- 关于2024年全球动力系统研讨会报告解读
- 关于2024 USA CTI，DeepDrive GmbH解决方案的解析
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- 本篇为知识星球节选，完整版报告与解读在知识星球发布
导语：DeepDrive公司在2024 USA CTI研讨会上公布了他们最新开发的电动车驱动单元：CSD450和CSD700。与DeepDrive以往的轮毂电机驱动单元不同，这套系采用了双转子径向磁通电机+SiC逆变器的组合方案，与现有的电动车动力系统相比，减少了80%的铁用量和50%的磁性材料用量，这为整车带来高效化的同时，显著降低了电驱、电池等组件的成本，吸引了众多OEMs的重视。那么：
1）CES系统究竟长什么样子？为什么要在中央驱动中使用TA？有什么好处？
2）这套系统的关键性能参数是什么？在应用领域带来了何种优势？为什么会引起OEMs的重视？
3）CES的冷却和润滑概念是如何在实现系统最佳运行的前提下，确保了寿命和性能？
带着这些问题，我们来一窥究竟！
1. CSD驱动系统长什么样子？
1.1 "双转子"径向磁通电机
1.2 DeepDrive的解决办法：定子
1.3 DeepDrive的解决办法：转子
2. 这一解决方案，有什么样的优势？
2.1 优势：系统性能
2.2 优势：材料成本和制造工艺
3. 混合式三电平逆变器的解决方案 (知识星球发布)
4. CSD驱动系统关键参数及应用 (知识星球发布)
4.1 DeepDrive的两种技术路线
4.2 CSD揭秘：中央驱动的两种传动构型
4.3 CSD揭秘：外特性和关键参数
4.4 CSD揭秘：效率特性与能耗
5. 台架数据与关键性能表现 (知识星球发布)
5.1 台架测试
5.2 测试结果：峰值&持续
5.3 测试结果：效率
5.4 测试结果：WLTP能耗
6. 结论
01
CSD驱动系统长什么样子？
-> 什么是"双转子"磁通电机?
图片来源：2024 USA CTI DeepDrive
-> 有什么样的优势？
1. 更高的扭矩输出：在相同的电流下，这种电机能产生更大的扭矩。
2. 定子轭部无铁损
| SysPro注释：定子轭部通常是由铁制成的，而铁损是由于电流在铁中流动时产生的热量损失，由于用第二转子代替定子轭部，进而降低了铁损，这会提升系统在高速等工况下的效率表现。
下面这张图介绍了DeepDrive面对双转子电机挑战，在定子端的解决方案。
| SysPro注释：
-> "倾斜"的绕组拓扑
DeepDrive在定子部分采用反向倾斜的绕组拓扑结构，有助于优化电流分布和提高电机的性能。具体而言，涉及以下方面：
Laser welded in both sides：绕组端部采用了激光焊接技术，确保连接牢固，提高整体结构的稳定性；
High torsional stiffness：这种拓扑结构具有很高的扭转刚度，电机在受到扭转力时不易变形，能够保持稳定的性能；
Distributed wave winding：采用分布式波形绕线工艺，这种设计有助于均匀分布电流，提高效率和可靠性。
-> "倾斜"的定子叠片
电机定子叠片同样采用了反向倾斜的设计，具体而言，涉及以下方面：
Single slot per conductor：每个槽只有一个槽位，有助于电流的均布；
Separated inner + outer ring：内圈和外圈是分开的，这种设计可能有助于散热和减少热量积聚，提高电机的耐用性。
Made from stamped segments：定子叠片采用冲压成型，不仅可以提高生产效率，同时保证了部件的精度和一致性。
1.3 DeepDrive的解决办法：转子
聊完了定子部分的解决方案，下面我们看看转子有什么设计特点？
下图是CSD驱动电机的转子示意图：
| SysPro注释：转子的设计特点主要有如下几方面：
02
这一解决方案，有什么样的优势？
通过仿真分析，主要有以下几方面的优势：
-> 扭矩和功率
在保持电机尺寸和磁铁质量不变的情况下，DeepDrive的CSD驱动电机的扭矩提高了30%；
电机在整个速度范围内都能保持较高的输出功率。
->WLTC能耗
由于没有定子轭部，在WLTP循环中，铁损减少了约30%；同时，在相同的扭矩输出下，也会更低。
-> NVH方面
在整个工作范围内，驱动系统的扭矩波动非常小，不超过0.5%；同时也没有严重的径向力产生。这确保了系统在运行时的低噪音、低振动，以及稳定的扭矩输
由于在定转子结构上的独立性，使相邻的导线之间不会产生相互干扰，这有助于保持电流的稳定传输，从而不会导致过多的交流损失，提高电流的传输效率。
DeepDrive CSD驱动系统的转矩纹波
图片来源：2024 USA CTI DeepDrive
如下图所示，从定子、转子、绕组、磁铁四方面说明下：
图片来源：2024 USA CTI DeepDrive
-> 定子
采用了分段结构：有助于简化制造过程和提高效率；
废料减少超过90%：通过优化制造过程，制造定子时产生的废料大幅减少，这有助于降低成本和减少浪费。
-> 绕组
无需发夹弯曲成型: 绕组的制造过程中，不需要对导线进行复杂的弯曲和成型操作，这简化了制造步骤，提高了生产效率。
每个槽位单根导体: 每个槽位只使用一根导体，这有助于确保电流传输的稳定性和效率。
-> 转子
深拉制造工艺: 转子采用了深拉制造过程，这种工艺可以制造出形状复杂但结构坚固的转子；
实心材料（低碳钢）: 转子使用低碳钢作为实心材料，这种材料既坚固又经济，适合用于制造高性能的转子。
-> 磁铁
材料使用最小化：在制造磁铁时，通过优化设计和制造过程，减少了材料的使用量，这有助于降低成本和减少资源消耗。
不使用昂贵的镝和铽：磁铁制造过程中没有使用价格昂贵的镝和铽这两种稀土元素，这进一步降低了制造成本，同时可能也减少了对这些有限资源的依赖。
03
混合式三电平逆变器的解决方案
(知识星球中发布)
CSD驱动系统关键参数及应用
4.1 DeepDrive的两种技术路线：轮毂式、中央驱动式...
4.2 CSD揭秘：中央驱动的两种传动构型...
4.3 CSD揭秘：外特性和关键参数...
4.4 CSD揭秘：效率特性与能耗 ...
05
台架数据与关键性能表现
（知识星球中发布）
（知识星球中发布）
...
以上是关于DeepDrive双转子径向磁通电机方案的的学习和解读(节选)，完整版报告与解读在知识星球 [SysPro|国际峰会报告解读] 专栏发布 (全文6500字)，欢迎阅读学习。更多关于"全球动力系统方案研讨会报告的解读正在进行，请持续关注！
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2024年10月3日
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