從賓士EQC召回談傳統車企在電驅技術上的創新|朱校長專欄

從賓士EQC召回談傳統車企在電驅技術上的創新|朱校長專欄

近日國家市場監督管理總局釋出召回公告,召回生產日期為2018年11月30日至2021年12月15日期間的部分EQC電動汽車,共計10104輛。召回原因如下:由於電動驅動模組製造偏差,電動驅動模組的冷卻系統可能存在密封不足,導致冷卻液滲漏。如果冷卻液微滲到電機內,長期使用後可能降低高壓系統的絕緣電阻值,極端情況下車輛可能無法啟動。冷卻液滲漏不滿足國家相關強制性標準中關於冷卻系統密封的要求,極端條件下,車輛的電動驅動模組輸出功率會降低,存在安全隱患。

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圖1 賓士EQC的召回(市場監督總局的通告)

Part 1: 傳統汽車企業在電動車領域的創新和迭代

EQC是賓士在純電領域的第一代產品/設計,其電驅系統也是從行業裡面找資源聯合開發的,主要是ZF與賓士聯合設計。如下圖所示,這裡主要考慮的問題是能否提供足夠的功率,前後軸各配備一臺動力電機,總功率達到了300kW,總扭矩為760Nm。從結構上來看,這套電驅動系統採用電機減速器(左右)+逆變器(上方)的佈置形式,減速器平行軸結構,電機與減速器共殼體。從結構上來看,電機軸與減速器輸入齒輪為一體式結構,三球軸承支撐,這樣的設計對電機後端蓋、電機殼體和減速器後殼體、連線部件的同軸度要求較高。

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圖2 賓士EQC的動力系統

從冷卻來看,這裡採用系統一體化冷卻的方式——

1)逆變器與電機採用直連式水管,O型圈密封

2)電機定子、轉子軸都採用水冷,定子水套兩端O型圈密封,透過螺栓固定到機殼上,轉子軸水冷密封結構複雜(機械密封)

目前的主要問題,可能出在了轉子水冷技術上,這在電機冷卻技術屬於前沿的冷卻技術,從市場來看大部分電動機使用水去冷卻定子,或者採取油冷的辦法。

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圖3 賓士後去系統的爆炸圖和主要概覽

從這個意義上,我們可以看一下德國工程師在電驅動技術方面的考量。奧迪的e-tron 系列,也是採用了轉子水冷的技術,主要的目的是在感應電機上面做高功率電機(效率比永磁同步要低一些),希望透過冷卻技術使電機能夠維持高連續功率輸出而無需降額(由這個要求綁定了高效的轉子冷卻解決方案)。在德國的工程師看來,轉子冷卻技術的開發帶來了許多好處,包括峰值功率的增加和連續功率輸出的顯著增加。而轉子內溫度的進一步降低也提高了整個驅動系統的耐用性,工程師可以進一步最佳化軸承間隙,因為軸承溫度較低而改善聲學效果。

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圖4 奧迪工程師對於轉子水冷的設計考量

Part 2:創新的代價

在目前電動汽車企業的開發中,驅動系統分解為電機設計、逆變器設計和整體的熱管理設計,都是車企的核心技術。主要的目的是透過電驅動系統的效率提升,能夠讓整車效能高一些,從技術選擇來看,日美(混動車型和特斯拉)系傾向於電動機油冷技術,而歐系(BBA)傾向於電動機水冷技術。

在第一代車型方面,賓士、奧迪都和德國ZF一起協作,電機轉子水冷技術雖然難度較高,但是能帶來的收益還是客觀存在的。這項技術的設計門檻在於水封,而且我們能看到由於歐洲車企目前也是從第一代純電車型到第二代純電車型的技術迭代過程中,設計上越複雜的技術,原有傳統汽車企業就需要越長的時間去迭代和分析,然後控制整體的故障率。我個人的理解來看,很多技術衝在前面,是需要製造工藝和售後質量的部門緊密跟隨,在組織結構上創新需要全員參與和共同解決問題。

小結:

從客觀來看,我們之前一直認為的驅動系統由車企主導(拿回去)的過程,也會把一部分採購訂單放在外面,因為車企不可能完全兜住所有的風險。這次賓士還能拉ZF一起來分析問題在哪裡,如果全部壓在賓士的電機工程師身上,這事情就麻煩了。

圖|網路及相關截圖

作者簡介:朱玉龍,資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師,著有《汽車電子硬體設計》。

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