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。电动汽车的电驱动主要由电机、减速器和控制器三部分组成,而电机种类则分为永磁同步电机和感应异步电机。
蔚来在电驱动系统领域一直致力于通过技术创新,来获得效率和性能都更为出色的电驱动系统。截止目前,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。
更高效率: 碳化硅( SiC )功率模块
碳化硅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。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。
考虑到碳化硅的应用对于 ET7 用户体验的提升,蔚来加快了研发和制造的脚步,计划在 2021 年底实现量产,这也让即将在 2022 年 Q1 交付的蔚来 ET7,成为蔚来首款搭载碳化硅电驱动系统的车型。
180kW 永磁同步电机碳化硅模块的应用,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。
- 更耐高温,同等体积下最大电流能力提升 30% 以上;
- 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 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 ≧5% 。
更高性能: 百公里加速 3.9s
碳化硅材质的应用,以及多项的细节优化,使ET7电驱动系统整体峰值功率和峰值扭矩,相比于现有的 160kW 和 240kW 电驱动系统,分别提升了 20% 和 23% 。前永磁同步电机最大功率 180kW,后异步感应电机 300kW,出色的动力性能使得 ET7 百公里加速达到 3.9s。
- 前 180kW 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 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,并优化了电机电磁方案,提升了电机输出力矩。
更安静:电驱动噪声降低 5 ~ 15dB
相比于 160kW 电驱系统,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的优化,在 ET7 上实现了更好的NVH效果,车内综合工况噪音进一步降低,带来更为静谧的驾乘体验。
- 基于悬置融合控制的 EDS 总成模态优化:EDS 在开发之初,便从整车系统进行优化设计。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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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 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。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。
基于以上优化,蔚来 ET7 将在 2022 年 1 季度正式交付时,为用户带来更极致性能体验。
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