蔚来发布新电驱动系统,包含215 项专利
发布日期: 2021-10-22来源: 焉知新能源汽车
全栈自研的电驱动系统
一直以来蔚来是以「服务」优势享誉汽车行业,但其实蔚来在整个技术上的储备可以说是走在了所有国产新造车的前面。
而与大部分新造车企业使用外采的驱动系统不同的是,蔚来一直坚持自研自产的方式,也正因如此,蔚来 ES8、ES6、EC6 才有如此高性能的表现。
根据介绍,从 2015 年到现在,蔚来在电驱动的研发上大约投资了 1.5 个亿,进行的试验费用约 1.3 个亿,6 年中购买实验台架花了 1 个亿,而各种软件研发工具的费用,将近 3000 万。
对于为什么要自研电驱动系统,蔚来电驱动系统与集成部负责人毕路表示:电驱动系统也可以外部采购,但蔚来定位是高性能的智能电动车品牌,外部采购会带来系统的工程匹配问题,简单说就是,当我们自研电机可以做到根据整车结构与产品定位,做相应的工程调整,我们的产品迭代可以自主掌控,外采会有与之相反的风险。
电驱动的性能决定了整车的动力和续航表现,这也是蔚来自成立起便全栈自研三电系统的初衷。
蔚来打造电驱动系统是围绕:「性能、效率以及安静」三个特点展开。
先看性能:ET7 百公里 3.9s
ET7 是蔚来的第四款量产车型,也是首款轿车,并且 ET7 的直接竞争对手将会是宝马 5系、奔驰 E 级以及奥迪 A6。
在这个赛道里竞争,也就要求 ET7 有一个全面的能力,通过多项的细节优化,ET7 电驱动系统整体峰值功率和峰值扭矩,从现有的 160 kW 和 240 kW,分别提升了 20% 和 23%,来了 180 kW 和 300 kW。
如何实现功率提升:
前 180 kW 永磁同步电机控制器电流提升,并优化了电机电磁方案,来提升电机功率;减速器速比也进行了调整,从 9.57 提高到了 10.48,以获得更高的轮端扭矩。
后 300 kW 异步感应电机的控制器电流能力同样进行了提升,并优化了电机电磁方案,提升了电机输出力矩。
简单理解就是,相比此前的几款产品 ET7 的性能会更加出众,但我们知道功率的提升带来的最大问题是可能会出现较大的电机噪音,那显然不符合蔚来的需求,更好的 NVH 必不能少。
再看 NVH:新电驱动系统噪声降低 5 - 15dB
蔚来通过系统的协同设计,来降低噪声,蔚来展示了 5 种技术来对新的电驱系统进行调校,包含:
一,基于悬置融合控制的 EDS 总成模态优化。
通过悬置系统的动静刚度匹配,EDS 的模态 map 的解耦等措施的应用,确保 EDS 总体架构的实现 NVH 性能最优。
简单理解就是,蔚来优化了承载电机的悬置的钢架,来达到在各种场景下钢架硬度能够支撑电驱系统从而不产生噪音。
二,电机非均匀气隙及高正旋气隙磁密。
电机在提升性能的同时,通过电磁优化(非均匀气隙)均衡电磁径向力,并通过气隙的正旋化,优化了扭矩波动,达到的最佳的 NVH 表现。
三,齿轮的齿形齿向精密优化设计。
通过对 ET7 电驱动系统内部齿轮的精密加工,在大批量制造的前提下,做到了微米级别的精度控制,可以让车辆工作时齿轮啮合时更为紧密,提升了传动效率,噪音也更小,可以进一步优化 ET7 的 NVH 表现。
四,谐波注入算法迭代优化噪声抖动。
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。
五,电机加热电池 NVH 的新挑战。
电池在低温下的性能较弱,电机系统通过开发特殊功能,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 4 kW 的加热功率,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。该功能的应用也为 NVH 带来了新的挑战,通过软件谐波控制算法,消除该工况下的噪音。
最后看效率:碳化硅(SiC)功率模块应用
什么是碳化硅(SiC)功率模块?
碳化硅是一种第三代宽禁带半导体材料,具有很强的耐高温能力,同等体积下最大电流能力提升 30% 以上。
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。碳化硅器件应用于主驱,还能够提升电动汽车的续航能力。
比如,180 kW 永磁同步电机用上碳化硅模块后,使电控系统的综合损耗降低了 4% - 6%,很好的改善了ET7在城市工况下的功耗表现。
当然还不止如此,蔚来官方表示,使用了碳化硅模块的电驱系统还有以下几点优势:
适合更宽电压范围工作,扩展兼容性更好;
开关速度更快,开关时的功率损耗更小;
多目标优化的高速驱动电路设计,采用更小环路电感,更强驱动芯片,来实现更快的开关速度;
多目标优化的效率控制策略,变开关频率 + 离散 PWM 方案可以大幅降低开关损耗,分别降低 35% 和 33.3%,而调制优化策略则能有效的将系统功率提升 5% - 10%。这三项技术的加入,能够全面提升电驱动效率;
主驱电机 CLTC 工况效率 ≧ 91.5%。
以上是蔚来新电驱动系统的技术指标,关于蔚来蔚来打造电驱的逻辑,在对蔚来三位负责人的群访中有些答案。