SAIC输电陆基波:高速深层综合桥解决方案
2020年12月3日至4日，由格实汽车主办、上海市嘉定区经济委员会专项支持的“2020中国汽车动力总成电气化国际峰会”在上海汽车城瑞丽酒店隆重举行。峰会期间，上海汽车变速器有限公司前瞻性技术总监卢继波博士发表了精彩演讲。
上海汽车变速器有限公司未来技术总监陆继波博士
以下为演讲实录：
大家早上好！我很荣幸今天有机会介绍我们公司的高速深度集成桥解决方案。今天的报告大致分为三个部分。首先简单介绍上海汽车变速器有限公司，然后介绍我们公司作为动力总成电气化全方位解决方案的提供商，这也是符合今天主题的。最后，我们详细介绍了我们的高速深度集成桥，我们公司称之为S-EDS。
上海汽车变速器有限公司(以下简称“SAIC变速器”)是SAIC的全资子公司。我们有混合动力变速器、纯电动桥、自动变速器和手动变速器的完整型号。我们公司的特点是产品系列和品种非常齐全。我们有各种资质和认证，比如ISO16949。特别是我们的实验室是国家注册的CNAS实验室。也就是说，我们实验报告的公章是国家认证实验室的公章，可以进行外部鉴定实验。同时，我们也是上海市专利工作的示范企业，这是一个比较高的荣誉。
去年，我公司的销售收入达到100多亿元，产量达到300多万台，市场份额约为15%，总资产138亿元，面积90多平方米，员工总数超过7000人。
从1925年我们在上海开车间开始，到2025年我们公司就要百年了。目前，我公司在中国的客户基本涵盖了许多主流原始设备制造商，包括合资企业和自主品牌。
正如我前面所说，我们公司的产品范围很广，包括手动变速器和AMT、自动变速器、混合动力驱动系统和纯电动驱动系统等。
关于自动变速器，我们有两个产品，DCT和CVT，其中，我们是国内最早自主开发、批量生产DCT的自主品牌变速器企业。
混合动力，也是最早的，应用于荣威。刚才，格实汽车研究院的颜路老师说，混合动力的发展趋势可能是基于双电机DHT，但实际上，我们早在2014年就开始大规模生产双电机DHT，到目前为止，第一款产品已经积累了15万多台。当然，我们的混合动力技术不仅仅是DHT，还有附加，有单电机、双电机等多种形式，涵盖水冷和油冷。
纯电力方面，我们有二合一，现在有大量的三合一，未来会发展多合一，其中涉及的桥有双电机、单电机、双电机两档、单电机一档、平行轴同轴等。SAIC变速器的特点是产量大，产品种类多，品种多。
具体来说，这就是PHEV和HEV，也就是插电式和不插电式的传输模式。以上是正在开发并立即批量生产的混合动力车型，以下是我们的纯电动产品，包括双电机两档桥、单电机一档高度集成桥等。目前，我们正在与深圳的一家公司合作开发一体化产品。这是具体的产品谱，以前只是混合动力，现在是纯电力。
接下来，我将向您汇报SAIC输电高速深桥集成项目。这是我公司开发的三合一驱动桥，实现了高速永磁同步电机和高性能控制器单片机的深度集成。该驱动电机最高转速可达16000转/分，减速器是根据德国大众MEB的要求设计开发的。峰值功率可达165KW，峰值扭矩300Nm，轮端扭矩达300Nm。同时我们也分高功率和低功率的不同版本。减速器可以使用不同的速比，可以用于各种车型，如SUV和轿车。
下面是它具体的轮廓图，很紧凑。这张图展示了一个特定产品的结构。这里有什么特别的？右下角可以看到主壳。里面有很多高科技，我们在国内处于领先地位。电机采用水冷，内水套与主壳采用搅拌摩擦焊结合，而不是传统的两个橡胶密封圈的热膨胀套，所以密封可靠性非常好，目前该技术在国内仍处于领先地位。
当然，我们也有电机和电力电子单元单片机。左下角的是永磁同步电机，是我公司设计开发的。虽然我们传统上是一家传输公司，但我们是第一家进入新能源领域的传输公司。我们委托业界知名的华宇电气生产电机，但设计开发由我公司独立完成，知识产权属于SAIC传动。我们公司离不开三合一的桥和电力电子单元单片机。就驱动电机而言，我公司生产的电机总成也是最早的。只是说我们最早的双电机DHT是荣威上的第一代双电机DHT。自2014年以来，我们购买了定子、转子、分解器等零件，组装成电机组件，并在我公司进行电机初始化和测试。
左上角的电力电子单元也是我公司自主设计开发，最后自己组装。最后，形成高功率密度的桥，其来自三个主要部件，即减速器、电机和电力电子箱的功率密度高，从而最终可以形成组件的高功率密度。
接下来我简单介绍四个部分，按照产品结构，分别是减速器、电机、电力电子单元、单片机软件。
这个在组件的顶部。刚才有大功率和中功率版本，外形一样。电机功率和电机性能可调，减速器内的速比也可以改变，以适应不同的客户要求。全桥组装经历了290多次组装测试和近300次元器件及子系统级测试，其中有客户要求的，也有我们自己要求的。目前，这种总成已经量产，包括SAIC蔡斯在内的客户和一些新的汽车制造力量已经量产。减速器除了传统的规格外，还可以借鉴德国大众的规格。经过除常规子系统测试、总成级测试和整车测试之外的所有测试，产品最终得到了非常可靠的结果。
下面详细介绍四个部分，首先是减速器部分。作为变速器企业，生产齿轮是我们的传统优势。对于高速减速器来说，首先需要解决的是噪音问题。与市场上一些主流外资企业的高速齿相比，高速齿1米领域的噪声小于70 dB，而市场上两种主流产品的高速齿1米领域的噪声分别为80 dB和75 dB，因此我们的产品高速齿的NVH水平达到并超过了世界同类产品的水平。
第二部分是电机。电机效率大于85%的区域占总面积的85%以上，我们已经突破了。我们效率超过87%的区域占87%以上。通过优化设计、保证扭矩输出和控制铁损，将磁芯的整体磁密度控制在合理的水平，最大效率可达97%。我们的电机比功率为2.83kw/kg，处于行业领先水平。相对于市场上的主流产品A、B、C，我们的比功率是第二位的，虽然不是最高的，但是和最高的产品差别不大，是一个非常不错的性能。
虽然电机的定子不是我公司自己生产的，是外购生产的，但是我公司已经进行了2500小时的超长高温耐久试验，转子也需要通过150度环境高温超速试验，高于国家常温超速试验标准。转子采用整体注射成型工艺，提高了磁钢固定的可靠性，消除了磁钢的振动，提高了转子的散热性能，避免了磁钢退磁的风险，提高了转子的可靠性。
电机外壳由主外壳和内水套过盈装配，然后通过搅拌摩擦焊焊接成一体，大大降低了泄漏风险，提高了电机外壳的整体刚度，因为一旦焊接就成为一个结构。同时，已经采取了许多措施来降低电机的噪声。采用转子6段V型斜极方案，将齿槽转矩控制在0.1Nm以下，并在铁芯外圆设计了沿轴向分布的辅助槽，提高了NVH性能。就重量而言，我们使用空心轴，如右下角的图所示，这是一种空心轴设计。在保证强度的同时，重量比实心轴减轻50%以上。这其实是一家传统传动企业在加工齿轮、轴、壳体方面的技术优势，让我们可以做空心轴来减轻电机的重量。
第三部分是我国电力电子装置的硬件。我们的开发流程通过了ASIL D的认证，产品功能通过了ASIL C的认证，也就是说我们的流程通过了认证，不是说我们按照这个流程开发而是通过了ASIL D的认证，我们的产品通过了ASIL C的认证，如果以后客户需要，我们也可以按照ASIL D的要求开发产品，我们的技术前提条件完全满足， 我们可以通过扭矩监控、高压监控和EPP监控来防止意外的加速扭矩、意外的减速扭矩、意外的行驶方向等。 EMC符合3类的要求。产品配有磁环、滤波电容、屏蔽板等器件，确保电磁兼容性能。分解器线束进入空腔内部，以减少外部干扰并避免外部干扰。产品结构布局合理，采用汇流条组件。我们组装的时候单片机和电机之间没有高压线，但是用的是汇流条，我们组装起来比较困难，但是体积小，整车客户安装起来会更方便。
我们的MCU功率密度比较高，超过23kw每升；效率可以达到98%以上，这是85%以上的高效率领域，占85%以上；集成度也很高。EPP功能集成在功能上，也就是说EPP的硬件当然是在减速机上，但是EPP控制功能集成在单片机上，客户可以选择。
该产品作为单片机中的核心部件，具有主动短路和续流保护功能，主动放电时间小于3秒。采用绕组放电方式，节约成本，放电迅速。被动放电是通过焊接的方式将高压的正负极连接起来，以避免因停电而引起的高压安全问题。驱动电路采用互锁功能，只能同时开启一个上下桥，确保产品安全。上盖板用防拆卸螺栓固定，因为内部有高压，可能有危险，非专业人员一般不能拆卸，保证高压安全。可靠性也很高。IGBT采用英飞凌的模块，数字信号处理器芯片采用英飞凌的TC277。这些都是业内常见的主流元器件，满足功能级ASIL C，板级器件采用车载级产品，目前的传感器选用LEM的三合一传感器。我们整体配置比较高。
最后，我们将介绍单片机软件。我们使用AUTOSAR架构，这不是我们公司第一次采用。如果是传统传动，AUTOSAR不是特别需要，但是我们进入新能源领域比较早，所以很早就采用了这种架构。此次再次采用单片机软件，在原有架构上扩展了部分软件模块，提高了标准化平台，降低了软件设计的复杂度，增加了灵活性，提高了开发效率，并拥有IGBT结温估计等先进技术，提高了产品的性能和可靠性。
谢谢大家！