[愛卡汽車 導(dǎo)購 原創(chuàng)]
眾所周知，電驅(qū)動系統(tǒng)就如同新能源汽車的“心臟”，由于其研發(fā)與工藝難度都非常大，所以常被作為衡量一家新能源企業(yè)技術(shù)實力的硬性指標。在今年的6月份，蔚來汽車對外展示了其應(yīng)用碳化硅技術(shù)的電驅(qū)系統(tǒng)C樣件，這套電驅(qū)系統(tǒng)屬于蔚來汽車的第二代電驅(qū)平臺，它將率先搭載在即將于2022年交付的蔚來ET7車型上。那么蔚來汽車的第二代電驅(qū)平臺究竟有何優(yōu)勢，新能源車企又為何要爭先恐后研發(fā)碳化硅（SiC）技術(shù)呢，讓我們通過下文一探究竟。
電驅(qū)動系統(tǒng)可以被視為能量轉(zhuǎn)化的中樞，它的主要作用是將電池組中的電能，轉(zhuǎn)化為驅(qū)動車輛前行的機械能。我們可以看到，當下市面中有不少的電動車，百公里加速都跑進了4秒大關(guān)，而想要擁有這樣卓越的加速成績，就離不開電驅(qū)動系統(tǒng)。
作為電動汽車的動力系統(tǒng)，電驅(qū)動的性能決定了整車的動力和續(xù)航表現(xiàn)，是各個廠家的技術(shù)研發(fā)重點，這也是蔚來汽車一直不吝嗇投入，堅持要自研三電系統(tǒng)的根本原因。電動汽車的電驅(qū)動主要由電機、減速器和控制器三部分組成，而電機種類則分為永磁同步電機和感應(yīng)異步電機。
永磁同步電機和感應(yīng)電機在市面中的應(yīng)用十分廣泛。永磁電機有著功率高、功率密度大、功率因數(shù)大的優(yōu)點。不僅如此，該電機的形狀和尺寸都較為靈活，所以有越來越多的車企選擇使用該電機。至于感應(yīng)電機，相比于永磁電機有著更高的可靠性，而且轉(zhuǎn)速范圍更廣，能夠在較大的范圍內(nèi)高效工作。換句話說，車速越高，感應(yīng)電機的發(fā)揮越穩(wěn)定，效率越好。
兩種常用的電機可謂各有所長，因此在蔚來ES8等車型上，我們能夠看到其采用了將二者相組合的形式。車輛前端的XPT 160kW PM EDS電驅(qū)系統(tǒng)搭載了永磁同步電機，而后端的XPT 240kW IM EDS電驅(qū)系統(tǒng)搭載了異步感應(yīng)電機。如此一來，兩種電機便可以形成互補，為車輛帶來更好的性能。
蔚來ET7電驅(qū)系統(tǒng)優(yōu)勢（一）：高度集成化
電驅(qū)系統(tǒng)集成化是現(xiàn)今電驅(qū)行業(yè)的一個趨勢，由XPT打造的蔚來汽車第二代電驅(qū)平臺，采用了一體化的EDS電驅(qū)動系統(tǒng)。基于高度集成化設(shè)計理念打造的電驅(qū)動平臺，通過“瘦身”處理，將電驅(qū)系統(tǒng)零部件數(shù)量明顯減小，裝配也會變得容易不少，不僅能夠節(jié)省成本，同時還可以助力整車輕量化，并進一步達到優(yōu)化功能、提升性能的目的。
其實重視電驅(qū)系統(tǒng)集成化的不止蔚來汽車一家，在前不久比亞迪品牌剛剛發(fā)布了“八合一”的方案。從名稱上看，“八合一”確實要比蔚來汽車所推出的“三合一”（電機+變速箱+電機控制器）要唬人。針對這一現(xiàn)象，我們也向官方進行了咨詢。相關(guān)負責人表示：“蔚來汽車的第二代電驅(qū)平臺，仍將采用“三合一”的集成化方案，因為品牌不希望做簡簡單單的機械集成。畢竟在集成時，首先要思考的是，能否對功能提升；集成后開發(fā)體系的效率是否能夠提升；集成之后的成本優(yōu)勢又有多少。因此，功能性集成才是蔚來汽車在集成化方面的發(fā)展目標。”
蔚來ET7電驅(qū)系統(tǒng)優(yōu)勢（二）：碳化硅（SiC）功率模塊提高電機效率
碳化硅是最典型的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有開關(guān)速度快，關(guān)斷電壓高和耐高溫能力強等優(yōu)點。利用碳化硅功率器件設(shè)計的電機控制器，能大幅提高永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的效率及功率密度。同時，如果將碳化硅器件應(yīng)用于主驅(qū)，還能夠提升電動汽車的續(xù)航能力。
當然了，作為一項新興技術(shù)，能否為用戶帶來切實的好處，才是研發(fā)的根本準則。碳化硅在低載的工況下，也就是我們?nèi)粘Ｍㄇ趫鼍爸校兄忍斓膬?yōu)勢。這是因為，蔚來汽車最新研發(fā)的180kW永磁同步電機碳化硅模塊，在低電流情況下，高效工作點比絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）來的更早，能夠使電控系統(tǒng)的綜合損耗降低4%～6%。如此一來，蔚來ET7車型在城市工況下的功耗表現(xiàn)將進一步降低。
不僅如此，全新的電驅(qū)系統(tǒng)采用了多目標優(yōu)化的驅(qū)動電路設(shè)計。我們都知道，IGBT是能量轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮诵牧悴考彩莿恿﹄娮友b置的“大腦”。IGBT的工作原理，是通過調(diào)節(jié)通與斷，來調(diào)節(jié)輸出電能的形式，從而驅(qū)動電機，最終驅(qū)動車輛。
不過為了進一步降低能耗，廠家用碳化硅（SiC）替代了原有的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），并引入了多目標優(yōu)化的軟件管理策略。設(shè)計師通過芯片對該策略進行控制，優(yōu)化了變開關(guān)頻率算法，讓開關(guān)損耗降低35%；又通過對離散PWM控制，讓開關(guān)損耗減少了33.3%；最后再利用調(diào)制優(yōu)化策略，讓電驅(qū)動系統(tǒng)功率提升了5%～10%。有了碳化硅（SiC）的先天優(yōu)勢，再加上三項技術(shù)的加持，從表格中不難看出，在采用碳化硅（SiC）功率模塊后，蔚來ET7電驅(qū)動主驅(qū)動系統(tǒng)的開通與關(guān)閉能耗均低于傳統(tǒng)的IGBT。
蔚來ET7電驅(qū)系統(tǒng)優(yōu)勢（三）：廢熱加熱電池、降低噪音
對于電動車的車主，最擔心的便是在低溫狀態(tài)下，鋰離子動力電池的能量和功率特性會出現(xiàn)嚴重衰減。現(xiàn)今有不少的電動車型，都采用外部加熱法如循環(huán)高溫氣體加熱或循環(huán)高溫液體加熱等，對電池進行加熱。不過蔚來汽車的第二代電驅(qū)平臺卻有所不同，其電機系統(tǒng)通過開發(fā)特殊功能，能在低溫下通過優(yōu)化利用電機的廢熱加熱電池，最大能提供超4kW的加熱功率（相當于4個家用電熱爐），讓電池始終處于最適宜的工作溫度，在低溫下能夠獲得更好的性能和續(xù)航表現(xiàn)。該功能的應(yīng)用也為NVH帶來了新的挑戰(zhàn)，通過軟件諧波控制算法，消除該工況下的噪音。
蔚來ET7電驅(qū)系統(tǒng)優(yōu)勢（四）：高性能
碳化硅材質(zhì)的應(yīng)用，以及多項的細節(jié)優(yōu)化，使蔚來ET7電驅(qū)動系統(tǒng)整體峰值功率和峰值扭矩，相比于現(xiàn)有的160kW和240kW電驅(qū)動系統(tǒng)，分別提升了20%和23%。得益于此，蔚來ET7的前永磁同步電機最大功率為180kW，后異步感應(yīng)電機最大功率為300kW。
具體來看，蔚來ET7所采用的第二代電驅(qū)平臺，提高了前180kW永磁同步電機控制器的電流，并優(yōu)化了電機電磁方案，以此來增大電機功率。另外，還將減速器速比進行了調(diào)整，從9.57變?yōu)?0.48，以獲得更高的輪端扭矩。至于后300kW異步感應(yīng)電機的控制器電流的能力，同樣進行了提升，并優(yōu)化了電機電磁方案，提升了電機輸出力矩。最終，出色的動力性能讓蔚來ET7百公里加速達到3.9s。
編輯點評：碳化硅技術(shù)目前還是一個較為小眾的領(lǐng)域，蔚來汽車作為“吃螃蟹”的企業(yè)，不能只將目光放在新技術(shù)帶來的好處上，還需盡可能考慮全面的場景，確保產(chǎn)品在投放時的可靠性。從產(chǎn)品規(guī)劃來看，蔚來ET7將于2022年交付，并成為該品牌旗下首個使用碳化硅技術(shù)的車型，它的產(chǎn)品表現(xiàn)著實令人期待。
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