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藏了这么久,是时候揭开它的真面目了

大家车言论

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1个月前

相隔一年之后,我又再次去到了这家位于南京近郊的XPT蔚来电驱动系统先进制造中心。上一次到那里,我们关注的重点还是目前蔚来三款车型上搭载的160kw/240kw驱动电机系统,但我这次的目的,则是希望更深入了解那套将搭载于蔚来ET7上的全新电驱系统。

由于蔚来ET7的电驱动系统上采用了不少最新的技术,所以我也希望借此机会,和大家分享和简单科普一下相关的技术知识,让大家对当下最新的相关技术有多一些的了解,也算是我自己的一份“学习笔记”吧。

电驱动系统之于电动车,就相当于燃油车上的发动机和变速箱。我们常说的三合一电驱系统,一般是指由电机、减速器(变速箱)和电机控制器三大部分组成的系统。当然了,每家的三合一电驱系统在结构布局上也有所差异。

对于蔚来ET7上新的电驱动系统,官方给出了三个关键词:更高效率、更高性能、更安静。

只要有动力的产生和传递,就自然会有“效率”的高低之分。过去我们评判燃油车的动力系统,会把“热效率”作为发动机的一个评判指标,会用“传动效率”来评判整个动力和驱动系统的技术水平。

而对于电动车的电驱系统来讲,“效率”的核心体现,简单来讲就是把电能转化为动力的能力。到了这里,就不得不提蔚来ET7上首次搭载的碳化硅SiC功率模块了。

我先简单概括下SiC碳化硅为何物。

在电子元器件里面,Si硅作为第一代半导体材料,或许很多人都听说过它的大名。而碳化硅SiC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。所以越来越多电子元件和电子模块,都开始采用碳化硅作为原材料。

由于更耐高温(电流越大,发热量越大),所以同等体积下最大电流能力提升30%%以上;开关速度更快,所以开关时的功率损耗更小;适合更宽电压范围工作,所以扩展兼容性更好。(可以应用在不同电压的地方)

在著名的半导体公司英飞凌Infineon的一份介绍资料中提到,碳化硅模块在可以应用在电动车的多个系统上,包括电池管理、充电、驱动电机等等。

所以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,提升电动车的续航能力。目前特斯拉和比亚迪的汉EV,都已经在电驱系统中采用了SiC模块,取代了目前主流采用的IGBT功率模块。

按照蔚来工程师提供的数据,ET7上的180kW永磁同步电机(主驱电机)碳化硅模块的应用,就使电控系统的综合损耗降低了4%%~6%%,综合工况效率提升到了91.5%%,而目前一般IGBT的三合一系统的综合工况效率约为88%%-89%%。

换句话说,效率的提升,意味着就是降低了电耗,提升了续航里程。

由于碳化硅模块在小电流低电压(低功率)时有更好的性能表现,所以在例如城市中低速行驶或高速巡航这种低负荷工况下,相比起采用IGBT模块,电耗表现会更优秀,“省电”更明显。

既然性能更优秀,那是不是SiC碳化硅日后就会完全替代IGBT呢?其实目前来看并不会。首先最大的原因是碳化硅材料的成本更高,生产工艺更复杂。蔚来ET7上的这个碳化硅模块,目前还是全进口的,究其原因,就是目前国内还不具备这样的产业链。

而另一方面,IGBT的工艺水平也在不断提升,目前英飞凌已经在使用第七代的技术了(但国内厂商还停留在第四代技术),性能比过去也有了大幅提升,比起碳化硅有更高的性价比,所以IGBT更适合中低端车型使用。

关于碳化硅和IGBT的话题,这里就不过多展开了。毫无疑问的是,今后将会有越来越多的高端电动车采用碳化硅模块。

而ET7“更高性能”这点是最显而易见的,也是最容易被驾驶者感知到的。

翻开蔚来ET7的参数配置表,你会轻易发现ET7的动力系统和目前ES8、ES6和EC6并不一样。ET7首次搭载了前180kW永磁同步电机和后300kW异步感应电机,系统最大总功率和最大总扭矩都有了20%%或以上的提升。

最终ET7的0-100km/h加速时间仅为3.9秒,是目前蔚来旗下动力最强,跑得最快的车型。

就仅此而已?熟悉燃油车的人都知道,同一台发动机,即使在硬件完全不变的情况下,简单通过“刷电脑”也能刷出更强的动力输出,如果再强化一下如缸体、活塞、进排气等,还会得到更大的提升幅度。

但对于电动车的电驱动系统来讲,就不是那么简单了,牵一发而动全身,不是刷个电脑就能完事的。

动力性能的提升,往往都会带来各种噪音的增加,汽油车和电动车都是如此,会对NVH带来负面影响,大家应该都不难理解。但通过蔚来工程师们的努力,这一代电驱系统的噪音系统反而降低了5-15dB,实现了比过去更安静的效果。

蔚来的电驱系统与集成部负责人毕路告诉我们,对于电驱动系统,如果从100dB往85dB去优化相对比较简单,但是从85dB再往下优化的话,即使优化这么几个dB难度都是非常大的。

由于蔚来具备了电驱动系统全栈自研和制造的能力,所以在新技术开发和应用方面,都拥有更多的自主权和便利性。蔚来高级副总裁曾澍湘透露,蔚来正在研发下一代电驱技术,也有了不少技术积累,会留待日后再公布。


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