2020年12月3-4日，由盖世汽车主办，上海市嘉定区经济委员会特别支持的“2020中国汽车动力总成电气化国际峰会”在上海汽车城瑞立隆重召开。峰会期间，XPT蔚来驱动科技EDS电驱动系统研发总监 毕路先生发表了精彩演讲。
XPT蔚来驱动科技EDS电驱动系统研发总监 毕路先生
以下为演讲实录：
尊敬的大会主席，尊敬的各位来宾，大家上午好！我是来自于XPT蔚来驱动科技的毕路，感谢盖世汽车给我们搭建这样的平台，今天非常荣幸在这个平台上就蔚来汽车在电驱动这个领域的研究跟大家做一些分享。
我介绍的主题是基于四驱EV的辅驱系统我们在过去一段时间内做的探索。我的报告分为两部分，第一个是对XPT的公司介绍，XPT作为蔚来汽车在电驱动这个领域的开发主体，跟大家做个简单的介绍。第二点是基于四驱EV 的辅驱系统，我们在电驱动方面都有哪些思考和解决方案。
2014年蔚来汽车成立，2015年作为蔚来汽车的三电系统供应商，XPT成立了。它的目标是打造一个智能化的电驱动平台。围绕着电驱动系统我们的产品包括电机、逆变器和变速箱。一类产品是感应电机系统，另一类产品是永磁电机系统，都涵盖电机、电控和变速箱。包括后面独立的感应电机、永磁电机，独立的电机控制器和独立的变速箱。同时我们也提供服务与咨询。作为电驱动系统产品和解决方案提供商，我们首先是服务于蔚来汽车，但同时我们也向整个行业开放，包括我们电驱动产品，软件咨询，工艺制造开发的咨询，和电子料的供应链咨询，都是我们可以提供的产品与服务。
我们的研发在上海，生产制造是在南京，我们已建成产能中包含电驱动系统30万台年产能，电机控制器30万台的产能。
这是2019年整个电机的一个装机量的排名，2019年总共是4万台，排名是第9。因为蔚来汽车是做相对来说高性能的车，所以在150kw以上我们是排名第一。2020年也是得益于蔚来汽车的销量上升，整个XPT的装机量达到第三名。XPT在2019年和2020年所有的装机量都是供给蔚来汽车。
这是2020年截至到11月份累积的装机量7500台，因为蔚来的车有前后两个电机，同样所有都是供给蔚来汽车。
接下来重点介绍一下我们在辅驱电驱动方案的思考，分为这么几个部分：
第一部分是我们在辅驱应用的场景，主要是四驱电动车应用场景的介绍；第二部分我们从整车应用的角度来说，看一下对于辅驱系统的需求是什么；第三部分是介绍目前市场上对于辅驱电驱动常用的方案都有哪些；第四部分介绍XPT基于辅驱系统都有哪些产品；以及我们在辅驱产品上面都有哪些技术上的创新和探索。
电动车有两驱，有四驱，蔚来汽车对于电动车所有的产品都是四驱。传统车也有两驱车、四驱车，四驱车有全时和实时四驱；四驱最重要的是保证动力性、经济性和安全性。所以我们觉得四驱系统的应用场景毫无疑问第一个是提供澎湃动力，相对于两驱车一般1.6吨到2吨的车可能百公里加速在7s-8s左右，而现在的高性能电动车基本是4到5s甚至到3s，这种加速性能的提升一般都要用到四驱。
同时我们也知道，四驱车在85%以上的行驶工况下其实它需求功率是非常小的，通常只需要一个电机工作，只有在加速的时候会让辅驱介入。而当主驱工作的时候辅驱是被倒拖的，它不可避免会有倒拖损耗，所以就希望在四驱的情况下辅驱能有相对较低的倒拖损耗。
针对电动汽车的安全性要求，我们对单个电机追求它的功能安全，努力确保单一系统的安全性；但正如昨天和今天行业内很多的专家所讨论的，随着大批量生产，不可避免某一个电机系统还是有出现故障的概率的。如果有另外一个辅驱做一个动力补充，那当单一动力系统出现故障以后，就可以有效降低对用户的影响。传统的四驱系统功能之一是脱困，当雨雪天轮子打滑的时候可以更好的使车辆脱困，这对四驱电动车也一样，是主要的应用场景之一。
基于以上所介绍的应用场景，从系统角度来说，它对于辅驱的要求： 第一个就是低成本； 这个是毫无疑问，我们一方面要追求极致的性能，追求NVH的舒适性，追求振动的舒适性，另外还有一个非常重要的指标就是怎么样去保证在满足这些性能的前提之下，如何把成本做低，所以第一个需求就是更低的产品成本。
第二个就是相对的高效率，虽然说我们对于四驱电动车大数据分析得出，85%的使用工况只需要主驱系统。但从提高系统效率而言，对辅驱就有两个需求，一是需要动力辅助及制动能量回收的时候有相对较高的效率；二是当被倒拖的时候损耗要低。
第三个就是高舒适性，当需要辅驱介入时，动力性不能有任何的中断，当辅驱工作的时候系统噪音必须要低，这是对高舒适性的要求。
再有其他就是多功能方面，动力响应时间要快，还要有双向驱动能力，不再赘述。
右边这个图可以看到，我们现在实际的测试结果就是一般电机在9000转，基本在车速80-90公里/小时的时候就可以看到电机的损耗接近2kw，这是完全的能量损失，就是说在大部分工况运行的时候只有主驱驱动，辅驱不仅不提供动力而且是作为一种能量损耗的器件存在。
针对四驱系统，目前行业内常用的一些辅驱方案，包括国际和国内的友商所应用的电机配置，第一种前后都是用永磁电机，这是截至到目前可以看到的主流配置；第二种就是异步电机加永磁电机，这是如大众MEB，特斯拉的Model 3/Y等都是这样的一个配置；第三种前面和后面都是永磁但是前电机中间会加一个断开机构，有加在输入轴和中间轴以及差速器上的断开机构，这是市面上可见的主要几种架构。
方案一的弊端是基于相同峰值性能下辅驱的同步电机相对异步电机成本较高，包括它的拖拽损耗也相对较高；第三种方案特点是在变速箱的机械系统里加入了电控系统，它就是强耦合的机电耦合系统，这必然有较高的复杂性，相对而言实现的成本也比较高。这些路线没有谁对谁错，每一种路线做到极致都是好的技术方案。而我们目前选择的方案是第二种，就是异步电机加永磁同步电机这种解决方案，市面上的案例如特斯拉Model 3、Model Y，大众的MEB都是采用这个方案。
我们现在异步电机有应用在ES8上的大功率异步电机，以及我们正在开发的小功率异步电机，总体来看相对于同等峰值性能的永磁同步电机，异步电机可以降低30%的成本，这是从设计上面可以得到的成本降低。另外一个明显优势就是损耗低，永磁电驱动系统（EDS）在车辆80-90km/h左右的巡航时，它的损耗基本都在1.5到2kW左右；而异步电机（EDS）则可以降低到750w左右。对于整车来说就是可以提升4%的性能NEDC续驶里程（70kWh以上），包括制动能量回收部分。同步电机大家知道控制比较快，异步电机会相对慢，但是它的控制也会在100ms以内，所以从行驶顿挫感的角度来看，异步电机对于整个驾驶感受没有任何的影响。针对双向驱动和实时四驱，用异步电机可以避免单向离合器的只能单向驱动弊端。
这边可以看到实际测试的数据，下面是900多瓦，这是电机，不是三合一系统，纯粹电机的倒拖数据。可以看到9000到1万转（在车上面90到100km/h的车速），电机的损耗在900多瓦，一个电磁炉大概在1kw左右， 60%-70%的工况下，一般只用一个电机，另外一个电机(如果是同步电机的话)就是一个能量损耗件。
上面的这个蓝色数据中可以看到这是160kW的异步电机损耗数据，就是说在同等的条件下，它的倒拖损耗是192W，这是它带来的好处，成本降低、峰值性能不受影响的前提下可以大大降低系统损耗。节约的这部分损耗原本完全是被浪费掉的，被转化成了电机的热损耗掉，没有任何的能量回收。
下面是车上面的数据，根据这种测量数据，对照着不同的测试就结果，就能够明显看到，相对同等峰值性能的双同步电机系统，一个异步加一个同步可以在电机成本降低的情况下提升整车里程2%到4%，对电池的成本节约是非常可观的。
XPT在异步电机这一块，我们的产品从性能上，我们有100kw到180kw不同的产品。在外形不变，接口不变的情况下根据电流的大小和芯片的变化以及电机的长短形成了100-180kw，力矩270-315Nm，重量做到最大85公斤，EMC至少class3。EMC及NVH是台架测试结果，速比可变，9到11左右，根据不同的变速箱应用条件去开发。功能安全我们刚拿到南德的流程认证，产品认证预计可以在明年年底左右拿到。
前面说的这些性能指标我们是通过怎么样的一种技术去实现的？ ES8的异步电机最早用的是插铜技术，在ES8的实际应用中，我们从系统的动力性和经济性，包括它在NVH的表现上面积累了非常好的数据。我们现在在做它的升级换代，在动力性和经济性平衡的考虑之下，我们做了一些关于铸铝转子研究。
首先我们是在材料上做了创新，传统工业铸铝电机用的都是工业纯铝，再去用常用的压铸技术，这种技术的性能在效率和结构强度相对电动车的使用需求会有很大的不足，我们通过新的材料配方研究在工业纯铝里面加入一些辅助材料，可以有效提升它的电导率，从而提升电机的效率、降低发热；同时，通过这样的一个材料的配方，也可以提高整个系统的屈服强度，抗拉强度，达到我们所要的高转速需求。
然后是寿命可靠性，在电动车的应用上，很重要的一个挑战是，当热提升以后，怎么保证产品的寿命要求。这个也是通过材料配方研究，既能够满足电导率又能力提升屈服强度和抗拉强度，在满足这些情况下去保证它的寿命，这是我们在开发中需要解决的非常重要的难题。除了对材料配方研究以外，也需要针对不同的材料配方开发不同的工艺的，从熔炼的温度选择、冷却的速率等等，通过工艺的解决方案去实现我们所想要的性能。图片里面可以看到通过切片和CT扫描，可以看到它的致密性很高，右边是实物，左边是通过CT扫描来看到的结果。
第三个是批产稳定性，在只有几百套样品的时候它的性能控制相对来说容易，但是怎么保证在大批量情况下它的稳定性，这是非常难的课题。我们开发了一些气缩孔的在线监测、力学性能的监控以及关键尺寸的控制等，通过这些措施去保证在批产以后质量的稳定性。
最后一个是NVH的优化，刚刚王飞专家也说了，NVH可以通过系统控制，可以通过电机设计或者控制算法来优化，这里也包括通过系统结构的优化来实现。图中可以看到，我们在第一代产品，整个系统一阶模态是380Hz，通过后续不同的结构设计我们做到452Hz、478Hz，800Hz等，通过这样的优化，我们可以支持整车做到更好的NVH性能。
以上就是我们在电驱动系统辅驱上面的一些研究成果，很高兴能够跟大家有这样的一个分享，谢谢大家！
评论区域