我会副会长单位北汽新能源他们将所有电气功能装进一个壳子里,还获得了大奖!

时间:2020-09-24 | 来源:卫蓝之旅

从分体式设计到一体化总成,核心部件体积大幅度缩小,功能却大幅度提升,北汽新能源高性能一体化电驱动总成开发团队,用理想的设计实现完全自主开发的理想。如今,产品已经应用在多个纯电动车型上,近三年累计销量超过8万套,搭载车辆的行驶总运行里程近20亿公里,成为国内量产最早且销量最大的一体化电驱动总成。2020年9月,《电动汽车高性能一体化电驱动总成的关键技术与产业化》项目荣获北京市科学技术进步奖二等奖。

紧盯需求谋创新

项目立项之初,国外已量产的电动汽车产品,均采用分体式电驱动总成方案。“分体式驱动总成优点是开发难度较小,但带来的是前机舱布置臃肿、系统成本高、零部件故障率高等问题,逼着我们去寻找一种创新途径来重新设计电驱动总成方案”, 动力系统部部长蒋荣勋说。

用户的需求,是创新发展的驱动力。用户要更经济,更美观,北汽新能源开发的一体化电驱动总成产品,就紧紧围绕着产品力以及用户体验进行技术创新。

将整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)、车载充电机(OBC)、高低压电源转换(DCDC)、高压配电以及驱动电机、减速器等进行高度集成,说起来容易做起来难。在设计之初,结构设计就遭遇了前所未有的困难。将所有的电气功能集成到一体化壳体内,狭小的空间内实现多个热源的散热变得非常困难,可靠性会打折扣,这成了创新的第一道难关。

全新自主开发,就是没有石头过河,一边画图一边用实物验证,再画图,再验证。对于结构工程师陈国其来说,已经无法量化当时有多少个版本的设计了。

“我们通过综合分析和应用数学仿真优化方法,利用各热源生热功率不均匀且时序显著差异等特点,创造性地提出了三明治式的液冷结构布局”,陈国其介绍到,也正是靠着这块“三明治”,项目组设计了一体化电气拓扑新架构,大幅度提高了电驱动总成的功率密度和可靠性,较分布式电驱动总成,该产品的重量减少28kg,功率密度提升。

不仅如此,为了解决消费者对电动汽车“电磁辐射会不会影响人体健康”的疑虑,项目电磁兼容工程师通过宽频高阻电磁发射抑制技术将新一代产品的电磁兼容等级提高了国际标准CISPR25等级4的水准,优于西门子等国际厂商的同类产品,搭载该总成的整车顺利通过了在中汽研进行的“人体电磁场暴露”测试。

同时为了解决多任务系统里的安全设计、能量管理等难题,功能安全工程师们通过几千小时的模拟测试成功开发了多任务集成控制系统,较分布式控制系统,响应时间缩短了95%,并在国内首次获得产品级ASILC等级功能安全认证。应用相关技术的纯电动车在EV-TEST中能耗测评第一。

披荆斩棘干项目

“这是北汽新能源第一个完全自主开发的高压电驱系统,能参与到这个项目是对自身能力的一种认可”工程师向长虎说。项目团队刚组建时,工程师都处于一种亢奋又紧张的情绪中。

但理想很丰满,而现实很骨感,真正开始走这条前无古人的新技术路线时,工程师们难免也会有忧虑。陈国其在回忆项目开发初期的工作时表示,“没有任何可以借鉴的产品或者技术,把整车上核心的分布式高压电驱系统放在这么小的一个壳体里可不是像搭积木那么简单,这需要机-电-热-磁-安全多个技术方向的专业工程师团结协作。”陈国其用了近四个月的时间拿出第一版结构方案,作为团队骨干,他在项目摸索阶段基本保持24小时随叫随到的状态。有一次产线上的连接器出现故障,为了立即响应处理,他半夜十二点驱车100多公里从家赶到生产现场。

在项目开发过程中,产品开发方案、产品测试要求、产品测试台架、产品工艺转化、大规模生产经验、甚至产品代工资源均处于空白状态,蒋荣勋带着项目组整日整夜的搜集技术材料、评审技术方案、寻找可靠的潜在供应链伙伴,团队成员每天人均六七十通电话、上百封邮件沟通技术问题的情况是常态。作为骨干成员里唯一的女性,项目经理贺银杯一直展现出“半边天”的担当,在产品验证初期工作繁重的时候她也从来没有喊过累。2017年大年三十的前一天晚上,贺银杯还在试制车间进行功能调试,因为太晚险些误了第二天返乡的火车。

为了保证这款全新产品的可靠性,开发团队又为这款高性能一体化动力总成产品量身定做了从测试时间到测试强度比分立式部件更为严格的测试方案,测试支持工程师辗转于高温到高寒的试验现场,连续出差近半年的时间。“看着搭载我们最新技术产品的新能源汽车在祖国的天南海北道路行驶,累我也觉得特别值”,为了测试产品品质始终“漂泊”在外进行极限工况测试的工程师段佳威说。

迭代更新结硕果

对于工程师来说,将心中的设计转化为现实的产品,并不断迭代发展,他们的理想才真正落地生根。

研发工程师的努力没有白费,2015年第一代一体化电驱动产品问世,2017年第二代一体化电驱动产品顺利下线装车,2019年功率密度、功能安全等级等性能全面提升的第三代一体化电驱动产品成功产业化,并获得了北京市“科学技术进步奖”二等奖。项目成功突破了新能源汽车的行业关键技术壁垒,使得北汽新能源公司掌握了电驱动总成关键技术的自主知识产权。

动力系统部部长助理苏伟在接受采访时说道:“北汽新能源自主开发的高性能一体化动力总成产品累计获得国家发明专利授权69项、实用新型专利授权100项、学术论文4篇,展现了北京高新企业的科技创新实力。我们希望通过自身的努力来为新能源从业者打气鼓劲,为做好民族汽车而共同前进。当然,项目中我们收获的最宝贵的财富,就是我们这个特别能战斗的团队。”

新能源汽车的创新之路,是研发工程师始终追求的“卫蓝之旅”,每一步都和节能环保密切相关。随着高性能一体化电驱动总成研究成果的应用,预计今后每年将减少碳排放超过2万吨,为北京蓝天保卫战、国家节能减排等做出重大的贡献。

“我们始终朝着同一个垛子冲锋”,工程师陈国其说出了团队所有人的心声。



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