2020全球汽车产业峰会 | 森萨塔科技周海宇:森萨塔科技在汽车动力系统电动化领域的创新和应用

10月28日-29日,由嘉定政府支持,国家特聘专家汽车组及盖世汽车联合主办的“2020第十二届全球汽车产业峰会暨第八届汽车与环境创新论坛”隆重召开。此次论坛以“思辨谋局,创新落地”为主题邀请百名权威嘉宾,共同探讨中国汽车产业在新形势、新格局和常态化疫情防控下,有序发展的思路举措。会议期间,森萨塔科技汽车事业部工程及项目总监周海宇发表了题为“森萨塔科技在汽车动力系统电动化领域的创新和应用”的主旨演讲。

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以下为演讲实录:

大家好!刚刚几位业界的大佬,包括弗迪动力的李总都已经分享了,中国汽车行业的这些大佬们都认为电动车的动力总成电动化这是一个必然的趋势。就森萨塔来说,我们是一个传统的零部件传感器供应商,目前我们覆盖了全球几乎所有的汽车品牌供应。我们也想抓住这次从传统的动力总成系统往电动化转型的趋势,我们能够跟各大主机厂做紧密的配合,能够设计出或者是开发出适应大趋势的应用或者产品,给各大主机厂做好配套服务工作,所以这也是我们的一个的初衷。

今天各界大咖齐聚一堂,可能对于森萨塔不是特别了解,请允许我花2分钟时间给大家简单介绍一下。

森萨塔是一家领先的工业传感器、汽车传感器的提供商,我们也提供相关的技术解决方案,另外一个就是我们的产品在全世界范围内有着广泛的应用,我们最主要的业务是在汽车领域,除此之外,在航空航天、中重卡、暖通空调等其他的工业领域也有很多的应用。

再来看一组数据,我们整个2019年的全球销售额是35亿美金,我们有21000名全球员工,在全球范围内的11个国家设有我们的商务中心和制造工厂。所以我们是一个深度国际化的公司。

我们提供的产品,现在每年大概会有11亿支的产品发向市场,应用在不同的领域,我们有16个子品牌,包括下面写的这些Airpax、Crydom都是我们的子品牌,可能大家不太熟悉森萨塔,但是我们有一些子品牌相信有些人也是比较熟悉的。我们的产品并不是通用件,我们为每家主机厂、每个客户提供独特的定制服务,我们大概有4万7千个分门别类独特定制的产品,所以这个复杂程度也是可想而知的。

因为今天讲的是动力总成系统往电动化的转换,我顺便提一下,在现在的ICE动力总成上面,我们的产品有着丰富而广泛的应用,大概跟大家讲一下,在动力总成发动机系统会有很多的汽油直喷、柴油共轨包括发动机上面的压力传感器,我们有全套的解决方案,包括我们的后处理系统传感器解决方案,现在国6a、b所涉及到系统,还有大家提到的动力总成系统的变速箱系统,包括我们的传感器这些所有的东西都是全面配套的,我们也给弗迪和其他的客户提供传感器的服务。

另外一个就是我们在安全系统包括我们的ESG系统、底盘系统、座舱舒适都有广泛的产品可以覆盖,今天会讲一下我们在整体的动力总成系统电动化的过程当中有哪些新开发的产品可以跟大家分享,今天我要讲的主要是这一块的东西。

这个是我们的一个全球分布图,我们现在是在全球11个国家有制造工厂或者是商务中心,我要着重讲一下我们中国和亚洲区的分布,我们的总部是在上海,是亚洲区的总部,我们在常州有三四百人的超强大研发团队,所以我们基本上从最早零部件的设计到慢慢应用和匹配,现在已经开始做到核心零部件自己研发,包括所有一套测试验证的设备全部都是在常州已经建立了,也有一个非常好的实验室,几乎能够覆盖90%-95%的环境实验,这是我们一个强大的研发能力,也正是这样的研发能力支撑着我们的业务不断增长。

这一块刚才各位大咖已经讲过了,有不同的认知,从碳排放的角度来看、从燃油经济性的角度来看,我们动力总成电动化的趋势是不可避免的,所以我罗列了几个角度,我们跟大咖们有同样的看法,随着国家安全法规的不断公布,国家投资的新基建计划,把充电桩继续铺开,包括双积分的政策,再加上所有的国家规划说到2025年我们会有22%的电动车这样的大规划,包括我们的新能源的补贴不断退坡,再加上我们电池成本的不断降低,所有的这些从我们看来把中国的电动车市场,从原先的一个补贴型的市场转向为一个政策法规和高效节能驱动的市场。

在这样的一个大环境下,需要我们整个中国的汽车产业链不断创新,不断提高。刚刚大家讲到的热效率也好、变速箱的传动效率也好,包括电池动力系统的效率,所以这个不是一个公司的责任,是所有人的责任,我们作为零部件供应商也希望给我们的客户提供多样的方案,帮助这些客户能够节能减排、增加效率,也使我们的电动车或者混动车更加安全,这也是我们的初衷。

这个我也不多讲了,根据我们上的一些数据和第三方的数据,我们得到的结果就是说,目前来说整个生命周期的电动车、混动车它的成本还是比燃油车稍高一些,但是我们相信在未来随着技术的不断发展,油耗不断降低,电池不断成本下降我们还是有很大的信心,我们整个对于乘客或者使用者来说,整个生命周期的成本会比燃油车下降很多。

最近我们也看到所有电动车的续航里程不断增加,这样就解决了我们自己出行的一个里程焦虑,另一方面我们在电源管理系统方面做得更加精致高效,其实也是变相延长了我们的里程。所以这也是一个方面。

再加上我们的充电时间和充电桩不断布局,这个也是我们国家的新基建大战略,随着充电速度不断提高,有可能会把充电时间缩短到半个小时、20分钟甚至10分钟,这样跟燃油车就没有太大的区别,对于电动车来说这种情况下也是一个很大的驱动。我们最近也是看到了最近各大主机厂对于新能源车密集上市,基于以上的分析,我们其实跟所有业界大咖们的想法都是一样的,汽车电动化是不可避免的趋势。所以我们觉得汽车电动化不断上量也是指日可待的事情。

然后我们讲一下,我们公司为了应对汽车电动化,为了更好地服务于我们的客户,为了更好跟主机厂帮助大家一起实现节能减排、高效安全,我们在电动化产品的一些布局。首先我说一下,我们现在这个虚线框的是我们正在开发的产品,实线框是我们已有的产品,对于我们这些电动化的准备有一些产品:我们目前已有其中一个产品是用来监测电池包的压力,有一些新闻不断曝出来说电池包可能有自燃或者其他的不安全因素,有了这种方案之后就可以提早知道电池包里面压力的状况,提早进行预警,给大家一个更安全的驾乘环境。

另外一块就是压力加温度检测的传感器,这个也是广泛应用在电动车空调的热放系统中,因为电动车的制热大家也知道,电会掉得很厉害,加上这个传感器之后我们就会把热效率做一个进一步的提高,不会损失太多的电能,这也是我们的一个产品。

另外一个就是高压的接触器,这是我们最新收购了一家公司,是他们带来了这样的一个产品,因为现在随着电动车里程不断增加、性能不断提高,电压和电流也是在不断增大的,100A、200A、800V、1000V,在这种情况下电动车的安全也是亟待需要解决的问题,我们提供高压的接触器,我们可以在某种程度上来改善应用的安全。

还有一个就是熔断器,这个产品下面会讲,我们是一个智能化的熔断器,然后我会讲一下这个熔断器它相比较于传统热熔式的电阻丝会有哪些优势,这个也会讲一下。

这个是叫电机转子的位置传感器,这个部分我们后面也会做一个详细的介绍。所以我们森萨塔为了应对电动化的转型,我们在前期已经做大量的工作,我们也希望能够赶上这一波的潮流。

这个就是我要着重讲的一个产品,我们叫做快速切断设备-智能保险丝。这个大概现在有几种派生的产品,我们可以来看一下。大家都知道,在电路里面随着应用的电压越来越高,电流越来越高,我们很可能会出现一些情况,比如说我们在驾驶的过程当中急加速,会使得系统里的电流增大,另外也有一些情况说会有一些断路,电流也会增大,也会危及驾乘人员的安全,再加上如果有一些不可预测的碰撞、涉水,对驾乘人员的安全是有很大威胁的,所以我们需要在危机情况切断电路来保证驾乘人员的安全,我们认为这个就是一个智能保险丝,这个可能跟传统的热能保险丝还是有一些不一样,我们还是需要更快地切断,而不会对其他的元器件做损害,这是我们最近设计的初衷。

这个里面我们就对比了我们的智能保险丝和传统保险丝,包括火焰开关的一些区别,在整个电路设计中,大家传统上来讲,我们把接触器和传统热熔性的保险丝做匹配是有一个很高难度的,有了我们这个产品之后就会解决整个系统匹配的问题,我们会提高跟高压接电器的匹配性,传统热熔丝有一个问题,它会老化,这是一个问题,另外一个问题就是说它的切断并不是说立即可以切断的,它是需要一定时间的,只有超过它的额定电流之后经过一段时间才会做一个切断,我们这个产品只是需要3毫秒的时间做切断,这是对整个汽车应用或者安全提升有很大帮助的。

我们另外一个传感器,在我们热熔保险丝的应用情况下,有一种情况是没有办法避免的,当整车遇到碰撞的时候我们需要把整条电路断开,这种情况下热熔式的保险丝是做不到的,所以我们也加了一个火焰开关,这种情况下在碰撞或者涉水时我们也可以同样做到保护电路的作用,这是我们的一个创意点。

大家可以看一下,基于这些方面的对比,我们觉得整个产品来说还是有一些创新,可以提供到给客户更好的应用。

这里有一些大概的介绍,这两条是我们传统热熔式保险丝的体现,熔断和热之间的关系,如果我们选择一个低容量的保险丝,就意味着高性能车急加速的情况下电流很大,会容易过早地失效,过早把电阻丝熔断,这样的话就不利于整车性能的发挥。

另外如果我们现在一个容量比较大的熔断丝的话,传统式热熔的熔断丝,在短时间大电流的情况下起不到保护作用,反而会使我们的接触器烧坏,所以这是我们产品的一个优势,这是传统热熔保险丝的情况,我们的产品是绿色的这根线,我们会做到3毫秒的切断,在任意电流之间做3毫秒的切断,所以这个就可以更好地保护电路以及电路里面的这些接触开关,这是我们做的一个创新。

这里我们就对比一下现在市场上的这些方案,有一些是把热熔丝的电阻丝加上火焰开关并接两个,这种情况下热熔丝的保险丝容易老化,甚至会降级,一方面它在不断地经历高电流、高温的情况下,它的老化,另外一方面也会在能耗方面有一些损失,因为它毕竟是有电阻的,所以会有一些能耗的损失,对于高性能车来说这个不是特别好的应用方式。

第二点,也有一些不同的方案,把电阻丝拿掉直接装一个火焰开关,这种情况下就需要我们用一个超大量程的电流感应器,这个电流感应器也需要能测量短路电流,这个对于电流传感器也是有很大的要求,也是很不容易实现的一个方案。

如果用了我们的这个智能保险丝的方案之后,我们会有主动、被动安全保护,也可以适用于大电流、也没有热损失、也不会出现传统热熔保险丝的老化问题,所以我们觉得这是对安全、节能、高效来说,我们更加推荐这种兼具主动、被动、保护和其他所有性能平衡的一个产品。

这个就是我们推荐的一些解决方案,我们对于大于350A应用的环境,推荐用我们森萨塔的高电流接触器,加上我们的GFPA这个产品可以替代掉正常热熔性的保险丝,加上火焰开关,有了这个我们的体积会更小,对系统的匹配程度会更高,也更大的提高安全性。

这个是我们这个产品的一个路线图,现在其实这个产品已经上市了,在接下来我们要做的东西就是说我们把它做轻量化,再进一步降成本,希望使这个产品更大范围地去适应整个市场。

然后接下来我们这边要讲的一个传感器就是我们的电机转子位置的传感器,这个也是我们最近在跟一些定点给我们的客户共同开发的产品,下面我们来看一下详细的情况。

大家都知道,所有的电动化离不开电机,刚才也讲到了电机、电控我们要更加高效,更加节能,那怎么样做到节能呢?就是要对这个电机转子的位置做精确的控制,这样来保证我所有的能量用在它最关键的时候,所以说不管什么电机来说,我们的永磁同步电机还是要做转子的位置检测,这样来提高整个系统的效率。

现在其实我们是有一些市场上的解决方案,就叫旋转变压器,旋转变压器是目前市场上有一些厂家正在采用的方案,但是它也有它的弱点,它对于安装结构的要求通常都要求得非常高,另外就是它的周围外围电路特别复杂,跟我们这个产品不是一个等级的,所以我们看到了这一个市场趋势开发了一款更简、高效和智能的转子位置的传感器。

这个就是我们的转子位置传感器跟现在市场上有的一些旋转变压器的对比,可以看到我们这个传感器是这一块,我们其实是不需要磁铁的,我们有自解码的芯片做正确的输出,不需要RDC的芯片,我们是60万的转速,低延时大概是4微妙的延迟,这个是非常好的。另外刚才我也讲了旋变成本受制于原材料还有解码以及低频磁场的干扰,所以这是它一些不好的地方。

这个是我们刚刚讲的,在这个之间,这个是传统的旋变,它在MCU之间需要很大的RDC的电路做调理,而我们的传感器自解码的这些会直接到MCU当中,所以对于外围电路的要求会降低。

另外一个下面我给大家看一下,这个是旋变的一个外围电路,这是很复杂的,这是我们的应用。下一页就是我们的外围电路,所以这一点我还要强调一下,我们现在电机的这个控制安全也会受到很多人的关注,所以我们现在开发的这个传感器安全等级比较高,如果客户用的是这个旋变,就意味着这部分的电路,所有的功能安全等级C和D的需要主机厂去做一些验证申请,这个对于主机厂来说是加重了工作量的,但是用我们的产品就不会有这种问题,所以这是我们另外一个对比的优势。

我们也对我们的不同安装空间有几种不同的方案,这是穿轴式的设计,对于穿比较大的,我们有圆弧设计,我们也有轴端的设计所以我们基本上可以覆盖所有的应用。

下面再花2分钟讲一下我们测量转子磁铁温度的应用,这也是我们最近正在开发的产品,我们现在所有的电机都会涉及到高温下的退磁问题,但是我们没有办法测量转子的温度,各大厂商就会在定子上面做些设计,这样对于整个节能减排也是有一定优势的,我们也看到了这样的趋势,所以我们可以用一些我们的方案直接来测量磁钢的温度,再通过无线的信号传输技术传到定子上,再通过定子上的电路传到转子位置传感器上,这是我们的思路,我们的胎压数据都是无线传输的,所以我们有这部分的经验,也正在开发这部分的产品。

以后我们有了测量转子温度的传感器之后就会更加精确地测量磁钢的问题,就不需要过量的设计磁钢,这样也可以进一步降低我们电机的成本,为电动化做一部分的贡献。这就是我们的方案,以上就是我今天演讲的内容,谢谢大家!

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