采埃孚最新一代电驱动平台有哪些技术亮点?

2022年11月21日,采埃孚向全球媒体公布了最新一代电驱动平台。新一代产品由电机、功率电子器件、减速器和软件组成,可应用于乘用车和轻型商用车,并满足400V和800V电压要求。

据悉,新一代产品将于2025年作为完整的系统投放市场。在此之前,采埃孚会将单个部件投入批量生产。采埃孚官方用“更小、更轻、更强大”来形容的新一代电驱动产品,究竟有哪些技术亮点?我们一起来看一看。

采埃孚新一代电驱动平台由电机、功率电子、减速器及软件组成

模块化设计:满足不同细分市场需求

新一代产品的一大特点在于其结构设计,外形设计呈现T型结构,更加扁平化。通过灵活的内部接口、全新且紧凑的设计,使得系统或组件的调整可以轻松实现。此外,该产品设计具有非常高的结构刚度,可以满足严格的噪音控制要求。

效率、性能和成本是采埃孚新一代电驱动平台的三个关键词。基于效率、性能和成本,模块化设计使得该电驱动平台具有极大的灵活性,能满足80%的客户应用需求,另外20%可以通过定制化来满足。产品应用范围也更广泛,适用于从100kW辅助驱动到300kW主驱动。

满足成本、效率和性能要求

采埃孚相关负责人表示,灵活性不仅是客户的需求,也有助于零部件供应商更好地把产品融入到系统和模块中。未来,电动车产品的升级换代将快于传统内燃机车,对于产品的空间设计、功率和性能等方面均有升级需求。采埃孚的新一代电驱动平台充分考虑了可扩展性,能满足客户不同时期的技术要求。

采用模块化设计的电驱动桥

功率电子:分立器件结构,具有可扩展性

随着电动车的日渐普及,电驱动系统的技术差异也将快速增大,逆变器将成为电驱动的核心。采埃孚电驱动负责人表示,公司将专注于电子、电机和机械部件的技术发展,关注从硅基,到碳化硅、氮化钾的过渡。

采埃孚预计,由于四驱车型的市场增长,每辆车的电驱动系统装车量将达到1.3。这意味着,到2030年时,4700万辆电动汽车将需要6100万台电驱动系统。值得一提的是,到2025年左右,电驱动系统将出现技术拐点,届时大多数新车将使用碳化硅技术;到2030年,碳化硅技术的市场占比预计将达到66%。

面对这些趋势,采埃孚逆变器设计充分考虑了未来的变化。通过分立器件封装技术,采埃孚新一代电驱动产品的功率电子器件可实现统一性和适应性之间的平衡。个性化则在芯片层面上体现,兼容400V和800V电压要求,适用于硅基IGBT和碳化硅技术。

采用分立器件结构的采埃孚逆变器由各个相互独立的功率半导体开关构成,与复杂的功率模块相比,该模块化设计提供了更好的性能可扩展性。此外,与使用传统的功率模块相比,采埃孚的分立器件封装技术需要更少类型的元件。通过这种功率电子的新形式,可以更快、更精确地服务于不同的市场需求。

兼容400V和800V电压、硅和碳化硅技术

电机:全新冷却概念+编织绕组技术

采埃孚新一代电驱动产品采用了全新、高度集成的电机,提高了功率密度。电机采用了新的冷却概念:冷却油直接在运行过程中产生热量最多的铜线周围流动。在相同的重量和安装空间下,这种高效的冷却方式大大提升了性能。电机的持续功率提高到峰值功率的85%。该设计也可以在很大程度上减少了重稀土材料的使用,符合可持续发展的要求。

相较于“发夹式”绕组,采埃孚新开发的编织绕组技术使总体安装空间减少10%,仅端部绕组就比传统扁线小50%左右。通过编织绕组技术,电机所需原材料量减少了约10%。此外,传统的“发夹式”绕组需要数百个焊点,而编织绕组的焊点仅为24个,大幅优化了工艺流程。

带有新型编织绕组的定子

减速器:集成式同轴技术

采埃孚将其在行星齿轮箱方面的领先技术转移到新一代电驱动桥上,推出了同轴减速器设计。两个集成的行星齿轮不仅能产生所需的减速比,还包括完全集成的差速器功能。与常见的平行轴概念相比,新的解决方案降低了安装空间的要求,大幅减轻了重量,体积减少了25%,重量减少了10%,传动效率损失减少了20%,并保持了效率和NVH性能。

行星齿轮减速器

高压转换器:最高转换效率99.6%

除电驱动三大件外,采埃孚此次也推出了用于燃料电池电驱动系统的高压转换器(DC-DC转换器),补偿燃料电池低输出电压和高负荷时的电压衰减。该产品基于采埃孚功率电子平台上的新型高压转换器,为乘用车和商用车应用而开发,最高效率值可达99.6%。

新型高压DCDC转换器

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