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淺析蔚來第二代電驅系統

2021.11.23 新聞中心 11/23 每日一新

NL-551_安仁國際新聞中心

2021年第551期

《電動汽車工程手冊.第五卷,驅動電機與電力電子》從電動汽車應用需求出發,系統梳理了車用驅動電機與電力電子變換器的設計理論與工程方案。本卷結合案例分析,從驅動電機系統的關鍵材料和零部件、永磁電機、非同步電機、電機控制器的功率電路、驅動與控制電路、驅動電機調速原理及控制方法、軟體設計與功能安全等進行了全面的闡述;同時對電動汽車的高速減速器和DC/DC 變換器專用零部件進行了介紹,對電驅動總成振動雜訊和電磁相容做了專題分析。

 

猶記得年初蔚來NIO DAY的舞臺上,李斌在10分鐘內瘋狂輸出了一堆關於蔚來ET7(參數|詢價)的資訊點,其中固態電池、1016TOPS的晶片總算力、Adam超算平臺立刻引爆了汽車圈內外的各種話題。一番討論下來,很多人都忽略了一個非常重要的資訊點,就是蔚來ET7搭載的第二代電驅系統,而它恰恰決定了新車諸如加速能力、能耗水準這些最基本的能力。如果我們將座艙配置、輔助駕駛、服務都看作是外在招式的話,今天我們就要從蔚來的第二代電驅系統,看看它的內功修煉的到底如何?

 

●想要又便宜又好用還得自己造

在電氣化時代,電池、電機、電控系統被統稱為三電或“新三大件”,可以說這三部分決定了一輛電動車動力、能耗、續航等這些最基本且重要的素質。“三大件”的開發和研究也被車企看作是造車的基石,蔚來為了鞏固自己的基石,選擇三大件的自研自造路線。

 

不過包括電機在內的一整套電驅系統都屬於比較成熟的貨架商品,市面上有大把供應商可選擇,蔚來為何還要自造?尤其對於造車新勢力來說,整合資源應該是它們的優勢,為何要放棄優勢,選擇自己研?

 

蔚來品牌的產品調性需要功率、扭矩較大且效率高、體積小的電機,當時市面上要麼沒有合適體積的,要麼成本太高,於是自研自造最靠譜。其次蔚來汽車聯合創始人鄭顯聰表示過:“三電系統是每一個電動車品牌的技術核心,蔚來將最核心的三電系統從研發到零部件供應都由自己來控制,可以掌握更多的主動權。”

 

從規模化上來說,得益於蔚來產品銷量的強勁態勢,截止20211012日,蔚來第一代電驅動總成年產量已經達到了14萬台,累計產量突破30萬台,在XPT工廠建設之初,蔚來聯合創始人秦力洪曾對外表示,“XPT自產自銷的利潤平衡點大致在10萬台附近。”按照這個說法,XPT已經開始“盈利”了。

 

●第二代有哪些亮點?

  蔚來整個第二代電驅動系統峰值功率比第一代峰值功率提升了20%,峰值扭矩也提升了23%,而且這是在保持電驅系統體積和重量沒有太大變化的前提下,做到的各項性能的提升。實際上要想提升系統功率、扭矩,蔚來完全可以靠塞入兩個更大的電機來實現,但蔚來採用的是“以小搏大”的策略。

 

不過,碳化矽目前也有成本高、工藝複雜的缺點,所以能應用的車型還很少。特斯拉是首個使用碳化矽的車企,比亞迪也有自研的碳化矽模組,而哪怕是2021年上市的極氪0012022年上市的智己L7,哪怕它們的價格也並不便宜,但仍然使用的還是傳統矽基IGBT模組。

 

目前電動車車企大多採用傳統矽基IGBT功率模組作為電機電控的核心部件,但傳統矽基IGBT由於它自身特性,天生會有一些劣勢。最主要的劣勢是傳統矽基IGBT電壓範圍窄、通過的電流不夠大。我們前面說過它主要的作用是轉化電流,那麼一旦它通過的電流不夠大,就會使得電機無法100%的發揮其真正的“威力”,從而影響動力系統最大功率和扭矩的輸出。

 

不過碳化矽功率模組製造工藝複雜,成本較高,還沒有得到規模化應用,並不適合所有車型。不少車企通過採用力矩更大的電機、容量更大的電池來彌補IGBT相對而言的效率低、功耗大的問題。目前除了蔚來,還有特斯拉和比亞迪使用了碳化矽功率模組,其中特斯拉Model 3就是最早使用集成碳化矽功率模組的車型,而比亞迪漢EV四驅高性能版則使用了其自研的碳化矽功率模組。

 

作為應用在一台中大型行政級轎車上的電驅系統,提升性能的同時,如何降低振動與雜訊同樣是一個關鍵課題。蔚來在第二代電驅系統上,通過整車安裝佈置、電機本體優化,實現了更好的NVH效果。

 

在電機本體上,蔚來針對永磁電機的氣隙進行了重新設計,用非均勻氣隙的正旋化優化了扭矩波動,從原理上降低了振動與雜訊。而且電機齒輪的加工精度也達到了微米級別,齒輪的嚙合因此更加緊密。除此之外,在控制演算法上,諧波抑制演算法的進一步升級,也讓噪音源得到了抑制。而整套電驅系統在車身的懸置,也經過了嚴謹的模態計算與優化。這些針對NVH的協同設計下,蔚來第二代電驅系統的整體雜訊降低了5-15dB

 

我們都知道冬季低溫對動力電池包的影響很大,而傳統的給電池包加熱的方式是液冷加熱,這是需要額外損耗電池包中的電量,而利用電機運轉而產生的熱量,則不需要更多的電量損耗。當然電機的廢熱也不是那麼好利用的,它需要電機系統和電池系統“水路”打通以此來實現冷熱的交換,更需要軟體演算法的精准控制,才會有更多的熱量用於加熱。

 

此外蔚來ET7這套電驅系統,經過整體結構的優化、軟體控制策略的調整和製造工藝的提升,還實現了更好的NVH效果,驅動系統雜訊降低5-15dB

 

●關於蔚來第二代電驅動系統的其他問題:

 

  1、第二代電驅系統暫時不會出現在蔚來ES8ES6EC6上;

 

  2、第二代電驅系統將會隨著蔚來ET72022年第一季度實現交付;

 

  3、蔚來已經與電機電控晶片對應的供應商簽訂了長期的合作協定,保證相對優先供貨,晶片短缺不會影響交付時間。

 

全文總結:

  在這個講究即時滿足的時代,人們越來越容易被花裡胡哨的外在招式蒙蔽雙眼,放棄了內在的修為。在蔚來走三電系統高度自研自造路線的初期,很多人覺得“可以但沒必要”,現如今看來,蔚來這些核心技術上的內功才是它的真正底氣。隨著蔚來ET7交付時間的臨近,我們也期待著這套電驅系統被市場驗證的時刻。

 

文章來源:汽車之家,轉載需備註【智享新動力】