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蔚来 ET7 电驱动系统还能有多少技术优势?

蔚来 ET7 是目前很多消费者非常关注的一款纯电动轿车车型,近日,网通社受邀参加了蔚来汽车举办的沟通会,在会上,官方的工作人员向我们展示了 ET7 电动平台电驱动系统的技术亮点以及优势。

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。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。

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。而 ET7 的电驱动系统集成了上述的两种电机,其前电机为 180kW 的永磁同步电机,而后电机使用的是 300kW 的异步感应电机。

ET7 搭载的 180kW 前永磁同步电机,最大扭矩可达 350N · m,效率最高达 97.2%,控制器功率密度突破 36kW/L。ET7 是蔚来家族中首款采用第二代高效电驱平台的车型,由 180kW 前永磁同步电机与 300kW 后感应异步电机组成的双电机系统,百公里加速时间 3.9s;配合 150kWh 固态电池可实现 1,000km 超长续航里程,兼顾高性能和长续航性能表现。

说了一堆的数据,到底这套电驱系统哪里好?哪里是亮点?都用了什么黑科技?一起来看看。

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。

碳化硅技术主要应用于 ET7 永磁电机控制器的核心电力电子器件中。这一部件的作用,是将电池的直流电转化为电机所需的交流电。在采用了碳化硅(SiC)功率模块后,相比传统硅基模块(IGBT),具有很多优点:

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。

并且,碳化硅模块还使用了多目标优化的高速驱动电路设计以及多目标优化的效率控制策略。

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。

多管齐下,最终主驱电机 CLTC 工况效率≧ 91.5%。

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 9.57 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。

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。

总结:是不是觉得有太多技术名词,看不懂?其实三个小标题就总结了这套电驱系统的大部分亮点了:" 更高效 "、" 更性能 "、" 更安静 ",多余的东西我们作为消费者其实也不用过于关心,一款产品能给我们带来更好的使用体验就是最重要的了,关于 ET7 到底表现如何,还请您关注我们以后的报道。

外观方面,ET7 采用了蔚来家族式设计语言,车头采用了封闭式设计,看上去非常的饱满。大灯采用了分体式设计,上方修长的日间行车灯搭配下方内凹的大灯组,给人非常强的视觉冲击感。与此同时,车顶瞭望塔布局的激光雷达,在提供精准探测的同时也让该车外观有更强的科技感。

车侧方面,该车采用了溜背的造型设计,看上去非常富有运动气息。在尺寸方面,该车长宽高分别为 5098/1987/1505mm,轴距为 3060mm。新车轮圈采用了低风阻设计,有着较强的视觉冲击感。尾部方面,ET7 采用了非常简洁的设计语言,尾部采用了内凹线条设计,看上去非常的富有立体感,而尾部采用的贯穿式尾灯和鸭尾的设计,让 ET7 营造出非常浓郁的运动氛围。

内饰方面,ET7 采用了前后贯通环抱式座舱,整体设计非常简洁。中控台取消了大量实体按钮,并加入了非常富有科技感的两辐式方向盘、悬浮式仪表以及大尺寸中控屏,让车内看上去简单且富有科技氛围,非常符合现在消费者的审美需求。除此之外,全系标配的穹顶式玻璃车顶、Microfiber 超纤绒顶棚、全车座椅加热、通风、按摩,以及创新的可再生藤木 Karuun 等应用,给予更贴近自然的舒适感。

ET7 将通过软件迭代,实现不断 " 进化 " 来保持用户体验的持续升级。这套 " 进化 " 价值体系核心就在于 ET7 所搭载的最新蔚来自动驾驶技术 NAD(NIO Autonomous Driving),它将逐步实现高速、城区、泊车、换电等场景的点到点自动驾驶体验。据悉,ET7 还预埋一套更加先进的硬件,以支持后续软件迭代,包括 NIO Aquila 蔚来超感系统和 NIO Adam 蔚来超算平台两部分。

NIO Aquila 超感系统拥有 33 个高性能传感器、 5 个毫米波雷达、12 个超声波雷达、2 个高精度定位单元,每秒能够产生 8G 的数据。车顶的 800 万像素自动驾驶高清摄像头,可以检测到 680 多米外的车辆、220 多米外的行人,和 100 多米外的锥桶。另外,车上配备的量产激光雷达可覆盖 120 度超广视角范围,最远可达 500 米的超远探测距离。

另外,ET7 的 NIO Adam 蔚来超算平台配备四颗 NVIDIA Drive Orin 芯片,总算力高达 1016 TOPS。超高带宽图像接口、数据网络将所有信号分配到每一个算力核心,经过 48 个 CPU 内核、256 个矩阵运算单元的处理,获得更高、更快、更精准的运算效果。此外,NIO Adam 拥有独立完整的冗余备份芯片,任何一个主芯片失效,NAD 都能继续工作。

动力方面,ET7 将搭载前 180 千瓦永磁电机,后 300 千瓦感应电机,最大功率 480 千瓦,峰值扭矩 850 牛米,百公里加速 3.9 秒。另外,ET7 搭载的 150kWh 电池包能量密度能够达到 360 瓦时 / 千克,NEDC 工况下续航突破 1000 公里。据了解,先期交付的 70kWh 与 100kWh 电池包,NEDC 续航分别超过了 500km 与 700km。

(图 / 文 网通社 高岳)

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