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蔚来电驱2.0:3.9s破百是如何炼成的?

10月19日笔者受蔚来邀请来到位于南京栖霞区的蔚然动力有限公司(下称XPT)参观,这也是ES8、ES6、EC6以及包括明年Q1即将交付的ET7所搭载电动机、电控硬件的研发、生产基地。

作为电动汽车的动力系统,电驱动的性能决定了整车的动力和续航表现,是各个厂家的技术研发重点,这也是蔚来自成立起便全栈自研三电系统的初衷。

蔚来电驱技术团队组建于2015年,至今累计研发投入达2.5亿人民币,其中1.3亿元用于实验(其中3000万元来自软件费用)。

2018年6月,XPT首款量产三合一(电控、电机、减速器)下线;2019年首款扁线电机产品也在此下线。据统计,南京XPT设厂至今共生产30万余台电机。

在动力系统研发能力良莠不齐的新能源市场,重投入、重自研、重人才的车企并不算多,蔚来是其中一家。

据介绍,截止目前,XPT为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。

XPT目前具备年产十二万台电驱总成的能力,基本满足蔚来交付节奏。

随着高性能电动车企间竞争以及用户对于车辆舒适性、能效更高需求,市场对于蔚来等品牌的电驱系统提出了不小挑战。

参观当天,蔚来高级副总裁曾澍湘(Alan ZENG)、电驱系统与集成部负责人毕路(Richy Bl)、智能功率电子系统部负责人洪文成(Wilson HONG)与媒体分享了下一代搭载于ET7的动力系统:前驱180kW永磁同步电机 + 后驱300kW异步感应电机,两台电机电控将采用碳化硅功率模块。

首先,得力于在业内首次采用碳化硅(SiC)MOS功率器件,该电驱硬件在增加整车动力的基础上,改善了功耗及NVH性能。

例如,搭载碳化硅模块的180kW永磁同步电机,电控系统的综合损耗降低4%~6%,这将很好的改善ET7在城市工况下的功耗表现。

在此基础上,前180kW永磁同步电机控制器电流提升些许,整体功率得到提升,同时,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,输出力矩提升23%。

到目前,所有升级均不影响电驱外观、尺寸,保持物理兼容、接口相同,计划于2022年 Q1,通过160kW、240kW老产线改造生产。

力大不仅出奇迹,还出噪音。

Richy介绍到,相比于160kW老款电驱系统,180kW已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等优化,实现噪音控制。

“变速箱精密加工也会影响噪音,齿形以微米级别进行了优化设计。但小批量好做,大批量稳定性则对制造加工有挑战。”Richy讲道,ET7电驱动系统内部齿轮采用了更精密的加工,这对供应商也提出了更高要求。

NVH还有哪些改善途径?XPT工程师想到:可以在电信号注入「谐波」。

“迭代优化的谐波抑制算法,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,为用户提供更静谧的驾驶环境。”Richy解释道。

随着蔚来用户在全国的覆盖以及北欧市场拓展,再加上锂电池在低温下的性能减弱,新款电驱系统在热量利用方面得到了更多重视。

“新款电驱在低温下通过优化利用电机的废热加热电池,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。”Richy介绍。

据介绍,该「电机加热电池」的热方案可实现6挡动静态加热,以应对不同工况。

最后,为什么新一代电驱采用碳化硅功率模块?

据Wilson HONG介绍,碳化硅模块两个指标十分优异:「导通电阻」,和「热阻」。

“导通电阻目前测下来是1.7,是最低的,它决定能量损耗;另外一个就是热阻0.1度每瓦,比现有的散热能力也提升了20%。”Wilson介绍到。

而碳化硅本身的选型再到硬件的设计再到软件,其实是一个系统性的设计。XPT研发的同事加班加点,用两个月的时间,与全球顶级的半导体厂商沟通这套碳化硅方案,最终锁定了这套产品模块。

“当然,除了从效率的角度去考虑,我们还要考虑大批量应用的可靠性,目前的成品已通过了多轮的优化设计,减少整个环路电感,去优化参数以及驱动芯片的选型和应用等等,来实现整个系统性的优化和设计。”Wilson补充道。

截至目前,搭载全新电驱系统的ET7,在整备重量2.3吨下,可以实现3.9秒百公里加速度,480千瓦功率,扭矩更是高达850牛米。

这样的成绩,无疑再一次奠定了ET7在豪华电动车市场的领先地位。

问答环节,笔者向曾澍湘(Alan)问及XPT是否有将电驱系统是否会搭载到蔚来子品牌,以及是否有外销计划,如果有,目标客户又会谁?

Alan:

子品牌整车还在定义阶段。外销的却在资金困难时考虑过。以此增加收入,但目前蔚来自己需求大,我们意识到最珍贵的是工程资源,不是产线资源;所以对外部项目大部分会拒绝掉。But,如果对方沿用我们标准改造电气系统,我们是ok的;这些年有沟通过一些美国初创公司,但量比较小。

(完)

由于工厂参观全程不允许使用手机,所以有些画面没法和大家分享,不过在办公楼内拍到几张有趣的楼梯贴图:

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的确,电驱系统,没有最好,只有更好。

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