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乘用车DHT专用控制器的阳光解决方案
2022-01-13 09:22:58  盖世汽车 沈逸超王辉  

从技术线路图2.0中可以看出,在未来,与新能源车一样,混合动力汽车也会呈现出一个可持续的发展,它的市场销量占比也将逐年升高。从表上可以看出,到2025年混合动力节能汽车将占到乘用车的50%-60%,预计规模有一千万辆。

 

乘用车DHT专用控制器的阳光解决方案

 

随着双积分政策的引导,NEV积分比例逐年升高,这预示着新能源汽车在乘用车领域的销量将迎来增长势头。在双积分政策里面可以降低油耗车的核算比例,意味着鼓励企业生产低能耗的节能汽车。

随着油耗的压力是逐年降低的,同时近年已经引入WLTC工况,这个工况比早期的NEDC工况要复杂很多。围绕降低油耗,传统的车企在发力新能源车的同时,也在布局混合动力汽车。

国内目前主流DHT和本田的串并联混合架构相差无几,如比亚迪的DMI、长城的DTH、吉利的3DHT。针对不同车企的动力需求,DHT有单档、两档、三档几种模式,而它们对电机控制器的要求,除需要双电机控制器集成外,还有一些在特定场合能够兼容TCU的电控。

阳光电动力目前对接了不少DHT控制器项目,针对DHT控制器的需求,进行了汇总,提出了对电机控制器的四点要求

第一,高集成度;产品进化趋势,其中一个趋势方向就是功能集成化,目前阳光电动力也进行了一些集成产品的开发布局,比如电机的控制器集成、Boost升压集成、DC-DC集成等等。

第二,高功率密度;一般电机控制器在乘用车上是装在前舱。由于前舱空间较小,因此对功率密度提出了更高要求,用传统的模块设计方案已经无法满足空间要求。

第三,高振动强度,在乘用车里面就是机电集成,发展在电机上,对振动要求也比较高,振动等级要求10倍的振动加速度。

第四,高环境温度,前舱发动机温度比较高,最高可以达到105度。

 

乘用车DHT专用控制器的阳光解决方案

 

 阳光电动力科技有限公司软件总监 王辉

对DHT电机控制器需求进行提炼,阳光电动力总结四大关键点:

在集成方面,阳光电动力展开了多维度集成策略,主要是从软件、硬件、结构等方面入手。在软件方面,阳光电动力可以一个芯片控制双电机,芯片控制Boost升压,双电机控制器,外加DCDC,同时还集成了一部分TCU的功能。在硬件方面阳光电动力会集成TCU控制器,集成电源的集成设计。在结构方面,阳光电动力进行母线电容的集成,滤波板集成在膜电容里等等措施,从多个维度同时入手,确保集成有效化。

在高功率密度方面,新一代单管器件有效提升功率密度,无硅脂技术的应用可降低结到水冷之间的热阻,提高散热效率。基于并联模组实现高功率密度。

在新型功率器件导入方面,阳光电动力完善了器件的导入流程,主要是基于路谱,30万公里的WLTC工况测试,经过可靠性模型运算折合成高环境下的温度循环工况,确保高环境温度下的高可靠性。

正向设计方面,通过载荷,模态,流体等有限元仿真技术在设计阶段对关键机械特性进行评估,正向优化得到满足高振动要求的设计。

针对体积偏大,热度偏高等缺点。阳光电动力主要是从四个维度入手解决。

并联方式上,上一代单管并联器件采用的是TO-247的并联的方式,这一次采用TPAK并联的方式。

水道设计方面,上一代采用立式的水道设计,这一次采用平铺的水道设计,它对工艺的要求相对简单,并融合批量化。

功率器件与水道的连接方式上,上一代采用绝缘垫片+两层导热硅脂完成器件和水道的互联,一个绝缘垫片外加两层导热硅脂,热组相对来说较大,新一代功率器件采用内绝缘+直接焊接的形式,完成碳化硅和水道之间的互联。

功率器件与母排的连接,上一代采用自动电阻焊进行焊接,这一代采用的是激光焊进行焊接。

阳光电动力在设计过程中引入了一个TRIZ创新流程,根据产品进化的原则和通过DOE,阳光电动力确定了TPAK的焊接方式。目前阳光电动力在焊接的两个难点上已经进行了相关突破:一是振动;二是耐温度冲击

关键技术 突破频频

阳光电动力TPAK模组,均设计为双电机控制器,考虑器件多样化并联的方式,可柔性适配整车不同需求。峰值电流最高可达380安。

除了产品内的扩展,还有产品间的扩展,阳光电动力有比较雄厚的电力电子基础,电源和车载电力电子系统都由阳光电动力自主研发。

 

乘用车DHT专用控制器的阳光解决方案

 

其在产品间的扩展是两并+两并+Boost的升压,产品的DHT专用控制器里面有的场合也需要Boost的升压,所以阳光电动力的分立器件+叠层母排是联合设计的。

阳光电动力在软件架构设计方面,CPU的选择上有两种方案,第一种是早期的TC275 +C2000,因为275早期用的比较多,C2000对阳光电动力来说更熟悉。第二种方案直接采用四核的TC387,控制能力更强,运行速度更快。在软件架构上采用AUTOSAR标准,阳光电动力从2017年开始就投身于AUTOSAR平台的研究,应用层全部采用MBD的方式。

阳光电动力TPAK的功率模组,由母线电容集成、主功率电路集成,散热水道的一体化设计组成。另外,阳光电动力把EMC滤波器集成在模电容里,释放了更多空间。

阳光电动力提供阳光方案

阳光电动力基于二代单管并联模组做出了一些方案和产品,集成度相对比较高,同时可以自由选择带有Boost升压或不带Boost升压。采用并联的模组易于扩展,另外采用AUTOSAR软件架构,最高安全等级能做到ASIL-D。

阳光TPAK并联方案已经启动,目前阳光电动力已经定点了多款混动专用的控制器。

 

乘用车DHT专用控制器的阳光解决方案

 

让电动力未来变得更阳光

阳光电源自2010年开始布局新能源汽车电驱业务;2013年乘用车电控开始批量上市、商用车电控批量装车;2014年乘用车电控批量装车;2016年阳光电动力成立,是阳光电源的全资子公司。截止到2021年,阳光电动力出货量超过40万台。

阳光电动力在产品开发模式上集成了阳光电源的产品开发模式,阳光电动力于2010年引入了IPD开发流程,此流程主要有两大亮点。

一是模块化的设计,产品进化的趋势就是模块化,模块化设计利于产品的更快成型。

二是产品的进一步开发。阳光电动力在识别客户需求的同时,把客户的需求转化为技术指标,在这个技术指标里识别出关键的技术以及从关键技术里面提炼出关键风险点,在产品调研的初期,阳光电动力会对这些关键的技术点进行立项。如TPAK技术点,阳光电动力在2021年2月份的时候就开始进行相关的立项,将这个产品的风险减少到最小。

阳光电动力的产品系列,从电控上分,包括单电控和集成式电控,单电控涵盖了乘用车、物流车、客车等车型,还有集成式控制器,主要是电的集成。阳光电动力主要做的是车载电力电子集成,2015年已经在厦门金龙进行批量装车,还有和主流电机厂合作的机电集成的三合一,主要用在乘用车上。

此外,面对高压化趋势,阳光电动力在2020年发布了碳化硅控制器,还对碳化硅控制器进行了预演。除此之外,阳光电动力还在积极布局混动的双电控产品。

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