DeepDrive雙轉子電機驅動系統的全解析

- 關于2024年全球動力系統研討會報告解讀

- 關于2024 USA CTI，DeepDrive GmbH解決方案的解析

- 本篇為知識星球節選，完整版報告與解讀在知識星球發布

• 1）雙轉子驅動系統究竟長什么樣子？為什么要在中央驅動中使用TA？有什么好處？

• 2）這套系統的關鍵性能參數是什么？在應用領域帶來了何種優勢？為什么會引起OEMs的重視？

• 3）CES的冷卻和潤滑概念是如何在實現系統最佳運行的前提下，確保了壽命和性能？

帶著這些問題，我們來一窺究竟！

• 1.1 CSD450和CSD700
• 1.2 "雙轉子"徑向磁通電機
  
• 1.3  DeepDrive的解決辦法：定子
• 1.4 DeepDrive的解決辦法：轉子 (知識星球發布)

• 2.1 優勢：系統性能
• 2.2 優勢：材料成本和制造工藝 

• 4.1 DeepDrive的兩種技術路線 
• 4.2 CSD揭秘：中央驅動的兩種傳動構型
• 4.3 CSD揭秘：外特性和關鍵參數
• 4.4 CSD揭秘：效率特性與能耗

• 5.1 臺架測試
• 5.2 測試結果：峰值&持續
• 5.3 測試結果：效率
• 5.4 測試結果：WLTP能耗

6. 結論

01

CSD雙轉子驅動系統長什么樣子？

圖片來源：DeepDrive

1. 兩種變體：

• 輸出功率：230 kW

• 輸出扭矩：430 Nm

• 適用場景：主流應用（前輪或后輪驅動至C級）的電動汽車主驅動裝置，以及高端細分市場的全輪驅動概念。

• 輸出功率：350 kW

• 輸出扭矩：高達5,400 Nm

• 定位：D級高檔汽車以及全輪驅動配置的主驅動裝置。

2. 效率：

3. 生產計劃：首批生產計劃于2027年交付。

4. 技術創新與可持續性：

• 采用獲得專利的雙轉子徑向磁通電機技術。

• 與競爭對手相比，磁鐵減少50%，鐵減少80%，旨在提高可持續性和降低成本。

1.2 "雙轉子"徑向磁通電機

圖片來源：DeepDrive

1.2.1 什么是"雙轉子"磁通電機?

圖片來源：2024 USA CTI DeepDrive

下面這張圖介紹了DeepDrive面對雙轉子電機挑戰，在定子端的解決方案。下面具體解釋下。

1.3.1 繞組拓撲結構

DeepDrive在定子部分采用反向傾斜的繞組拓撲結構，有助于優化電流分布和提高電機的性能。具體而言，涉及以下方面：

• 繞組端部采用了激光焊接技術，確保連接牢固，提高整體結構的穩定性；

• 這種拓撲結構具有很高的扭轉剛度，電機在受到扭轉力時不易變形，能夠保持穩定的性能；

• 采用分布式波形繞線工藝，這種設計有助于均勻分布電流，提高效率和可靠性。

1.3.2 定子疊片

電機定子疊片同樣采用了反向傾斜的設計，具體而言，涉及以下方面：

• 每個槽只有一個槽位，有助于電流的均布；

• 內圈和外圈是分開的，這種設計可能有助于散熱和減少熱量積聚，提高電機的耐用性。

• ：定子疊片采用沖壓成型，不僅可以提高生產效率，同時保證了部件的精度和一致性。
  

1.4 DeepDrive的解決辦法：轉子

(知識星球中發布)

02

這一解決方案，有什么樣的優勢？

通過仿真分析，主要有以下幾方面的優勢：

-> 扭矩和功率

• 在保持電機尺寸和磁鐵質量不變的情況下，DeepDrive的CSD雙轉子驅動電機的扭矩提高了30%

• 電機在整個速度范圍內都能保持較高的輸出功率

->WLTC能耗

• 由于沒有定子軛部，在WLTP循環中，鐵損減少了約30%

• 同時，在相同的扭矩輸出下，損耗也更低

-> NVH方面

1. 在整個工作范圍內，驅動系統的扭矩波動非常小，不超過0.5%；同時也沒有嚴重的徑向力產生。這確保了系統在運行時的低噪音、低振動，以及穩定的扭矩輸

1. 由于在定轉子結構上的獨立性，使相鄰的導線之間不會產生相互干擾，這有助于保持電流的穩定傳輸，從而不會導致過多的交流損失，提高電流的傳輸效率。

DeepDrive CSD驅動系統的轉矩紋波

如下圖所示，從定子、轉子、繞組、磁鐵四方面說明下...

03

混合式三電平逆變器的解決方案

(知識星球中發布)

3.1 為什么要做三電平的拓撲?...

3.2 三電平拓撲結構說明...

CSD驅動系統關鍵參數及應用

4.1 DeepDrive的兩種技術路線

DeepDrive主要有兩條技術路線，如下圖所示：

圖片來源：2024 USA CTI DeepDrive

路線一：輪轂電機系統，主要有如下特點：

• 高效能：它顯著提高了動力系統的循環效率，使得汽車的行駛范圍增加了20%

• 剎車集成：繼承了剎車系統的功能，并提高了汽車的制動性能和安全性

• 適用性強：這種技術可適用于19到23英寸的輪胎尺寸，有廣泛的適用性

 路線二：中央驅動系統，主要有如下特點：

• 高WLTP和高速公路效率

• 低成本：如01/02章節介紹，與現有的電動車動力系統相比，減少了80%的鐵用量和50%的磁性材料用量，顯著降低了電驅、電池等組件的成本

4.2 CSD揭秘：中央驅動的兩種傳動構型

1. （知識星球中發布）

2. 針對上述的中央驅動路線，DeepDrive在傳動系統上有區分兩種不同的構型，他們的特征如下圖所示:

• 2級偏置同軸變速方案...
  
• 2級行星排變速方案...

4.3 CSD揭秘：外特性和關鍵參數

1. （知識星球中發布）

4.4 CSD揭秘：效率特性與能耗

圖片來源：2024 USA CTI DeepDrive

由上圖可以看到：

• 這個驅動系統的效率非常高，峰值效率超過了97.5%(包括了逆變器)，特別是在低扭矩區域也有很好的效率表現。

• 當進行像WLTP或高速公路駕駛這樣的駕駛循環時，它的效率表現與高效率區域相吻合，這意味著在這些情況下，系統能夠更有效地利用能源。

• 能耗估算：

• C級車：1 kwh/100km
• D級車：1.3 kwh/100km

• 它的阻力損耗非常低，這對于全輪驅動應用非常有利:

• 在WLTP測試中，阻力損耗< 0.2kwh/100km。
• 即使沒有斷開離合器，它也不會對續航里程產生影響
  

05

臺架數據與關鍵性能表現

1. （知識星球中發布）

5.2 性能表現：峰值&持續...

5.3 性能表現：效率 ...

5.4 性能表現：WLTP能耗...

1. （知識星球中發布）

圖片來源：2024 USA CTI DeepDrive

以上是關于DeepDrive雙轉子徑向磁通電機方案的的學習和解讀(節選)，完整版報告與解讀在知識星球 [SysPro|國際峰會報告解讀] 專欄發布 (全文7500字)，歡迎閱讀學習。更多關于全球動力系統方案研討會報告的解讀正在進行，請持續關注！

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2024年12月13日