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新能源车竞争白热化,面对比亚迪、吉利、特斯拉,华为DriveOne电机能否脱颖而出?

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-05-13 09:45:16

在电机设计以及制造过程中,电机运行时的温升一直以来都是困扰电机设计制造工作者的难题。华为DriveONE多合一电驱动系统凭借其硬核的性能赢得了业内专家和到场客户的广泛认可,其中电机智能油冷技术成为了大家关注的焦点。

目前市面上大多数电机还是采用电机机壳水冷方案,但华为为什么偏偏采用油冷技术呢?

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电机水冷与油冷的区别

首先从两者冷却方式上来看,存在接触式和浸入式冷却的差别。水冷方式需要电机内部的热源通过层层材料传递到外部,再被水道带走。如电机线圈内部的绕组,因为有热阻的存在,从绕组到水冷机壳,存在温度梯度。绕组无法直接冷却,导致温度堆积,形成局部热点。因此需要直接冷却热源来提升冷却效率。而油本身因为局部不导磁不导电的特性,对电机磁路无影响,因而选择油来作为内部直接冷却的介质。

另外一个原因,新能源汽车对电机的功率密度和体积要求越来越苛刻。因此选择油冷直接冷却,是倒逼之下的选择。相比业界水冷电机,相同功率和扭矩下,采用油冷技术,华为电机体积的可减少15%。随着电驱动系统集成化的发展,电机和变速器耦合程度一定会越来越高,油冷电机必然是绕不过的坎儿。但油冷电机也面临着诸多技术上的难题,如果油路设计不当,使得电机的散热性能差,导致电机局部温度过高,进而致使电机烧毁等。因此,对于油冷电机而言,内部油道设计成关键!华为通过构建特有三维设计仿真分析验证平台,实现快速仿真迭代,快速寻优,并基于热模型仿真结果,来进行油道的设计及优化。

华为电机定子全部浸油,可以直接带走绕组和铁芯的热量。转子油通过特殊设计的管道进入轴孔中,在轴内形成冷却环境带走转子的热量,并通过转子外壁的喷淋孔,实现对定子线包端部的冷却散热。油冷相较水冷,可实现绕组平均峰值温度降低30℃,磁钢峰值温度降低15℃。油冷电机寿命可延长一倍。同时,根据电机温度和工况,智能调节油泵的喷油量和油速,当电机在低速运转时,可以降低油泵的出油量,节约能效,起到整体系统效率的提升。轴承是电机中的易损部件和瓶颈,华为设计的油道可实现主动喷淋,润滑轴承和齿轮,使得轴承寿命提升10%。

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在高转速区,油冷相比于水冷,冷却效果更优,可以实现高转速不降额。尤其是极限工况下,电机性能表现优异,支持180km/h持续高车速和反复20次零百公里加速等卓越性能体验。

高精 仿真,营造音乐厅式沉浸体验

NVH是评价汽车驾驶舒适度的重要指标。NVH越低,噪音振动干扰越小,驾驶舒适度越高。华为组建了NVH领域一流专家团队,通过自研多目标寻优软件平台,应用参数化建模和AI算法,寻找NVH设计最优解,助力仿真结果误差小于5%。根据仿真寻优结果,对噪音产生源和传递路径进行齿轮修形、壳体优化、电磁力优化等方向优化设计,指导产品开发,实现华为DriveONE电驱系统的NVH达到78 dB,领先行业水平(83dB),为客户营造静谧舒适体验。

引入人工智能技术,实现热失控提前24小时预警,保障行车安全。电池热失控的演进涉及电化学、热力学及机械力学综合作用,是一个动态的渐变复杂过程,当前车端BMS和大数据算法在低维数据空间下无法对其有效预测,热失控预警成业界难题。华为DriveONE AI BMS融合电池机理和AI专家经验,从AI的升维视角,智能识别热失控高敏感特征和电池机理层的关联关系,并通过降维去噪提取关键特征,实现算法加速和算法收敛。

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同时,AI的自学习能力,可以在海量数据训练中实现模型自动寻优,提升模型精度和预测效果,可实现热失控提前24小时预警,查全>90%,抑制误报<0.1%/月,保障用户的行车安全。V2L(Vehicle to Load),也就是反向供电功能,V2L能够实现电动车对外输出220V 50Hz的家用交流电,可以支撑营地模式、应急救援补电等场景。V2V(Vehicle to Vehicle),能够实现电动车向别的电动车充电,可以在充电设施不便的场景下解决电动车的补电问题。

华为DriveONE车载充电系统支持3.5kVA的对外放电功能,具备高精度的绝缘逆变检测功能,可精确地识别到漏电流并告警中断,切实保障V2L/V2V用电安全。华为DriveONE目前已经搭载在十多家主流车企的中高端车型上,持续引领电动汽车动力域产业的发展。华为智能电动将秉承“以客户为中心”的初心,继续砥砺前行,帮助车企造好车,为全球用户提供更优质的电动出行产品。

DriveOne电机工作原理

与传统燃油车不同,在新能源电动汽车的赛道上中国车企后来居上为国争光,比亚迪、吉利等国产品牌通过连续多年的研发投入和技术积累,有了和特斯拉这种顶尖新能源车企掰手腕的技术能力。比亚迪和吉利都是比较“老牌”的中国车企了,但是华为在大众心中是一个在通信技术领域大放异彩的科技公司,却也在这新能源车风靡的市场环境下参与了市场份额的争夺,华为的DriveOne三合一电机能否在特斯拉和比亚迪的市场夹击中脱颖而出?

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我们先来看看DriveOne电机的参数,试验行电机峰值功率220KW,峰值转速:17300r/min,电机设计小巧紧凑放油后空重仅100KG左右,采用了高效的液冷加油冷的冷却方式。华为DriveOne电机转速介于比亚迪16000r/min和特斯拉19000r/min之间,功率和特斯拉220KW相同,低于比亚迪8合1电机的230KW。从参数上来看三款电机差距不大,特斯拉转速更高,比亚迪功率更大,总体来看DriveOne电机比较均衡和市面上的主流电机有能力一战。

华为电机定子内部是中空结构,冷却油可以直接注入,带走绕组和铁芯的热量。转子油通过特殊设计的管道进入轴孔中,在轴内形成冷却环境带走转子的热量,并通过转子外壁的喷淋孔,实现对定子线包端部的冷却散热。采用油冷可实现绕组平均峰值温度降低30℃,磁钢峰值温度降低15℃,电机寿命可延长一倍。

华为DriveOne电机采用V型转子插片布局,永磁体插在V型空挡之中,主体结构是层叠的硅钢片,这种设计能让磁感线尽可能多的穿出转子与定子的线圈产生干涉,提升电机的效率。华为DriveOne电机磁场分布优秀,呈现六芒星形态。华为DriveOne电机采用比较初级的圆线绕组和比亚迪还有特斯拉的扁线绕组相比,空间利用率较低,但是在高转速下电机是有邻近效应的,随着转速的升高,相同等级下扁线绕组的优势会逐渐减小,不过也只是逐渐减小,优势依然存在。

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在“双碳”目标的指引下,汽车产业正在向新能源和智能化的方向转型。华为以“数字化技术+数字化平台”为抓手,与汽车产业深度融合,加速汽车产业电动化进程。华为DriveONE全栈动力域解决方案囊括了电驱动系统、车载集成电源和电池管理系统,这套系统包含电机、MCU、PDU、OBC、DC/DC、减速器、AI BMS等核心部件。华为深耕电力电子底层基础技术30多年,已拥有较强的研发实力以及相关产品领域的技术背景,助力DriveONE成为行业领先的解决方案。

目前阿维塔11、问界等车型都搭载了华为DriveOne电机,问界M5通过搭载华为DriveONE动力域解决方案,实现了强动力、超舒适、高安全、灵活便利的豪华级驾乘体验。华为电机的长期表现还有待车主们的长期使用来进行反馈,希望我们的国产电机不负众望能有优秀的装车表现。华为智能电动将秉承“以客户为中心”的初心,继续砥砺前行,帮助车企造好车,为全球用户提供更优质的电动出行产品。