【2019WNEVC】意大利PHSAE公司CEO Dott. Ing：高性能电驱动总成技术

经国务院批准，世界新能源汽车大会（WNEVC）于2019年7月1-3日在海南博鳌隆重召开。大会着眼于全球汽车产业的转型升级和生态环境的持续改善，通过聚集全球专家智慧和产业精英，共同交流探讨新能源汽车在技术创新、产业创新、政策创新、市场模式创新等领域的成功经验与发展趋势，凝聚产业共识，明晰汽车产业转型升级的方向，探索电动化、智能化、共享化协同发展的有效路径。在“先进电驱动技术”的主题峰会上，意大利PHSAE公司CEO Dott. Ing发表了演讲，内容如下：

大家下午好，女士们、先生们，那大家可以看一下这个图，这个图其实大概有16M的直径，我们就从孔里面可以看到外面的景象，这其实与今天的主题没有太大的关系。那我们开始今天的演讲。说到动力系统，其实我们要有一个比较综合性的一个解决方案。那我们需要一个全球性的可以应用的解决方案，那如果你在设计电机的时候又不了解这个电力的话，其实你就会遇到很多的问题，你需要去了解这些变速箱或者其他的一些设备对于整个车到底有什么样的影响。那不管是从什么方面来说的话，基本的性能是非常重要的。其实我们可以用不同的方式来来提高性能。比如说有容量和其他的很多方面都会影响整个车，我们要考虑整个车的容量。

另外，也要让电池满足人们的需求，所以电车应该有两箱的容量。那不然的话，这个需求很难被满足，所以你也要考虑成本的问题和效率的问题。那其实有人就是想要把性能提高，但是不在乎成本，但是其实这一点很难做到，我们想一下这些基本的做法。那比如说你的客户其实并不是在乎别的，他只在乎成本，其实还是会考虑到系统的成本，你要想想电池是最贵的，同时也是车里面最重的，性能和效率也就意味着性能是什么样的，所以如果你要能够把效率提高的话，其实你的成本自然就降下来了，因为你的性价比比较好，因为你的电池消耗就不是特别多，所以你要考虑到动机的容量，这是设计当中非常重要的一部分。如果你把电机设计得非常小一点的话，你可能没有办法达到那么好的效率。如果你要设计大一点，如果你要设计五公斤的电机或者最低水平高五公斤也会影响效率，那另外还有其他跟动机有关系的。那其实这个动机的大小其实会有影响的。有的时候其实跟扭矩有关系，而不是跟电有关系的。这个电力或者这个动力跟速度也有关系，如果我的速度有用同一个电机把速度加到两倍，那它可能受的动力会受影响。你只增加速度，跑多远是一个问题，同时，你要想想把电机设计小一点，那变速箱设计大一点。那你要想想全球整个体系的标准。其实很多的因素在设计的时候没有得到很好的考量，也有人把动机设计在轮子里面。如果你在四个轮子里面设计上电机变成四轮驱动也是可以的，但是这样的话也会产生一些问题，当然也可以这样做，但这也是城市汽车里面很好的一个解决方案。我们今天不讨论这个问题了。

我们再来讲一下扭矩密度，扭矩密度很重要的，这个电机是一个简单的结构，可以通过它的改良来提高性能，这里面包括磁铁，我们研究了磁铁，它甚至可以为我们提供更多的动力。另外，你可以用饱和度更高的钢，可能提高不了多少，大概10%。你可以提高冷却系统，提高冷却系统损失更多，这会影响你的效率和系统，你在设计可以设计好一点，这是好设计和坏设计的差距，很明显，如果你的扭矩密度更高，那就意味着你使用的频率就更高。那另外呢，如果你是频率很高的话，你有新的问题需要去考虑，这也是你在电机设计的时候需要考虑到的。的那在未来，我们也会有新的解决方案，我在这边再给大家讲一下磁场密度，大家也会在想这个问题，其实也不是什么新的东西，那大概我们也是在以百分之几的速度在提高，在这个过程中，成本也是一个问题，最近我们引入了一个新的技术。那这个技术大概可以帮助我们提高性能到10%，那还有电流的密度。如果在这个电流密度中，应该如何提升呢？如何减少损失呢？你就要把铜的量多用一点。你要把影响降到最低，这样可以改变，你把电线的形态可以改变一下，或许你可以不把它设计成圈式的，但是这种过程之中，你是可以这样操作，但是难度有时候也会存在，这种做法是有好有坏的，那比如说你把电机设计在了轮子里面，它也会有相类似的问题。如果你的电机速度比较快的话，其实你在做这些改变或者做自动化的时候也比较难，同样还有一些其他的问题（副作用）。还是想说，其实用铜就可以解决其中的问题，因为你要把问题解决的话，你就需要把这些空白填上，但如果太多的话，你可能没有办法仅仅用材料来解决这个问题。你想要用技术来设计你的电机，但是问题就是有时候频率太高，但是电感不够，这都是我们在设计当中会遇到的问题。

另外还有一个问题就是换档的问题，那大家可能了解得比较少，那我就想发表一下我们的观点。有人就说你为什么要有两档的电机呢？其实有好处也有坏处，好处就是两档的电机可以变小一点，因为它会受到扭矩的影响。这样的话，两档的电机就可以设计小一点，所以我们要一直记得扭矩与电机之间的关系。那驱动器整个的尺寸是取决于峰值的功率。所以高扭矩和高速度并不总是能够达到的，而对于城市用车来说，对于城市汽车来说，这个优势可能是零，但是对于超高性能车来说，使用这种多速的变速箱的优势可以达到30%。如果使用双速或者多速的变速箱的话，电机在尺寸上减少30%-40%，因为有一些曲线，驱动器也是这样，质量和成本通过额外的变速箱的质量，以及成本和复杂性来给它支付的。同时控制并不是平稳无疾的，这就是为什么大家在业内不使用这种解决方案的原因。所以做一个总结的话，我们之前提到极性高，它就意味着高频低电感，所以PWM频率会从千赫兹增长，希望在整个设计当中更加具有灵活性的话，我们就需要使用表面的磁铁，如果我们用表面的磁铁，电机会变得更小，它里面的空间会变得更小。我们就需要在里面植入更多的东西，比如说像传感器和电机的轴承。所以在未来的话，我们需要启用快速充电，而且希望能够在很短的时间内充电，电车驱动率需要在高压下工作。如果想要做到这一点的话，我们就需要去提升整体电机的设计。我们可以看右边蓝色的线在过去两年里还是做了不少事情的，我们可以看到黄色从11降到了3，这就是1.2千伏的这个情况，对于他们来讲，这就是很好的事情。

但是，如果我们的设备这么快的话，我们就要考虑到它带来的更多复杂性。比如说在仅仅20毫米的连接上产生短路时候500V的尖峰，典型的IGBT没有什么用，这与我们本身的目标相对而驰，我们就需要一套新的设备来辅助我们。如果考虑到硅电设备的话，我们需要更多考虑降温的这些方面。那问题就来了，整个的硅电设备会不会太贵，目前平均效益的溢价是200欧元，所以我觉得SIC是非常贵的，当然未来我们还有技术方面的壁垒需要突破。比如说，我们得想想，现在我们的传统设备已经很小了，比如说现在的传统IGBT不是最小的，它其实不是最大的部分了。比如说，如果说里面的其他部件太大的话，可能会挤压到剩下的部件位置，而今天我们现在其实已经做得不错了，但其实也还不够，我们要记住这些数字。我们如果使用4.5千赫的PWM的时候，我们至少需要2.6u秒的电容。我们现在使用什么呢？多层陶瓷MLC墨，第二代MLC当前的容积效率800G每升。然后我们有两个，主要是两种优势：第一就是把电量尽量变小，而且长期的稳定性会比较高，很多人说这个没有用，但是我觉得时间会证明一切。另外一个解决方案就是使用新一代的硅电容器，它让我们看到其实是有潜力存在的。我认为未来的潜力还是非常大的，我觉得目前来看，我还是觉得要更多使用分布式多层陶瓷MLC帽。

做一个总结，未来电机减少40%，分布更多，一个车里面有3-4台电机。因为这样的话，在这个轮子之间的集合空间会更大。我们需要硅的驱动需要低电感或者高频率的小电机。感谢大家，大家有任何的问题吗？

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