從技術線路圖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出一個可持續的發展,它的市場銷量佔比也將逐年升高。從表上可以看出,到2025年混合動力節能汽車將佔到乘用車的50%-60%,預計規模有一千萬輛。
隨著雙積分政策的引導,NEV積分比例逐年升高,這預示著新能源汽車在乘用車領域的銷量將迎來增長勢頭。在雙積分政策裡面可以降低油耗車的核算比例,意味著鼓勵企業生產低能耗的節能汽車。
隨著油耗的壓力是逐年降低的,同時近年已經引入WLTC工況,這個工況比早期的NEDC工況要複雜很多。圍繞降低油耗,傳統的車企在發力新能源車的同時,也在佈局混合動力汽車。
國內目前主流DHT和本田的串並聯混合架構相差無幾,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,而它們對電機控制器的要求,除需要雙電機控制器整合外,還有一些在特定場合能夠相容TCU的電控。
陽光電動力目前對接了不少DHT控制器專案,針對DHT控制器的需求,進行了彙總,提出了對電機控制器的四點要求。
第一,高整合度;產品進化趨勢,其中一個趨勢方向就是功能整合化,目前陽光電動力也進行了一些整合產品的開發佈局,比如電機的控制器整合、Boost升壓整合、DC-DC整合等等。
第二,高功率密度;一般電機控制器在乘用車上是裝在前艙。由於前艙空間較小,因此對功率密度提出了更高要求,用傳統的模組設計方案已經無法滿足空間要求。
第三,高振動強度,在乘用車裡面就是機電整合,發展在電機上,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,高環境溫度,前艙發動機溫度比較高,最高可以達到105度。
陽光電動力科技有限公司軟體總監 王輝
對DHT電機控制器需求進行提煉,陽光電動力總結四大關鍵點:
在整合方面,陽光電動力展開了多維度整合策略,主要是從軟體、硬體、結構等方面入手。在軟體方面,陽光電動力可以一個晶片控制雙電機,晶片控制Boost升壓,雙電機控制器,外加DCDC,同時還集成了一部分TCU的功能。在硬體方面陽光電動力會整合TCU控制器,整合電源的整合設計。在結構方面,陽光電動力進行母線電容的整合,濾波板整合在膜電容裡等等措施,從多個維度同時入手,確保整合有效化。
在高功率密度方面,新一代單管器件有效提升功率密度,無矽脂技術的應用可降低結到水冷之間的熱阻,提高散熱效率。基於並聯模組實現高功率密度。
在新型功率器件匯入方面,陽光電動力完善了器件的匯入流程,主要是基於路譜,30萬公里的WLTC工況測試,經過可靠性模型運算摺合成高環境下的溫度迴圈工況,確保高環境溫度下的高可靠性。
正向設計方面,透過載荷,模態,流體等有限元模擬技術在設計階段對關鍵機械特性進行評估,正向最佳化得到滿足高振動要求的設計。
針對體積偏大,熱度偏高等缺點。陽光電動力主要是從四個維度入手解決。
並聯方式上,上一代單管並聯器件採用的是TO-247的並聯的方式,這一次採用TPAK並聯的方式。
水道設計方面,上一代採用立式的水道設計,這一次採用平鋪的水道設計,它對工藝的要求相對簡單,並融合批次化。
功率器件與水道的連線方式上,上一代採用絕緣墊片+兩層導熱矽脂完成器件和水道的互聯,一個絕緣墊片外加兩層導熱矽脂,熱組相對來說較大,新一代功率器件採用內絕緣+直接焊接的形式,完成碳化矽和水道之間的互聯。
功率器件與母排的連線,上一代採用自動電阻焊進行焊接,這一代採用的是鐳射焊進行焊接。
陽光電動力在設計過程中引入了一個TRIZ創新流程,根據產品進化的原則和透過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上已經進行了相關突破:一是振動;二是耐溫度衝擊。
關鍵技術 突破頻頻
陽光電動力TPAK模組,均設計為雙電機控制器,考慮器件多樣化並聯的方式,可柔性適配整車不同需求。峰值電流最高可達380安。
除了產品內的擴充套件,還有產品間的擴充套件,陽光電動力有比較雄厚的電力電子基礎,電源和車載電力電子系統都由陽光電動力自主研發。
其在產品間的擴充套件是兩並+兩並+Boost的升壓,產品的DHT專用控制器裡面有的場合也需要Boost的升壓,所以陽光電動力的分立器件+疊層母排是聯合設計的。
陽光電動力在軟體架構設計方面,CPU的選擇上有兩種方案,第一種是早期的TC275 +C2000,因為275早期用的比較多,C2000對陽光電動力來說更熟悉。第二種方案直接採用四核的TC387,控制能力更強,執行速度更快。在軟體架構上採用AUTOSAR標準,陽光電動力從2017年開始就投身於AUTOSAR平臺的研究,應用層全部採用MBD的方式。
陽光電動力TPAK的功率模組,由母線電容整合、主功率電路整合,散熱水道的一體化設計組成。另外,陽光電動力把EMC濾波器整合在模電容裡,釋放了更多空間。
陽光電動力提供陽光方案
陽光電動力基於二代單管並聯模組做出了一些方案和產品,整合度相對比較高,同時可以自由選擇帶有Boost升壓或不帶Boost升壓。採用並聯的模組易於擴充套件,另外採用AUTOSAR軟體架構,最高安全等級能做到ASIL-D。
陽光TPAK並聯方案已經啟動,目前陽光電動力已經定點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年開始佈局新能源汽車電驅業務;2013年乘用車電控開始批次上市、商用車電控批次裝車;2014年乘用車電控批次裝車;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。
陽光電動力在產品開發模式上集成了陽光電源的產品開發模式,陽光電動力於2010年引入了IPD開發流程,此流程主要有兩大亮點。
一是模組化的設計,產品進化的趨勢就是模組化,模組化設計利於產品的更快成型。
二是產品的進一步開發。陽光電動力在識別客戶需求的同時,把客戶的需求轉化為技術指標,在這個技術指標裡識別出關鍵的技術以及從關鍵技術裡面提煉出關鍵風險點,在產品調研的初期,陽光電動力會對這些關鍵的技術點進行立項。如TPAK技術點,陽光電動力在2021年2月份的時候就開始進行相關的立項,將這個產品的風險減少到最小。
陽光電動力的產品系列,從電控上分,包括單電控和整合式電控,單電控涵蓋了乘用車、物流車、客車等車型,還有整合式控制器,主要是電的整合。陽光電動力主要做的是車載電力電子整合,2015年已經在廈門金龍進行批次裝車,還有和主流電機廠合作的機電整合的三合一,主要用在乘用車上。
此外,面對高壓化趨勢,陽光電動力在2020年釋出了碳化矽控制器,還對碳化矽控制器進行了預演。除此之外,陽光電動力還在積極佈局混動的雙電控產品。