從技術(shù)線路圖2.0中可以看出,在未來,與新能源車一樣,混合動力汽車也會呈現(xiàn)出一個可持續(xù)的發(fā)展,它的市場銷量占比也將逐年升高。從表上可以看出,到2025年混合動力節(jié)能汽車將占到乘用車的50%-60%,預(yù)計規(guī)模有一千萬輛。
隨著雙積分政策的引導(dǎo),NEV積分比例逐年升高,這預(yù)示著新能源汽車在乘用車領(lǐng)域的銷量將迎來增長勢頭。在雙積分政策里面可以降低油耗車的核算比例,意味著鼓勵企業(yè)生產(chǎn)低能耗的節(jié)能汽車。
隨著油耗的壓力是逐年降低的,同時近年已經(jīng)引入WLTC工況,這個工況比早期的NEDC工況要復(fù)雜很多。圍繞降低油耗,傳統(tǒng)的車企在發(fā)力新能源車的同時,也在布局混合動力汽車。
國內(nèi)目前主流DHT和本田的串并聯(lián)混合架構(gòu)相差無幾,如比亞迪的DMI、長城的DTH、吉利的3DHT。針對不同車企的動力需求,DHT有單檔、兩檔、三檔幾種模式,而它們對電機(jī)控制器的要求,除需要雙電機(jī)控制器集成外,還有一些在特定場合能夠兼容TCU的電控。
陽光電動力目前對接了不少DHT控制器項(xiàng)目,針對DHT控制器的需求,進(jìn)行了匯總,提出了對電機(jī)控制器的四點(diǎn)要求。
第一,高集成度;產(chǎn)品進(jìn)化趨勢,其中一個趨勢方向就是功能集成化,目前陽光電動力也進(jìn)行了一些集成產(chǎn)品的開發(fā)布局,比如電機(jī)的控制器集成、Boost升壓集成、DC-DC集成等等。
第二,高功率密度;一般電機(jī)控制器在乘用車上是裝在前艙。由于前艙空間較小,因此對功率密度提出了更高要求,用傳統(tǒng)的模塊設(shè)計方案已經(jīng)無法滿足空間要求。
第三,高振動強(qiáng)度,在乘用車?yán)锩婢褪菣C(jī)電集成,發(fā)展在電機(jī)上,對振動要求也比較高,振動等級要求10倍的振動加速度。
第四,高環(huán)境溫度,前艙發(fā)動機(jī)溫度比較高,最高可以達(dá)到105度。
陽光電動力科技有限公司軟件總監(jiān) 王輝
對DHT電機(jī)控制器需求進(jìn)行提煉,陽光電動力總結(jié)四大關(guān)鍵點(diǎn):
在集成方面,陽光電動力展開了多維度集成策略,主要是從軟件、硬件、結(jié)構(gòu)等方面入手。在軟件方面,陽光電動力可以一個芯片控制雙電機(jī),芯片控制Boost升壓,雙電機(jī)控制器,外加DCDC,同時還集成了一部分TCU的功能。在硬件方面陽光電動力會集成TCU控制器,集成電源的集成設(shè)計。在結(jié)構(gòu)方面,陽光電動力進(jìn)行母線電容的集成,濾波板集成在膜電容里等等措施,從多個維度同時入手,確保集成有效化。
在高功率密度方面,新一代單管器件有效提升功率密度,無硅脂技術(shù)的應(yīng)用可降低結(jié)到水冷之間的熱阻,提高散熱效率。基于并聯(lián)模組實(shí)現(xiàn)高功率密度。
在新型功率器件導(dǎo)入方面,陽光電動力完善了器件的導(dǎo)入流程,主要是基于路譜,30萬公里的WLTC工況測試,經(jīng)過可靠性模型運(yùn)算折合成高環(huán)境下的溫度循環(huán)工況,確保高環(huán)境溫度下的高可靠性。
正向設(shè)計方面,通過載荷,模態(tài),流體等有限元仿真技術(shù)在設(shè)計階段對關(guān)鍵機(jī)械特性進(jìn)行評估,正向優(yōu)化得到滿足高振動要求的設(shè)計。
針對體積偏大,熱度偏高等缺點(diǎn)。陽光電動力主要是從四個維度入手解決。
并聯(lián)方式上,上一代單管并聯(lián)器件采用的是TO-247的并聯(lián)的方式,這一次采用TPAK并聯(lián)的方式。
水道設(shè)計方面,上一代采用立式的水道設(shè)計,這一次采用平鋪的水道設(shè)計,它對工藝的要求相對簡單,并融合批量化。
功率器件與水道的連接方式上,上一代采用絕緣墊片+兩層導(dǎo)熱硅脂完成器件和水道的互聯(lián),一個絕緣墊片外加兩層導(dǎo)熱硅脂,熱組相對來說較大,新一代功率器件采用內(nèi)絕緣+直接焊接的形式,完成碳化硅和水道之間的互聯(lián)。
功率器件與母排的連接,上一代采用自動電阻焊進(jìn)行焊接,這一代采用的是激光焊進(jìn)行焊接。
陽光電動力在設(shè)計過程中引入了一個TRIZ創(chuàng)新流程,根據(jù)產(chǎn)品進(jìn)化的原則和通過DOE,陽光電動力確定了TPAK的焊接方式。目前陽光電動力在焊接的兩個難點(diǎn)上已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)突破:一是振動;二是耐溫度沖擊。
關(guān)鍵技術(shù) 突破頻頻
陽光電動力TPAK模組,均設(shè)計為雙電機(jī)控制器,考慮器件多樣化并聯(lián)的方式,可柔性適配整車不同需求。峰值電流最高可達(dá)380安。
除了產(chǎn)品內(nèi)的擴(kuò)展,還有產(chǎn)品間的擴(kuò)展,陽光電動力有比較雄厚的電力電子基礎(chǔ),電源和車載電力電子系統(tǒng)都由陽光電動力自主研發(fā)。
其在產(chǎn)品間的擴(kuò)展是兩并+兩并+Boost的升壓,產(chǎn)品的DHT專用控制器里面有的場合也需要Boost的升壓,所以陽光電動力的分立器件+疊層母排是聯(lián)合設(shè)計的。
陽光電動力在軟件架構(gòu)設(shè)計方面,CPU的選擇上有兩種方案,第一種是早期的TC275 +C2000,因?yàn)?75早期用的比較多,C2000對陽光電動力來說更熟悉。第二種方案直接采用四核的TC387,控制能力更強(qiáng),運(yùn)行速度更快。在軟件架構(gòu)上采用AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn),陽光電動力從2017年開始就投身于AUTOSAR平臺的研究,應(yīng)用層全部采用MBD的方式。
陽光電動力TPAK的功率模組,由母線電容集成、主功率電路集成,散熱水道的一體化設(shè)計組成。另外,陽光電動力把EMC濾波器集成在模電容里,釋放了更多空間。
陽光電動力提供陽光方案
陽光電動力基于二代單管并聯(lián)模組做出了一些方案和產(chǎn)品,集成度相對比較高,同時可以自由選擇帶有Boost升壓或不帶Boost升壓。采用并聯(lián)的模組易于擴(kuò)展,另外采用AUTOSAR軟件架構(gòu),最高安全等級能做到ASIL-D。
陽光TPAK并聯(lián)方案已經(jīng)啟動,目前陽光電動力已經(jīng)定點(diǎn)了多款混動專用的控制器。
讓電動力未來變得更陽光
陽光電源自2010年開始布局新能源汽車電驅(qū)業(yè)務(wù);2013年乘用車電控開始批量上市、商用車電控批量裝車;2014年乘用車電控批量裝車;2016年陽光電動力成立,是陽光電源的全資子公司。截止到2021年,陽光電動力出貨量超過40萬臺。
陽光電動力在產(chǎn)品開發(fā)模式上集成了陽光電源的產(chǎn)品開發(fā)模式,陽光電動力于2010年引入了IPD開發(fā)流程,此流程主要有兩大亮點(diǎn)。
一是模塊化的設(shè)計,產(chǎn)品進(jìn)化的趨勢就是模塊化,模塊化設(shè)計利于產(chǎn)品的更快成型。
二是產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)。陽光電動力在識別客戶需求的同時,把客戶的需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)指標(biāo),在這個技術(shù)指標(biāo)里識別出關(guān)鍵的技術(shù)以及從關(guān)鍵技術(shù)里面提煉出關(guān)鍵風(fēng)險點(diǎn),在產(chǎn)品調(diào)研的初期,陽光電動力會對這些關(guān)鍵的技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行立項(xiàng)。如TPAK技術(shù)點(diǎn),陽光電動力在2021年2月份的時候就開始進(jìn)行相關(guān)的立項(xiàng),將這個產(chǎn)品的風(fēng)險減少到最小。
陽光電動力的產(chǎn)品系列,從電控上分,包括單電控和集成式電控,單電控涵蓋了乘用車、物流車、客車等車型,還有集成式控制器,主要是電的集成。陽光電動力主要做的是車載電力電子集成,2015年已經(jīng)在廈門金龍進(jìn)行批量裝車,還有和主流電機(jī)廠合作的機(jī)電集成的三合一,主要用在乘用車上。
此外,面對高壓化趨勢,陽光電動力在2020年發(fā)布了碳化硅控制器,還對碳化硅控制器進(jìn)行了預(yù)演。除此之外,陽光電動力還在積極布局混動的雙電控產(chǎn)品。