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尖端材料+前沿技术,这才是真的未来!详解蔚来第二代电驱系统

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作为电动汽车的动力系统,电池、电机、电控系统被称为“新三大件”,而电驱动的性能决定了整车的动力和续航表现,这也是各个厂家的技术研发重点。如果想在竞争如此激烈的电动汽车市场中走得更远,就必须要在三大件上下功夫,这也是蔚来自成立起便全栈自研三电系统的初衷。

蔚来在南京自建了电驱动系统先进制造中心,简称XPT工厂。这个工厂是蔚来三电核心技术开发和制造的基地,而即将交付的蔚来ET7参数图片)所采用的第二代电驱系统就源于这里。在蔚来首款轿跑车ET7落地之前,我们来到了位于南京的蔚来先进制造技术中心参观了解蔚来第二代电驱系统。

大家都知道,电动汽车的电驱动主要由电机、减速器和控制器三部分组成,电机种类则分为永磁同步电机和感应异步电机,而蔚来在电驱动系统领域一直致力于通过技术创新,来获得效率和性能都更为出色的电驱动系统,这也使得蔚来成为了国内少数的同时具备异步感应电机和永磁同步电机研发生产制造的企业之一。截至目前,蔚来在电驱动系统方面已获得及在申请专利215项,其中发明专利81项。

更高效率

--碳化硅(SiC)功率模块

先从数据上看,蔚来第二代电驱系统的永磁同步电机和异步感应电机分别在一代电驱系统的基础上进行了升级,永磁同步电机从 160kW 升级到 180kW,异步感应电机从 240kW 升级到 300kW; 最大功率提升了 20%,峰值扭矩提升 23%。 其次,为了保证后续推出车型电驱的匹配性,减少生产线的改造,二代电驱系统在壳体规格上保持着和一代系统一样的标准。

除了动力参数上的升级以外,第二代电驱系统此次最大的升级点在于其前 180kW 永磁同步电机导入了碳化硅(SiC)技术。因此,ET7 将成为蔚来旗下首款采用碳化硅(SiC)功率模块的整车产品。碳化硅作为最典型的第三代宽禁带半导体材料,具有开关速度快、关断电压高和耐高温能力强等优点。利用碳化硅功率器件设计的电机控制器,能大幅提高永磁同步电机驱动系统的效率及功率密度。碳化硅器件应用于主驱,还能够提升电动汽车的续航能力。

180kW永磁同步电机应用碳化硅模块之后,不仅更耐高温,同等体积下最大电流能力提升30%以上。同时使得电控系统的综合损耗降低了4%~6%,很好的改善了ET7在城市工况下的功耗表现。

更高性能

--百公里加速3.9s

除了功耗和功率的优化以外,蔚来也没有落下 ET7 的性能。碳化硅材质的应用,以及多项的细节优化,使ET7电驱动系统整体峰值功率和峰值扭矩都有所提升。前永磁同步电机最大功率180kW,后异步感应电机300kW,出色的动力性能使得ET7百公里加速达到3.9s。

同时,前180kW永磁同步电机控制器电流提升,并优化了电机电磁方案,来提升电机功率;减速器速比也进行了调整,从9.57到了10.48,以获得更高的轮端扭矩。后300kW异步感应电机的控制器电流能力同样进行了提升,并优化了电机电磁方案,提升了电机输出力矩。

更安静

--电驱动噪声降低5~15dB

功率的提升,相对应的负面影响也会随之升高。为了应对这一问题,研发团队通过悬置融合控制的EDS总成模态优化、电机非均匀气隙及高正旋气隙磁密、齿轴结构优化设计和控制器谐波注入与控制策略的优化,在ET7上实现了更好的NVH效果,车内综合工况噪音进一步降低,带来更为静谧的驾乘体验。

简单来说,就是在减速器中,研发团队对齿轮的齿形齿向进行了微米级的优化,保证误差在 10 微米之内,使得齿轮啮合的过程更加紧密,噪音也会相对更小。除了模态、气隙及齿轮这些方面的硬件精准化以外,软件方面的优化也同样重要。研发团队通过谐波注入算法迭代优化噪声抖动,在计算出谐波电压后,可以更好的对电压使用谐波电压进行补偿,使电机工作时所产生的电磁噪音,电驱动系统整体噪声降低 5~15dB,才能提供更静谧的驾驶环境。

电机加热电池

--NVH的新挑战

我们都知道冬季低温对动力电池包的影响很大,针对于电池的低温环境,蔚来第二代电驱系统也有着相应的解决方案。在电池低温性能较弱的情况下,电机系统通过开发特殊功能,采用液冷+废热利用相结合的电池加热策略,一共设置了6挡动/静态加热状态,最大能提供超4kW的加热功率(相当于4个家用电热炉),让电池始终处于最适宜的工作温度,在低温下能够获得更好的性能和续航表现。

当然,这项“黑科技”的应用也为NVH带来了新的挑战。研发团队通过软件谐波控制算法,消除该工况下的噪音。

·说在最后

据悉,从2015年到至今,蔚来在电驱动方面的研发投入大概为2.5亿元;进行的试验费用约1.3亿元。在这 6 年中,购买实验台架费用约1亿元;各种软件研发工具的费用将近 3千万元。

从结果来看,无论是蔚来最开始推出的ES8,还是后期的ES6、EC6,包括没有进行量产的ET7和EP9,在它们身上都能看到其性能方面的优势。在全栈自研的优势下,蔚来获得的是属于自己的产品开发话语权以及行业领跑的知名度,这样看来一切都是值得的。相信在2022年1季度蔚来ET7正式交付时,这台车能够为我们带来惊喜的表现和更极致性能体验。

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