更快更远 | ET7全自研电驱动系统解密

(常岩CY)2021年10月23日

不知道各位感觉到没有,这是一篇很快的文章。

因为写这篇文章的时候,我正坐在南京——上海的高铁上,以时速 300km/h 的状态来完成创作。

一定意义上讲,高铁是电动车的一个极端,从一个乘客的直观感受来说,看不到什么过分智能的功能,但一定能感觉到电力推动到极致的力量。

但这已经足够让人兴奋。

从我 07 年第一次乘坐动车,到如今的复兴号高铁,每一次电力驱动的进步,会带给我们更快的速度,更舒适的车舱体验,而这些,带来的是更雷厉风行的效率,和更直抵内心的快感。

所以啊,一辆有趣或者有意义的电动汽车,一定也不能忘了做一套同步成长的电驱动系统。

比如蔚来 ET7 这样。

效率、性能和安静

在整个系统的介绍过程中,这三个词是出现频率最高的。

这就像是印在处方药背后疗效一栏的关键词,直接且重要。

作为蔚来首款轿车,ET7 本来就在绝对性能和静谧性方面被寄予厚望;而作为蔚来全新平台和智能化变革的车型,它的效率将成为一切功能得以实现的基础。以及,确实大家也希望全新车型与蔚来之前的车型相比,能在能耗表现上扳回一局。

这些都是蔚来 ET7 试图通过整个电驱动系统来回答的问题。

ET7,成为蔚来旗下首款采用碳化硅(SiC)功率模块的整车产品。

在谈到这一技术时,蔚来高级副总裁曾澍湘专门说到:「这是全球 TOP3 」。前两家,是特斯拉和比亚迪,而 ET7 能否站稳全球前三,还得看 Lucid Air 和 ET7 的交付谁能跑在前面,但这不重要,重要的是,这是一项应用稀少的先进技术。

碳化硅是一种第三代宽禁带半导体材料,它有着优秀的电气性能,它的耐高温能力优秀,使得在同等体积下,能够提升 30% 的最大电流能力,适合更宽的电压范围,同时开关速度不仅快,开关时的功耗损耗也更小。

基于碳化硅设计永磁同步电机的控制器,可以大幅提升系统效率,以 ET7 的 180kW 永磁同步电机的参数来说,整个电机的综合损耗相比前代降低了 4%-6%,另外,由于碳化硅元器件在小电流工作状态下效率更高,这意味着 ET7 在绝大多数城市工况下,能效表现会更好,续航的成绩也会得到提升。

对于蔚来现在主力的电驱配置,ET7 的前后电机都做到了等比的性能提升,ET7 的前永磁同步电机最大功率 180kW,后异步感应电机 300kW,峰值功率相比之前的 160kW+240kW 增加了 20%,而系统的峰值扭矩也增加了 23%。

这当中,除了上述控制器电流提升带来的作用之外,也包括了电机电磁方案和减速比调整等硬件细节的支持。

真正的精细活,在电驱动系统对于 NVH 的优化之上。

想来也是矛盾,在燃油车时代,我们已经约定俗成地接受了凡是强劲马力的产品都会有浑厚激荡的声浪的配套协定,而在电动车时代,我们变成了既要也要,既要车辆跑得快,又要车辆动静小。

对应的,一方面电机的转速等机械参数会变得更高,另一方面又需要更好的设计和做工来减少可能产生的噪音。

在硬件层面,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,整套电驱总成实现了更为精密的耦合和制造水平,降低了运行中产生噪声、震动等不良体验的可能。

而在软件层面,ET7 也针对更高频的场景做了控制器谐波注入与控制策略的优化。

举个例子,在本代电驱系统中,蔚来开发利用电机废热加热电池的能力,最高可以提供 4kW 的加热功率,在这种场景下,电机所需要的注入电流和正常转动工况下的电流控制需求肯定不一样,工程师同样也是通过软件谐波控制算法,消除该工况下的噪音。

哦对了,电机加热电池功能会在之后同期升级到目前的电驱动系统上,但是由于硬件的变化,之前的车主就无法升级这一功能了。

蔚来的电驱逻辑

在几乎同一时间段,蔚来 ET7 同时出现在了夏季和冬季。

这不是说梦话,是因为 ET7 正在多地同时展开电驱动系统测试。

这就包括宛如夏日的三亚,和同期正处于冬季的南半球的新西兰。

哦对了,前几天还出现在了我们读者很熟悉的川藏线上……

这么紧锣密鼓的进行测试工作,背后是 ET7 项目随着蔚来品牌命运的陡然加速。

19 年的时候,项目做了启动,但是当时因为蔚来的财务问题,进度相对较慢,到了 2020 年第二季度,整个研发开始加速,7 月份,碳化硅项目完成立项,「全世界的碳化硅模块公司都来找我们」。

按照曾澍湘的介绍,蔚来电驱动的研发资源在最近 1 年增加了 100%,整个团队基本都在高强度工作来推进项目如期完成,「我们都不叫加班,我们都叫上班」,他用开玩笑的方式介绍了蔚来电驱动团队的工作精神。

于是,ET7 的全新电驱动系统,也显出了很多蔚来独有的产品逻辑和认知。

比如,ET7 的电驱模块在外形和接口上尽可能地兼容了上一代电驱动系统,带来的好处就是大量车身相关的零部件和高低压线束接口等都可以直接复用,不仅降低了成本,还加速了新车型研发和老车型潜在的升级可能。

再比如,在当下越来越多厂商开始走向全永磁同步电机的技术路线,持续拉升单永磁电机功率极限的情况下,蔚来依然在 ET7 上坚持永磁同步 + 异步感应电机的搭配,并不断迭代和更新两种电机的技术指标,也是一种值得长期观察的技术选择。

当然,这其实也给出了更多关于蔚来之后电驱动技术路线调整的可能,以蔚来生产一代,研发一代的风格,是否会在后续车型和平台上采用变化更大的电驱方案,会是今年 NIO Day 被关注的重点所在。

有必要自己搞电驱吗

沟通会一开始,我就明白了一个道理。

自己搞电驱动很烧钱。

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。

「在新势力体系中,没有花这么多的。」

于是,有人在提问环节问到,你是否认为所有的车厂都应该做电驱动自研?

曾澍湘给出的答案是,这与品牌定位有很大关系,蔚来定位一开始也有一重价值是做一个高性能品牌,那么总想通过直接购买外部成熟东西来实现行业的高性能就是不容易的。

而现在,蔚来有了在电驱方面的全栈自研能力。

在蔚来看来,电驱的全栈自研并非是指看最后电机是不是自己生产的,甚至不是看厂商有没有机械集成方面的能力,而是很多技术维度能力的体现,比如「软件是不是自己写的、主芯片是不是自己选的,成箱、模块、控制器是不是自己研发的。」

在沟通会 PPT 的首页,就写到,蔚来电驱动系统已获得及在申请专利数 215项,发明专利 81 项。

这换来的,是蔚来在供应链、产品定义改型和开发周期上的自由度。我们有机会在长期看到蔚来在电驱动系统上带来更多的功能,提升更高的集成度和开发效率,同时减低全生命周期的成本。

这个目标叫做:从定义中国领先到定义世界领先。

最后,用今天听到的 3 句斌哥的话做结吧:

1 、花钱买时间。

2 、再苦不能苦研发。

3 、研发上,不要总想着做加法,要想能不能做减法。