专栏名称: NE时代新能源
聚焦新能源汽车三电及整车的技术、市场分析
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超10合1电驱单月出货超5万,超集成电驱为何能破圈!

NE时代新能源  · 公众号  ·  · 2025-02-10 07:23

主要观点总结

文章介绍了多合一电驱总成的快速增长,特别是星驱科技在超高电驱总成领域的表现。星驱科技的L401电驱总成在市场中占据领先地位,其产品设计体现了模块化思路,解决了多合一电驱系统的维修性和电磁兼容性问题。文章还详细描述了星驱科技在硬件和软件设计方面的创新,以及如何解决多合一电驱总成的技术挑战。

关键观点总结

关键观点1: 多合一电驱总成的快速增长成为新能源电驱增速最快的细分领域。

2024年,全年6合1及以上电驱总成累计装机量接近170万套,同比增长68.7%,超过电驱动总成41.8%的同比增速。其中,超高电驱集成市场快速崛起。

关键观点2: 星驱科技L401电驱总成在市场中占据领先地位。

星驱科技凭借L401电驱总成,市场份额接近35%,累计装机量达到7.4万套。搭载该产品的银河E5在上市短时间内交付突破6万辆,成为A级纯电SUV的佼佼者。

关键观点3: 星驱科技的产品设计解决了多合一电驱系统的技术挑战。

星驱科技通过OBC/DCDC独立布置、主控板单MCU控制等创新技术,解决了多合一电驱系统的维修性难题和电磁兼容性问题。其产品设计体现了模块化思路,便于平台拓展和可维修性。


正文

根据NE时代统计,2024年多合一市场成新能源电驱增速最快的细分领域。 全年6合1及以上电驱总成累计装机量接近170万套,同比增长68.7%,超过电驱动总成41.8%的同比增速。

这其中,除6/8合1保持稳定增长外,10合1及以上代表的超高电驱集成市场成为又一亮点。随着星驱科技、弗迪动力、格雷博、智新科技等多合一产品的相继量产, 从2024年11月开始,10合1及以上电驱总成装机量连续两个月突破5万套,单月占比均超过5.5%。全年装机量突破21万套 ,市场占比也达到2.7%。而这一市场在2023年仍处于空白状态。

在10合1及以上的超高电驱总成产品中,又以星驱科技代号为L401(超级域控电驱总成)的11合1(海外版12合1)市场份额最高,占比接近35%,累计装机量达到7.4万套。

得益于L401电驱总成的支持, 搭载该产品的银河E5在上市119天内交付突破6万辆,成为“上市最快突破6万交付量的A级纯电SUV”。今年1月29日,吉利银河新能源官微发布,银河E5第10万辆顺利下线,也标志着L401电驱总成装机量已累计达到10万套。

星驱科技也凭借L401电驱总成的全面性能,在由《汽车与运动》杂志社主办的“中国心”年度十佳发动机及新能源汽车动力系统评选中,荣获新能源汽车动力系统年度十佳奖项。

“中国心”年度十佳发动机及新能源汽车动力系统获奖评语,来源:汽车与运动

多合一电驱总成的优势显而易见,无论是在系统成本、体积还是整体重量方面,都优于传统的3+3+N(电驱总成+电源总成+其他控制器)组合形式。
此前,制约多合一产品发展的主要瓶颈集中在技术层面。

尤其是在10合1及以上产品中,随着集成度的提升,传统的物理集成方案已接近极限,所能带来的效益也越来越有限。

因此,时至今日,多合一电驱总成依然面临不少质疑。

这些质疑不仅体现在集成度上,还涉及多合一产品的系统平台拓展、EMC问题以及可维修性等方面。

换句话说,从3合1、6合1到后来更高集成度的集成化思路,已经无法满足10合1及以上电驱总成的需求。

作为业内首家实现量产的支持最高12合1超高集成的电驱总成产品,星驱科技L401首次将电机控制器、OBC、DCDC、PDU、VCU、HBMS、LBMS、TMS、GWRC(智能防滑控制)和EVCC(通讯协议模块)全部集成在一个控制器系统中。详情请参考NE时代早期文章 《群雄逐鹿,谁创造了全球首个十二合一电驱系统?》

正如“中国心”年度十佳中提到的,星驱科技“ 11合1不仅性能优异,更是开创了电驱系统研发设计的新思路 ”。因此10合1及以上电驱各种难题或许可以从星驱科技L401电驱总成中找到答案。

01.

OBC/DCDC独立,化解维修性难题

多合一中的维修性难题主要来自于OBC和DCDC。在以往的三合一方案中,OBC和DCDC独立于电驱之外,电源部件的失效问题可以通过直接更换总成来解决。

但在多合一总成时代,由于电源模块和电驱总成高度集成,如果继续更换总成,就会导致维修成本过高且非常不经济。

为了应对这一难题,星驱科技L401采用了OBC/DCDC独立布置方案,即OD模块。OD模块拥有独立壳体和冷却水道,并与电驱总成共享冷却回路。其内部同样采用一体式灌封工艺,确保满足密封、EMC和抗震动要求,且散热性能优秀。

星驱科技L401 OD模块,图源:星驱科技B站官方视频《银河E5心脏大揭秘》

OD模块支持6.6kW充电功率(海外版支持11kW),并通过螺栓和接插件与总成连接。在维修时,终端可轻松拆卸并更换单个OD模块,避免更换整个电驱总成,从而大大降低了维修成本。

此外,OD模块可帮助实现平台复用。据NE时代了解,星驱科技正在研发中的7合1产品将继续沿用该思路,提升产品复用性。

02.

主控板单MCU控制,软件开发体系化、模块化

在解决了OBC和DCDC的维修问题后,星驱科技的另一个创新点是控制系统的集成化。除OBC和DCDC外,PDU、VCU、HBMS、LBMS、TMS、GWRC的控制均集成在一块主控板上,并仅使用一颗MCU来控制所有部件。即所有控制算法都运行在同一MCU上。

星驱科技L401主控板,图源:星驱科技B站官方账号:《银河E5心脏大揭秘》

这种设计具有显著优势:一方面节省了MCU的数量,另一方面降低了软件开发的复杂度。

然而,单MCU控制并非易事,它面临四大挑战:

集成度复杂度高:多合一控制器涉及到复杂的硬件和软件设计,硬件需要确保各个子系统的电气兼容性和稳定性;软件则需要考虑软件架构的合理性,系统涉及数百个SWC、数千个RTE接口,代码量高达百万行;

系统可靠性要求高:如此庞大的软件系统,架构设计是关键,确保多核MCU的高效调度和管理,需要合理分配部署每个核的存储资源、算力资源、以及PIN脚外设资源;

软件开发管理和维护难度大:多合一控制器软件设计多个子系统集成和调试,增加了开发的复杂性和维护的难度,需要专业开发团队和高效的工具来支持;

多系统融合兼容性和平台化:同一系统需兼容不同的诊断服务架构、安全等级,需要在设计中进行统一和协调。

为解决这些问题,星驱科技从MCU硬件、软件架构设计、开发工具链等多个方面着手。

在硬件方面,业内均采用多核MCU产品。 目前量产的MCU产品主要为英飞凌的TC397、TC387,德州仪器C2000系列中的多核产品。此外瑞萨U2B,恩智浦S32K396,意法半导体Stellar P也支持多合一电驱总成控制。国产半导体企业中,紫光同芯THA6412,芯驰E3系列也可满足多合一电驱控制需求。

英飞凌TC397XP VS TI TMS320F28379D-Q1,制表:NE时代

对比来看,TMS320F28379D-Q1因为有其特有的CLA协处理器内核加持,更有利于实现电机控制,这也是C2000系列在实时控制领域长盛不衰的重要原因。但对于多功能系统级控制而言,英飞凌TC397拥有6个内核、300MHz运行主频、16MB闪存容量。运行速度可达到纳秒级。凭借内核数量更多,核心参数性能更优,表现整体要优于C2000。

在软件布局上,主要有两种技术解决方案。 一是应用虚拟化技术,二是直接将算法布置在不同的内核中。

虚拟化技术需要依靠MCU和底层软件支持,未来甚至会重构现有算法架构。当前来看, 虚拟化技术在电驱中的应用还处于早期阶段 ,英飞凌最新一代AURIX™ TC4x才宣布在MCU硬件层面支持虚拟化技术,该产品2024年7月才正式对外发布。

星驱科技采用的技术方式是独立功能,独立内核。 即按照低复杂度、高内聚低耦合的设计原则,将不同功能分配到独立内核上,彼此进行核间通讯,确保各模块相互独立。这样做的优势在于可以尽可能利用现有MCU生态,但对MCU自身性能要求较高,如内核数量、内存数量、主频参数等。这也是星驱科技选择英飞凌TC397的主要原因。

虽然技术实现有多种,但软件数量和种类毋庸置疑会大幅增加,相应的对软件管理也提出了新的要求。

星驱科技软件开发采用的是“软件工厂”的模式 ,通过统一编译环境,提升控制器软件编译效率和兼容性,促进快速高效的模块化软件方案开发,方便测试验证,进而提升软件运行鲁棒性。在软件工具链方面,应用层和底层软件都按照Autosar规范、并采用了Vector的底层软件解决方案,软件过程管理遵循ASPICE-Level3的要求,确保软件质量。

并且这也为后续向下拓展提供了软件支撑。甚至 如集成度要求不高时,现有MCU性能过剩,可以通过更换MCU来实现最优的硬件方案。

03.

高压器件分仓布置,从源头降低EMC

由于多合一系统高度集成布局紧凑,发射和信号源较多,能量耦合路径复杂,相较于三合一产品,在EMC(电磁兼容)方面问题更加突出。

星驱科技通过高低压分区隔离屏蔽、避频处理、展频处理以及双绞接地等方式来改善。






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