新能源汽车正在全球范围内蓬勃发展,成为了推动可持续发展的重要力量。
政策支持和技术创新,是当前阶段推动新能源汽车发展的主要因素。各国政府纷纷出台政策,支持电动汽车的技术进步,引导绿色汽车的市场增长。各大车厂也都积极投入电气化的热潮,创新研发更高性能、更具经济性的技术和产品,让未来出行更加绿色环保。
新能源汽车的广泛应用,不仅带来了市场变化和环境效益,还推动了相关零部件产业以及整个上下游产业链的发展。动力电池、电机/电驱动、电控系统等核心领域,都随之迎来了前所未有的发展机遇,技术创新成果层出不穷。
近日,《汽车制造业》记者有幸采访到业内知名的电驱动技术专家——舍弗勒中国区电驱动事业群负责人陈相滨博士,与他一起探讨新能源汽车及其电驱动系统领域的最新技术进展和未来发展方向。
陈相滨博士,舍弗勒中国区电驱动事业群负责人
记者:作为同济大学毕业的机械专业工学博士,又在舍弗勒这样的技术型公司工作了18年,从测试工程师到部门负责人,再到变速箱系统事业部、发动机系统事业部负责人,再到整个汽车科技事业部负责人,您一定积累了深厚的专业技术经验。结合您个人的职业发展,谈谈您对当今汽车技术知识体系的个人思考和体会。
陈相滨博士:当今汽车集机械、电子、软件等多领域的先进技术于一体,多学科深度融合是当今汽车技术知识体系的显著特征,因此也需要越来越多的复合型技术人才,每个人都需要不断地学习跨领域的专业知识。
我的职业生涯起步于离合器测试工程师,当时我们提出了“离合系统”的概念,从离合踏板、离合主缸、管路,到离合分离副缸,再到离合器和减振器,我们关注于整个系统的设计方案、模拟计算、分离结合特性、踏板力优化,乃至整个传动系统的NVH减振特性、热鲁棒性、可靠性等整个体系的多种特性。当时我们公司的系统性计算和测试能力,也是我领导的测试团队建立的。通过测试和设计团队紧密协作,这种系统性的计算和测试,也为设计提供了优化方案,这就为我今后的研发形成“系统”的概念,打下了坚实的基础。之后,我们又结合执行机构,包含液压执行机构、电机、控制器和软件,开发了自动离合器系统。在这个过程中,我个人的知识体系也从机械系统进一步扩展到了机电液系统。
后来我又逐步主导建立我们公司的样件能力,这让我了解到了更多的产品制造工艺的知识。随着业务的进一步发展,我又有机会负责更多的职能,包括销售、运营、质量,一直到负责整个事业部。后面我还直接参与了很多电驱动的产品研发、业务开发和产业化等工作,也恰好迎合了新能源汽车大发展的时代需求,公司和个人都得到了快速的发展。在此期间,为了更加充实自己的理论知识和专业研究水平,我在同济大学读了博士并顺利毕业。
可以说,我在舍弗勒的成长,是一步一步从零部件,到机械系统,再到机电液系统,最后到负责整体业务的一个循序渐进的过程。我个人认为,要想成为复合型人才,最重要的是不断地学习、不断地尝试,在实践中学习真知。遇到新的知识和问题,都要经历一个从不会到会的过程,只要肯学肯干,机会肯定会留给充分准备的人。
扁线电机定子
记者:作为一位经验丰富的资深汽车技术专家,您的个人发展历程也正好见证了汽车行业电气化的繁盛发展。特别是近些年,中国新能源汽车市场正引领着全球电气化的发展风向。那么从技术层面来看,中国新能源汽车的技术路线,当前到未来,将会是怎样的发展趋势?相应地,什么样的电驱动系统是其最佳匹配?
陈相滨博士:我们一直在持续关注新能源汽车的技术趋势和未来发展,舍弗勒也有一个很专业的市场战略团队,持续跟进市场动态和行业政策的变化,此外,一线销售人员对主机厂的新能源汽车规划的关注,也是我们能够比较准确地把控汽车行业电气化走势的原因。
我们常说“2021年是中国新能源汽车的元年”,为什么这么说呢?因为当年我国新能源汽车的渗透率突破了10%,而一旦新产品的渗透率突破了10%,也就意味着接下来将进入飞速发展的新阶段。在那之后,我国新能源汽车的市场占有率确实连年屡创新高,2024年7月又达到了一个新的里程碑——根据中国乘用车协会(CPCA)发布的数据,我国新能源汽车的销量首次超过了内燃机汽车。
这些年,BEV(纯电动汽车)、PHEV(插电式混合动力汽车)和REEV(增程式电动汽车)的增速在不断变化,但真正加速这两年汽车市场向电气化大幅转变的,是PHEV和REEV,而BEV的增速则有所放缓。2024年上半年的数据当中,中国BEV销量同比增长12%,达到了302万辆,相比之下,包括REEV和PHEV在内的混动汽车,销量在今年上半年同比增长85%,达到了192万辆。这些变化,也基本在我们之前不断调整的长期预测之中。基于我们最新的市场预测,到2030年,约50%的新车将为纯电驱动车,约40%将为混合动力车,内燃机车辆可能仅占约10%。
基于这样的市场发展背景,我们认为,未来的电驱动系统还将会是多种多样的,混动系统将会在相当长的一段时间内持续存在,插电式混动系统的主流技术方向也已经很明确,那就是是以P1、P3构架为主,结合单挡和多挡位的组合。当然,增程式也会长期存在,有一定市场空间。中长期来看,纯电驱动在电池技术取得关键性技术突破之后,将会逐步成为主流。燃料电池技术也将随着应用越来越多,系统成本将得到进一步优化,逐步得到更多应用。但无论什么样的驱动型式,更经济、更高效、更环保将是主要的发展方向。
二合一电桥
记者:您目前负责的电驱动领域,已有很多量产项目,其中哪些是您主导的中国研发团队的成果?有怎样的项目经验可以分享?
陈相滨博士:我们中国团队近几年主导研发了很多项目,目前都有比较不错的进展,其中二合一电桥、P1混动模块、轮毂电机、电机、减速箱、功率电子模块、热管理系统、轮辐减振器和半轴脱开机构等,都获得了量产项目,还有很多创新产品已经搭载在客户的样车上进行测试了。总的来说,舍弗勒中国团队主导的研发和创新项目的落地情况还是很不错的,当然其中也有很多技术方面的挑战,大家一起最终都一一克服和解决了。
举个例子,我们为某客户开发的一个高性能双电机电桥的合作项目中,客户的要求非常高——槽内油冷电机,最高转速要求23,000r/min,峰值扭矩需求高达单边4,100Nm,峰值功率超过290kW,功率密度超过4.1kW/kg,系统最高效率的要求也非常高,达到了95.5%。在这个项目里,我们面临了很多的挑战,比如电机槽内油冷如何实现、电机最高转速23,000 r/min如何实现、不同工况下的NVH性能如何确保、高扭矩的可靠性如何保证、系统CLTC循环工况效率92%如何达到等。得益于我们强大的仿真计算能力,包括系统仿真、NVH仿真、结构强度仿真、CFD仿真、冷却润滑仿真等,在产品开发初期,我们就利用各种仿真技术验证设计方案的可行性,以及效率、NVH等性能表现,及时发现问题,进行设计仿真迭代。这些能力,其实我们基本都在中国本土建立并经历了多个项目的历练,无论是工具链还是模型建立和仿真计算方法,都已经比较完备。在此基础之上,这个项目的仿真和试验结果经过多轮的对标,目前已经达到了很好的准确度,得到了客户的认可和赞赏。这个项目对于我们快速设计、分析问题、解决问题以及攻克技术难关等方面的能力,又是一次很好的锤炼。
四合一电桥
记者:紧跟技术风向持续创新,舍弗勒制定了怎样的电驱动技术发展路线?未来的创新方向会重点关注哪些方面?
陈相滨博士:舍弗勒电驱动业务在中国经过十余年的发展,已经逐渐形成了完善的产品型谱,包括从零部件到整个系统的全面解决方案,覆盖从混动到纯电驱动的所有应用领域。舍弗勒拥有丰富的基础零部件,如电机定/转子、轴承、执行器、离合器、减速器和耦合装置等,可以根据客户的需求,通过灵活组合配置的方式应用于很多新能源车型,为客户提供具有成本优势的产品。今年,舍弗勒与纬湃科技的合并,又进一步增强了我们在电子电气和软件方面的能力,我相信今后我们可以给客户提供更具竞争力的解决方案。
双级联行星排同轴电桥减速器
正如我前面所提到的,未来的电驱动系统将是多元化的,混动系统和增程系统将会在相当长一段时间内持续存在,纯电驱动在电池技术取得关键性突破后将会逐步成为主流,燃料电池技术也将会随着应用的增多和系统成本的优化而得到进一步的发展。总体上来说,更经济、更高效、更环保将是电驱动系统的未来发展方向。
所以舍弗勒未来电驱动的创新方向,也将会涉及不同形式的驱动系统,在“软件定义汽车”领域也会进一步加大创新力度。我们将聚焦如何开发更经济、更高效、更环保的电驱系统和零部件,包括:电桥系统、电机、热管理等产品的更新迭代;电机控制器的创新,包括功率电子器件和模块;区域控制器等“软件定义汽车”相关产品的创新;还有所有产品生产工艺方面的创新等。
热管理系统
记者:作为电驱动领域的技术专家,在您看来,为了帮助主机厂的新能源汽车达到更好的性能,怎样的技术开发方式、怎样的技术合作方式更有利于达到大家共同的目标,共创共赢未来汽车生态?
陈相滨博士:首先,舍弗勒始终坚持客户导向,客户需要什么,舍弗勒就做什么。我们与主机厂是合作伙伴关系,我们希望与客户长期合作共赢。当然,舍弗勒这么多年来在动力系统和新能源方面积累的经验,使我们有能力提供满足客户的需求。
其次,舍弗勒拥有广泛的产品谱系,可以根据客户的需求提供从零部件到系统的全面解决方案。我们的产品涵盖了从轻混、强混到插电混、纯电,甚至燃料电池相关系统和核心零部件,比如电机、电控、减速箱、电桥、域控、热管理、湿式离合器、电源管理、脱开机构等,非常丰富。随着对纬湃科技的合并工作的完成,我们更是进一步强化了“电”的能力,竞争力更强。
此外,舍弗勒在深度加工方面的能力也很强,我们不仅可以保障自己的产能和品质,也可以根据客户需求,利用我们的资源和能力为主机厂提供代加工服务。
创新使我们永葆活力。今后,随着技术的进步和基础设施的完善,新能源汽车将进一步广泛普及,引领我们迈向更加绿色环保、更加智能化的移动出行新时代。让我们一同继续开拓创新,共创更美好的未来!
AI汽车制造业
龚淑娟
李峥
被称为“世界上最清洁能源”的氢能,正驱动更多汽车实现零碳排放。作为在氢能技术研究、产业布局与应用示范方面全国起步最早的地区,京津冀三地氢能全产业链基本贯通,正在合力打造具有国际影响力的氢能产业高地。
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