藏了這麼久,是時候揭開它的真面目了

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相隔一年之後,我又再次去到了這家位於南京近郊的XPT蔚來電驅動系統先進製造中心。上一次到那裏,我們關注的重點還是目前蔚來三款車型上搭載的160kw/240kw驅動電機系統,但我這次的目的,則是希望更深入瞭解那套將搭載於蔚來ET7上的全新電驅系統。

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由於蔚來ET7的電驅動系統上採用了不少最新的技術,所以我也希望藉此機會,和大家分享和簡單科普一下相關的技術知識,讓大家對當下最新的相關技術有多一些的瞭解,也算是我自己的一份“學習筆記”吧。

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電驅動系統之於電動車,就相當於燃油車上的發動機和變速箱。我們常説的三合一電驅系統,一般是指由電機、減速器(變速箱)和電機控制器三大部分組成的系統。當然了,每家的三合一電驅系統在結構佈局上也有所差異。

對於蔚來ET7上新的電驅動系統,官方給出了三個關鍵詞:更高效率、更高性能、更安靜。

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只要有動力的產生和傳遞,就自然會有“效率”的高低之分。過去我們評判燃油車的動力系統,會把“熱效率”作為發動機的一個評判指標,會用“傳動效率”來評判整個動力和驅動系統的技術水平。

而對於電動車的電驅系統來講,“效率”的核心體現,簡單來講就是把電能轉化為動力的能力。到了這裏,就不得不提蔚來ET7上首次搭載的碳化硅SiC功率模塊了。

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我先簡單概括下SiC碳化硅為何物。

在電子元器件裏面,Si硅作為第一代半導體材料,或許很多人都聽説過它的大名。而碳化硅SiC作為最典型的第三代寬禁帶半導體材料,具有開關速度快,關斷電壓高和耐高温能力強等優點。所以越來越多電子元件和電子模塊,都開始採用碳化硅作為原材料。

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由於更耐高温(電流越大,發熱量越大),所以同等體積下最大電流能力提升30%以上;開關速度更快,所以開關時的功率損耗更小;適合更寬電壓範圍工作,所以擴展兼容性更好。(可以應用在不同電壓的地方)

在著名的半導體公司英飛凌Infineon的一份介紹資料中提到,碳化硅模塊在可以應用在電動車的多個系統上,包括電池管理、充電、驅動電機等等。

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所以利用碳化硅功率器件設計的電機控制器,能大幅提高永磁同步電機驅動系統的效率及功率密度,提升電動車的續航能力。目前特斯拉和比亞迪的漢EV,都已經在電驅系統中採用了SiC模塊,取代了目前主流採用的IGBT功率模塊。

按照蔚來工程師提供的數據,ET7上的180kW永磁同步電機(主驅電機)碳化硅模塊的應用,就使電控系統的綜合損耗降低了4%~6%,綜合工況效率提升到了91.5%,而目前一般IGBT的三合一系統的綜合工況效率約為88%-89%。

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換句話説,效率的提升,意味着就是降低了電耗,提升了續航里程。

由於碳化硅模塊在小電流低電壓(低功率)時有更好的性能表現,所以在例如城市中低速行駛或高速巡航這種低負荷工況下,相比起採用IGBT模塊,電耗表現會更優秀,“省電”更明顯。

既然性能更優秀,那是不是SiC碳化硅日後就會完全替代IGBT呢?其實目前來看並不會。首先最大的原因是碳化硅材料的成本更高,生產工藝更復雜。蔚來ET7上的這個碳化硅模塊,目前還是全進口的,究其原因,就是目前國內還不具備這樣的產業鏈。

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而另一方面,IGBT的工藝水平也在不斷提升,目前英飛凌已經在使用第七代的技術了(但國內廠商還停留在第四代技術),性能比過去也有了大幅提升,比起碳化硅有更高的性價比,所以IGBT更適合中低端車型使用。

關於碳化硅和IGBT的話題,這裏就不過多展開了。毫無疑問的是,今後將會有越來越多的高端電動車採用碳化硅模塊。

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而ET7“更高性能”這點是最顯而易見的,也是最容易被駕駛者感知到的。

翻開蔚來ET7的參數配置表,你會輕易發現ET7的動力系統和目前ES8、ES6和EC6並不一樣。ET7首次搭載了前180kW永磁同步電機和後300kW異步感應電機,系統最大總功率和最大總扭矩都有了20%或以上的提升。

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最終ET7的0-100km/h加速時間僅為3.9秒,是目前蔚來旗下動力最強,跑得最快的車型。

就僅此而已?熟悉燃油車的人都知道,同一台發動機,即使在硬件完全不變的情況下,簡單通過“刷電腦”也能刷出更強的動力輸出,如果再強化一下如缸體、活塞、進排氣等,還會得到更大的提升幅度。

但對於電動車的電驅動系統來講,就不是那麼簡單了,牽一髮而動全身,不是刷個電腦就能完事的。

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動力性能的提升,往往都會帶來各種噪音的增加,汽油車和電動車都是如此,會對NVH帶來負面影響,大家應該都不難理解。但通過蔚來工程師們的努力,這一代電驅系統的噪音系統反而降低了5-15dB,實現了比過去更安靜的效果。

蔚來的電驅系統與集成部負責人畢路告訴我們,對於電驅動系統,如果從100dB往85dB去優化相對比較簡單,但是從85dB再往下優化的話,即使優化這麼幾個dB難度都是非常大的。

由於蔚來具備了電驅動系統全棧自研和製造的能力,所以在新技術開發和應用方面,都擁有更多的自主權和便利性。蔚來高級副總裁曾澍湘透露,蔚來正在研發下一代電驅技術,也有了不少技術積累,會留待日後再公佈。

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