为什么要用碳化硅?解析蔚来第二代电驱系统

【太平洋汽车 技术频道】就在昨天(10月19日),南京XPT(蔚来驱动科技)工厂里举办了一场媒体沟通会,一同分享了,这也是蔚来旗下首款采用碳化硅功率模块的车型。南京XPT工厂作为蔚来整个制造系统起步的地方,早在2017年整个白车身的试制和整车的试制都在这里完成的,可以算得上是蔚来制造的。

关于当初李斌所说的,也正是因为当时的江淮工厂还处于建设阶段,花了一年的时间在这座工厂赶工艺,蔚来ES8才能在三年内就完成了整车的开发。

关于这座工厂的定位,蔚来高级副总裁曾澍湘表示

在大家一直强调蔚来的服务时,似乎会片面的认为蔚来在技术功底方面是不是差点意思?而蔚来给出的答案是。其中电驱系统已获得及在申请专利数达215项,其中81项是发明专利,这也是证明蔚来是能够持续创新最好的事实。

再苦也不能苦研发

首先关于蔚来在电驱动系统的开发,曾澍湘认为

要想让数百人的研发团队能够全身心的投入到研发中来,首先必须得有钱,蔚来。蔚来从2015年开始组建的电驱动团队,到目前在研发、试验、设备以及软件工具上投入了大概2.5个亿,产品的开发试验费用占1.3个亿左右,实验台架的费用占1个亿,购买各种软件工具就花费了将近3千万。

南京XPT工厂的产能方面,设计纲领达到30万台,实际达到了32万台电驱动系统的生产能力。而今年截至到10月12日,蔚来三合一 EDS电驱动单元就已经突破了30万台,基本上每年都是翻番的状态。同时该工厂具备生产,在整个行业内都是比较少见的。

从蔚来电驱动系统的迭代来看,首先是保持双电机的策略不变,目前的 240kW 感应和 160kW 永磁是第一和第二代产品,蔚来ET7搭载的300kW 感应和 180kW 永磁则是第三代电机产品, 而此前发布的220KW 高功率永磁电机,可以算得上是。

首次应用碳化硅功率模块

而关于蔚来ET7电驱动系统的技术讲解环节,首先由蔚来电驱系统与集成部负责人 毕路来进行解读。

蔚来ET7在此前的电驱动系统的基础上进行了升级,前永磁同步电机功率达到了180kW,后异步感应电机功率达300kW,最大功率提升了20%,峰值扭矩提升23%,其中前永磁同步电机系统中使用了替代了传统的,以弥补传统硅基IGBT电压范围窄、通过的电流不够大的劣势。

其中180kW永磁同步电机在同等的空间,同等的边界尺寸,同等电压水平下,性能方面实现了提升,这里面包括电机类型的选择,转子磁钢选型上都进行了一些具体的开发。而后异步感应电机通过电磁的优化,使得模块电流的提升,从而实现性能的升级。

优化减速器速比这一方面,蔚来是通过多目标的优化,提升效率的同时,同时提升速度。减速器速比。

对于后异步感应电机的IGBT模块,,。

车辆性能与NVH的取舍

相比于160kW电驱系统,在NVH方面进行了一系列的优化,例如。

大家都知道当电机的功率和扭矩有了提升之后,就会产生一些谐波上的负面影响,蔚来也与电机的合作伙伴专门针对NVH进行了细节优化。

在减速器中,齿轮的齿形齿向也同样进行了微米级的优化,保证误差在10微米之内,齿轮啮合的过程中才会更加的紧密,噪音也会更小。

最后是通过软件控制算法的形式进行优化。

有了电机加热 直接舍掉加热器?

同样,在注入新的电流之后噪音就会增加,同样通过软件进行抑制,通过软件谐波控制算法,消除该工况下的噪音。

由于车辆有了电机的主动加热,关于会不会取消掉车上的PTC,例如特斯拉的做法那样。

蔚来智能功率电子系统部负责人 洪文成则表示。

为什么要用碳化硅功率模块?

关于蔚来ET7的主驱系统——180kW的永磁电机,为什么会用上碳化硅功率模块?。而现在上没有一个完整的碳化硅模块量产,所以蔚来就得自己造,比其他友商提前半年到一年的量产,这就是抢先所带来的优势。

首先从碳化硅功率模块的特性来看,碳化硅模块在低载时的能效和里程是可以大幅增加的,尤其是在城市工况下。其次是通过的电流能力提升了30%,而功率模块的主要作用就是将直流电转化为功率可调的交流电,所带来的好处就是性能的提升,这也恰好符合蔚来汽车高性能的产品基因。

再加上,其实这是整个体系能力的增强,效率更高。此次蔚来汽车并没有公布具体的成本情况,因为带来能效提升的同时,成本也会增加,两者之间的帐还得好好的算一下。

从碳化硅功率模块上来看,评价它的指标主要有两点。一是导通电阻,这是决定模块损耗的高低,另一个就是热阻,可以有效的提升散热能力。

关于驱动电路的设计,其实碳化硅功率模块是更适合城市的工况,除了效率之外,我们就得考虑一下可靠性,包括EMC电磁兼容以及绝缘问题,洪文成则解释。

在软件方面同样要进行系统的考虑,车速较低时,就会降低电开关的频率,使开关的损耗减少35%,高负载时会进行过调制优化策略,减少损耗的同时提升效率。。

蔚来电驱系统首次出口

接着,我们在媒体交流的环节中,我们从中还是提取到了一些比较有意思的点,如下:

Q&A 要点

1

180kW的永磁电机的总体重量保持在了88公斤,功率密度提升到了2.0kW/kg。

2

关于多挡减速器,蔚来采用的是使用挡位固定的方式,把转速进行提升,提升到了16000转/分。

3

碳化硅功率模块的供应问题,蔚来与合作伙伴签了一些长期的协议,以保证优先的供货。

4

关于,曾澍湘表示,。

5

关于下一个平台,整个研发团队的资源在今年增加了百分之百,结合未来几个平台的需求,蔚来都在储备电机的技术,保证电机的推出一定是行业领先的。

6

碳化硅功率模块的供应商排着队让蔚来进行评估,这就有点凡尔赛了。

7

关于对外销售的问题,蔚来最珍贵的是工程资源而不是产线资源,例如行业内紧缺的16000转以上的测试平台。目前XPT工厂正在与美国的一家初创公司进行合作,但整体的规模比较小。

8

按照时间点来看,蔚来子品牌将不会搭载180kW永磁电机。

9

关于无线电池管理系统,蔚来有这方面的打算。

10

第二代电驱系统暂时不会出现在蔚来ES8、ES6、EC6上。

在这个占地528亩的XPT工厂里,拥有EDS电驱动产线及PEU电机控制器产线,并且还有大量的设备正在调试当中,以满足新一代电驱动系统的产能需求。

工厂内采用了大量的机械臂以及AGV小车进行加工作业,包括在防错方面,使用了许多的高清摄像头进行拍照,并依靠MES系统可进行随时的溯源。

全文总结

此次搭载了碳化硅功率模块的前永磁电机,首先就会造成研发成本的增加以及生产成本的增加,这也是蔚来要发布更具差异化平台的原因之一,以寻求在多种车型中的定位更加精准,才能实现更大的投资回 率。(图/文/摄:太平洋汽车 崖雍)

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