要有這樣的情懷,有量以后自然會變好。如果我們不用,國產(chǎn)的半導(dǎo)體質(zhì)量就不可能上去,從而實(shí)現(xiàn)完全替代進(jìn)口。

這是我們的結(jié)構(gòu),功率密度越來越高,左邊是70KVA/升,右邊是100千KVA/升,后面達(dá)到130KVA/升,超過美國2025年的規(guī)劃。成本要最低,結(jié)構(gòu)靈活度要大,10個(gè)廠家10個(gè)要求,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品不可能滿足10個(gè)客戶要求,功率擴(kuò)展性要強(qiáng),這個(gè)需要你的工藝和電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動設(shè)計(jì)等結(jié)合。

這就是我們做的產(chǎn)品要解決動態(tài)均流,這是一致性的問題,怎么樣保證可靠性,這是關(guān)鍵問題。這是國外產(chǎn)品里面,實(shí)際上都是并聯(lián)的,模塊里面都是并聯(lián)的,并聯(lián)產(chǎn)品在任何時(shí)候都存在的,下一代簡單看一下,右邊是STPACK,是以特斯拉為主的,給他定制的,后來碳化硅沒有量產(chǎn),大家被特斯拉騙了,特斯拉現(xiàn)在用的長相是這個(gè),用的是IGBT,兩年前一解剖車才知道是IGBT,我們問他們有沒有碳化硅,他們說絕對沒有,我們一測果然是IGBT。

雙面散熱也是我們研究比較深的東西,左上角夾層這個(gè),不管哪個(gè)廠來推,這個(gè)方案是有很大的問題,把半導(dǎo)體夾起來的話,我們的車現(xiàn)在要求是10個(gè)G的振動,混合動力要求40個(gè)G、30個(gè)G,你這幾個(gè)G一擠壓,做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候元器件就被傷害了,可靠性很差,這種方案我不是很贊成。這個(gè)就是雙面散熱的優(yōu)缺點(diǎn),任何事情都是雙面的,有優(yōu)點(diǎn),就有缺點(diǎn)。尤其現(xiàn)在的混合動力,今明兩年混合動力上很多廠家,這個(gè)問題非常突出,因?yàn)槟K達(dá)不到10個(gè)G要求,這個(gè)不說了,也是一些例子。

我們英搏爾未來的應(yīng)對策略,一個(gè)是國外有三個(gè)品牌,這個(gè)安全性不夠,我們發(fā)展國內(nèi)的兩個(gè)品牌,這樣的話我們自己做一些特殊的分裝,做一些特殊的研究,怎么解決熱阻減少,包括焊接,提高它的可靠性,這是我們現(xiàn)在正在做的工作。你剛剛說要進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,目前跟國外要求只有,國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)目前普遍比較低,中國現(xiàn)在要把標(biāo)準(zhǔn)提上去,不要跟在歐美的后面,中國在新能源汽車方面,電池現(xiàn)在已經(jīng)領(lǐng)先了,電控方面不比國外差,電源方面在國內(nèi)遙遙領(lǐng)先。

美國這一次疫情很嚴(yán)重,美國有呼吸機(jī),呼吸機(jī)里面需要電源,他自己做不了電源,呼吸機(jī)所有電源都在中國買的,美國半導(dǎo)體很厲害,但是美國制造業(yè)設(shè)計(jì)很弱,它的科研能力沒有那么快,中國人一個(gè)星期做一個(gè)產(chǎn)品,中國人的刻苦是最頂尖的,中國人的應(yīng)用技術(shù)是世界領(lǐng)先的,希望國標(biāo)能跟上去,能領(lǐng)跑世界,讓外國人照著中國人做,這是目前最難受的地方,中國總是等同采用國家標(biāo)準(zhǔn),沒有自己的創(chuàng)新,網(wǎng)聯(lián)化和智能化如果領(lǐng)先不了世界,中國就徹底失敗了,燃油汽車失敗了,難道新能源汽車還要失敗嗎?民營企業(yè)管不了,大國企要有震撼,我認(rèn)為是這樣的。

碳化硅的目的是什么,有一條,這種有一個(gè)好處,耐壓提高以后,損耗比例有下降,對高壓化和高效化有很大的幫助,這是毫無疑問的,電場,導(dǎo)熱率上升,對小型化設(shè)計(jì)有很大的幫助。上一頁是文獻(xiàn),美國科瑞(音)給的文獻(xiàn),整車效率提高3-8個(gè)點(diǎn),這是我以前的文獻(xiàn),但是我沒有看到實(shí)際。直到我們做出自己的東西以后,這個(gè)是我自己做碳化硅的實(shí)際曲線,日本人說的還是對的,這個(gè)效率曲線是準(zhǔn)確的,可以最少提高一個(gè)點(diǎn),最高提高10個(gè)點(diǎn),平均效率提升3%。持續(xù)功率可以提升15%,我們拿650伏管子做到500伏。

這是我的幾個(gè)曲線,每一個(gè)都有10個(gè)曲線,節(jié)能效率還是比較可觀的,現(xiàn)在在我們的大巴車上推這個(gè),大巴車如果做這個(gè)方案的話,因?yàn)榇蟀蛙?00度-500度電,省一二十度電,我這個(gè)成本把SIC成本奪回來,長期的運(yùn)行,節(jié)能效率很高,因此,在大巴車上可以產(chǎn)業(yè)化了,乘用車上還有一斷路要走,因?yàn)樘F,目前是IGBT5倍左右。目前樂觀估計(jì)還需要三年,前兩天剛剛在江蘇發(fā)布了國產(chǎn)的碳化硅芯片,三年左右能達(dá)到目前的成本水平,這是我們的樂觀估計(jì)。這是減速箱,目前我們16000RPM,減速箱中國國內(nèi)做能做好16000rpm的減速箱的廠家很少,這種情況下新的減速箱技術(shù),我們公司不做,要去研究減速箱,怎么解決高傳比的時(shí)候,我們汽車是無齒輪,怎么解決無齒輪的傳動問題,輪邊電機(jī)高速發(fā)展起來,輪轂電機(jī)將來怎么做還不知道,雙電機(jī)電子差速器系統(tǒng)一定要做起來,要解決安全性的問題,這是一個(gè)重大的課題。

還有儲能,目前咱們以鋰電池為主,磷酸鐵鋰有比亞迪的技術(shù),還有珠海隆鈦酸鋰電池,不管是什么鋰電池,原理功率密度有差異,可靠性與壽命有差異。還有超級電容,做混合動力的話,我一直主張用超級電容,超級電容雖然體積大一些,但是壽命做到15年還是輕輕松松的,儲能技術(shù)這一塊也要發(fā)展。另外就是跟零部件廠跟整車廠的合作模式要創(chuàng)新。歐洲做的非常好,奔馳、寶馬并不是什么都做,跟博世和西門子一直合作,中國車廠招一大堆博士,電機(jī)、電控、電池,招的各個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)很龐大,但是自己又做不了或者做不好,投資非常大,目的是什么不知道,我認(rèn)為一個(gè)車廠要懂核心零部件是可以的,但是不要什么都做,公司成本很高,車的利潤不高,對公司效益影響很大,專業(yè)的人做專業(yè)的事情,每個(gè)人做自己該做的事情,這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈做安全、可靠,這個(gè)就是健康的發(fā)展,我認(rèn)為零部件廠和整車廠要做非常好的整合,否則互相不信任,那個(gè)東西就沒有意義了。

產(chǎn)品的可靠性國內(nèi)是比較差的,相比歐美產(chǎn)品,一個(gè)EMC,抗干擾性很差,對內(nèi)部干擾很大,傳感器和雷達(dá),我們的超聲波傳感器、攝像頭,所有的智能設(shè)備都干擾了,那不行,這一塊我認(rèn)為是很大的問題,以后要加強(qiáng)這一塊的東西。功能安全,這一次會上提的比較少,功能安全也是中國車區(qū)別于國外車的最大缺陷,中國人能不能做可靠,我認(rèn)為百分之百行,就是你做不做的問題,我們中國一定要趕上,這個(gè)牽扯到軟件問題和硬件架構(gòu)的問題,一個(gè)車型1000萬,一個(gè)車做1萬臺就不做了,所以要開發(fā)國產(chǎn)自主的編程平臺,如果中國所有車用AUTOSAR,中國又被國外控制了,我不相信習(xí)主席說的核心技術(shù)掌握在自己手里,不可能。每個(gè)工廠必須要用阿AUTOSAR編程,所以這是很大的問題,大家要思考一下,因?yàn)槟阕龊密囀顷P(guān)鍵,怎么把車做好達(dá)到功能安全的標(biāo)準(zhǔn)而已,而并不是非要怎么做,不要指定軟件,國產(chǎn)軟件就不行了嗎?我認(rèn)為是可以的,達(dá)到認(rèn)證就可以了,當(dāng)然這是一些數(shù)據(jù),不說了。

一些細(xì)節(jié)的東西,節(jié)能控制,轉(zhuǎn)子溫度控制和檢測,Take  Home這個(gè)功能很重要,現(xiàn)在有兩個(gè)電機(jī),在一個(gè)電機(jī)系統(tǒng)損壞時(shí),可以把你拉回家。怎么提高EMC軟件方法,系統(tǒng)安全的軟件,車的安全未來是關(guān)鍵,你給我發(fā)的指令要執(zhí)行,但是你被人劫持了,我怎么辦?你怎么把網(wǎng)絡(luò)安全保證,手機(jī)死了可以重新關(guān)機(jī),車在高速上開著能關(guān)機(jī)嗎?有人故意讓你失控,不是做的太爛失控的。我一個(gè)搖控器給你干擾一下就完了,將來的高科技犯罪是太容易了,如果解決不了車的安全問題,那天天就出事,不說無人駕駛,我認(rèn)為無人駕駛10-20年都可能不會實(shí)施,但是我說的輔助駕駛,做一些智能化的駕駛協(xié)助還是現(xiàn)實(shí)的。這是NVH的改進(jìn),這是核心技術(shù)。

隨著智能化,車上的控制部件的整合很重要,車的成本很低,利潤很低,零部件廠利潤更低,怎么不犧牲整車的安全性和可靠性降成本,把BMS和VCU融合,MCU、VCU和控制器,甚至車燈,把這個(gè)做成整體的考慮,網(wǎng)絡(luò)布局也好,還是融合,這個(gè)特斯拉做的非常好,這個(gè)板子是特斯拉的板子,我希望中國車廠跟零部件廠探討,把它做的成本最低,但是可靠性還要提升,最少不下降,我覺得這一塊要思考,我們一定要融合,不是為了降成本而降成本,為了保證安全性和可靠性基礎(chǔ)上降成本。

當(dāng)時(shí)我寫這個(gè),去年11月份在吉利創(chuàng)新日交流的時(shí)候?qū)懙?,但是現(xiàn)在看著是對的,我們有一個(gè)客戶是五菱的E50創(chuàng)造了神話,每個(gè)月好幾萬臺,中國人要做中國的好車,不是說跟特斯拉比就是好車。最牛逼的車是德國奔馳和寶馬,奔馳展廳里面沒有S600,寶馬展廳里面沒有7系,他說德國人不喜歡,我到奧迪去,奧迪都是A1,中國就沒有見過A1,很小,在路上隨便可以停。中國人思路偏離了,歐美再有錢的人開A1,他覺得節(jié)能環(huán)保省油,中國要7系、600,跑偏了,做電動車的目的是節(jié)能環(huán)保和綠色?,F(xiàn)在排量越搞越大,環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,廠家要有一定的客戶,要引導(dǎo)客戶,讓客戶節(jié)能環(huán)保,五菱E50暢銷就是一個(gè)例子,我們并不是說跟特斯拉比,我建議要做品牌,品牌向上,永遠(yuǎn)不能忘記,一方面做品牌,一方面做實(shí)事,做老百姓用得起的車,便宜環(huán)保的車,我認(rèn)為是關(guān)鍵。

新能源車探索這一塊,這是我自己想的,氫燃料電池這么貴,做一個(gè)車60萬的成本,我們怎么解決這個(gè)問題?把氫氣能不能燃燒,用斯特林發(fā)動機(jī),以色列有人做這個(gè)技術(shù),氫氣直接燃燒,用直線電機(jī)發(fā)電,氫燃料電池里面要用重金屬和催化劑污染很嚴(yán)重。時(shí)間有限我把我的觀點(diǎn)表達(dá)一下,希望有意見后面可以提出來,謝謝大家。

(注:本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理,未經(jīng)演講嘉賓審閱)

來源:第一電動網(wǎng)

作者:張碩

  • 聯(lián)絡(luò)電話: 010-82800761
  • 郵箱:nev@cada.cn 傳真:010-82800827
  • 地址: 北京市朝陽區(qū)建國門秀水街道號外交公寓1號樓房單元62室 微信公眾號:NEVCADA2016  備案/許可證編號為:京ICP備17072783號-1  技術(shù)支持:北京APP開發(fā)