博格华纳电驱动系统开发与集成解决方案，赋能中国新能源汽车市场

2022全球xEV驱动系统技术暨产业大会于上海隆重举行。本次举办的xEV大会以新能源车电驱动的市场发展战略和技术趋势为主题，集结了上千名重量级与会嘉宾和国内外知名企业参与，其中包括提供创新可持续车行方案的全球领先供应商——博格华纳。

博格华纳动力驱动系统副总裁兼亚洲区总经理李晓球博士应邀出席本次论坛分享了碳中和背景下的电驱动市场发展策略。此外，还有博格华纳电驱动系统开发高级经理李斌也就电驱动系统开发与集成解决方案发表了演讲。

李斌先和在场嘉宾对博格华纳电驱动产品进行了介绍，其中重点介绍了三合一的电驱动桥。

以三合一系列的产品为例，BW充分执行local for local的原则，从三个子系统的开发，整个三合一电驱动桥的集成，再到供应商的sourcing, 工业化方案的布置与设计到最后实现量产，全部由国内的团队主导和执行，本土化的垂直整合真正做到了产品开发和量产导入的高效性。

下图展示了博格华纳在驱动电机和三合一驱动模块的产品型谱，驱动电机主要两大类，主要分为波绕组，也就是连续绕组电机以及hairpin电机。SW130，正在开发当中，客户是一个全球豪华车乘用车品牌；270已经量产一段时间了。目前博格华纳正在开发过程当中，三合一电驱动桥里面的驱动电机有146、220，这里既有400V又有800V的应用。其命名规则很大程度上还是和电机共平台的，而博格华纳沿用了驱动电机平台的定义来定义三合一电驱动桥平台。有IDM 146、180、220，220应用的型谱更多一些，既有400V又有800V，复合冷却、单独水冷、单独油冷。作为电驱控制器来说，博格华纳都是本土化开发、本土化功率器件封装、本土化电机控制器总成组装，从很多年前博格华纳量产的第一代CIDD到运用于双电机混动DHT的双电控再到运用于纯电车型的单电控，这些产品全都是博格华纳国内的工程团队主导产品开发并最终完成工业化量产。

接着，李斌展示了博格华纳对于整个系统开发过程当中针对于不同子系统有哪些初步的方案设计和方案优化的思路。

在驱动电机方面，以初始的系统spec.作为输入，考虑到了多维度设计参数和物理特性，而展示出不同的性能表现并最终输出方案的评估结果，比如和电磁方案相关的winding pattern设计，转子结构以及磁铁的排布形式，机械强度，电机的热负荷和冷却形式，NVH相关的探究，最终都会以不同维度的参数来反应出方案设计的合理性，比如电机的输出性能，尺寸，重量，成本以及工业化可行性评估等。力争做到合理的方案，优异的性能以及可接受的成本始终是我们不断进行优化的驱动力。

在控制器方面，作为方案的初步评估以及平台功率模块的选型，需要有一些关键参数作为前期方案评估的输入，比如电压，电流，电压利用率，开关频率以及工作和冷却环境等，对于在特定的工作电压，电流和开关频率下进行开关和导通损耗的仿真，以及基于损耗仿真，前置工况，工作环境和冷却条件下，博格华纳依托于可靠和成熟的温度模型来评估设计可靠性，最后在硬件选型方面，同时配合机械设计的空间实际情况来进行比如说功率模块，母线电容和其他电气元件的选型，这些工作完成以后成为后续进一步进行我们电气以及机械设计的前提。

在减速箱方面，需要常见输入就是速比，中心距，载荷谱，即输入扭矩和转速等信息，通过FEA来计算各个子零部件在极限工况条件下的应力分布并评估强度方面可靠性，通过循环载荷来计算关键零部件的损伤度和疲劳可靠性。通过流体以及润滑仿真来估算传动效率和用油量以及通过结构模态，齿轮模型和尺寸链的校核来评估NVH相关的性能表现，涉及到齿轮的激励，模态的共振，以及由于传动系的间隙引起的一些瞬态NVH问题。博格华纳在驻车系统和脱开机构方面也有非常成熟的应用，作为一个附加的子系统添加到减速箱上。

说完开发过程中的理论后，李斌用了几个例子和大家介绍了博格华纳在整个系统开发过程当中遇到过哪些问题。

第一个，这里应该是一级减速齿轮一倍频的啸叫问题。一部分是由激励导致的自身产生的啸叫声，另外一部分是激励导致其他结构件产生的共振。从减小激励源头入手，通过齿轮微观修形来降低传递误差，并降低齿轮自身的啸叫。同时，优化结构，提高模态，降低由齿轮激烈引起的共振。

第二个系统结构方面引起的边频问题。类似的问题较难通过零部件换装或者是交叉测试来逐个排除可疑项，因为这类问题经常和安装相关，博格华纳通过CAE团队的介入寻找整个结构和装配过程当中哪些是薄弱点，并针对性地增加刚度支撑，同时进行关键齿存的公差控制，最后解决这类问题。

还有由控制器开关频率导致的高频噪音问题。对于800V系统来说，高速化肯定是最明显的技术趋势之一，随着转速应用不断升高以及SiC模块应用所带来更高的开关频率可能性，控制器开关频率所导致的伞状阶次噪音的影响也是不可忽视。由于控制器的载波频率通过脉宽调制技术受到正弦波的调制，所以随着转速的升高，其阶次特征是以非零点阶次为起点，经过正弦波频率变化的调制，从而向着基本载波频率的两边散射出去的。而这些阶次的能量会随着转速上升和齿轮或者是电机的主阶次进行相交，从而引起系统的共振。理论上解决途径还是两个，即通过优化其他零部件降低借此耦合的几率，但是很显然，电机和减速箱都有其特征阶次，不可能完全避开。第二个途径就是从控制的角度入手，弱化主阶次的能量。这里，博格华纳是通过RPWM来弱化控制器的载波频率引起的噪音能量，降低自身噪音的同时也弱化了和其他零部件阶次耦合的负面影响。

博格华纳秉承着打造“一个洁净、节能的世界”的愿景，在电驱动行业具备高度的自研自产和系统集成能力，持续赋能中国新能源汽车产业的高速发展，与此同时，借助中国新能源市场的迅猛发展，博格华纳在电驱动领域的技术能力也快速提升，甚至还能为全球其他区域实现技术输出，推动蓄势.前行战略发展。

审核编辑 黄昊宇