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36氪 10-21

蔚来高级副总裁曾澍湘:自研电驱能保证产品差异化和自由度

12 月 19 日,蔚来发布第二代电驱动总成,新的 180kW 永磁同步电机和 300kW 异步感应电机,将在明年交付的轿车 ET7 上率先搭载,可支持 ET7 实现 3.9 秒内 0-100km/h 的加速。此外,蔚来也公布了新一代碳化硅功率模块的研发进展,这也让蔚来成为特斯拉之后,少有可以搭载碳化硅功率芯片的车企。

一次性打出高性能电驱动方案和碳化硅功率芯片的组合拳,显然是蔚来在电驱领域长期投入的结果。

自研智能驾驶和座舱,几乎是新造车阵营的共识,蔚来、小鹏汽车和理想汽车都在布局,而追求电芯自主研发和掌控,则是传统车企们的主流打法,但是电驱动系统是否需要大力度投入自研,行业相对保守。200kW 的大功率电机正在成熟,外部供应链也相对齐全,小鹏汽车、理想汽车等新造车公司,都选择了采购第三方方案。

但是蔚来显然对此有不同理解。蔚来电驱动和电池工业化高级副总裁曾澍湘告诉 36 氪,首先,蔚来的定位是高性能电动车,对性能追求比较高,所以对电驱的要求就比较高,想通过外部购买成熟的产品不太容易;此外,如果只是做一种后期验证性的开发(大多数车厂这样做),就可能要在产品上做一些妥协,而蔚来通过全段能力的研发建设,可以在供应链和产品设计中增加自由度。

" 行业的研发资源是紧缺的,如果是外购,你的合作伙伴工程资源能不能保证,实际上整个行业缺什么?比如缺 16000 转速以上的测试平台,大家都在打架,好歹我们自己有一点,不用全部依赖外部。" 曾澍湘说," 这就可以增加自由度,保证蔚来的产品差异化和产品的投放时间。"

碳化硅功率模块是同样的例子,曾澍湘说,如果自身没有研发资源,就要等到别人做成逆变器以后,或者电驱总成以后才能买," 但今天货架上没有碳化硅具备量产工艺的电驱总成或者控制器,我们是自己上手把这个做出来,能比大多数的友商至少早半年到一年。"

曾澍湘介绍,蔚来在 2015 年就组建了电驱团队,今天为止累计生产 30 万台电机,能力已经已经十分完善。仅试验方面,蔚来在测试外包、试验设备、软件工具相关的总投入就达到约 2.5 亿元,同时还花了将近 3000 万元买各种软件工具。

" 很多车厂会说我也有研发,但他们更多是产品开发后段的验证过程,如果按照我们全栈自研的标准,就是软件是不是自己写的,电路板是不是自己开发的,芯片是不是自己选的。" 曾澍湘直言。

自研体系下,蔚来一些电驱动研发成果开始落地。据蔚来介绍,其新一代电机转速最高达到 16000 转,支持蔚来车速最高达到 200 公里每小时,而主流的电动汽车最高时速在 150 公里每小时左右。

同时,蔚来也在特斯拉之后,推出了电机加热功能,即利用热管理来回收驱动电机产生的热量,提供给空调系统等作为热源,以此降低冬季电动车的能耗压力。目前,蔚来的电机加热功能可以提供六档加热,最高加热功率到 4kW。

蔚来碳化硅功率芯片指标,图源:蔚来官方

更重要的是,蔚来对碳化硅功率模块的抢先量产和应用,其所设计的碳化硅功率芯片的导通电阻为 1.7 毫欧,热阻为 0.1 摄氏度每瓦时。据蔚来电驱系统与集成部负责人毕路介绍,碳化硅可以对电机和整个系统进行优化,180kW 电机综合工况功率可以做到 91.5%,业内采用常规 IGBT 模块的三合一系统功率在 88% 和 89%。

而通过电驱动系统效率的优化,蔚来可以在 75 度电、100 度电和 150 度等电池包下,扩展对应的续航里程。

以下是技术交流节选:

问:碳化硅的研发过程是怎么样的?

洪文成(蔚来智能功率电子系统部负责人):碳化硅本身的选型再到硬件的设计再到软件,其实是一个系统性的设计。

从确定要使用它回到最后去设计,短短两个月的时间,研发的同事加班加点,跟全球主要的顶级的半导体厂商在沟通他们的技术路线、产品方案以及产品性能。因为评估这个模块除了要测试这个模块本身,可能要去开发电路板,同时要开发相应的测试软件,在两个月内去锁定在目前的市场上,在将来哪一个模块的性能是最优的,而且从产业链的角度来说应用也是更加可靠安全的。

碳化硅模块最后评价有两个指标比较主要,一个是导通电阻,一个是热阻,目前测下来是 1.7,是最低的,它会决定碳化硅的损耗,另外一个就是热阻 0.1 度每瓦,比现有的散热能力也提升了 20%,因为碳化硅芯片本身的技术,以及在工艺上它采取了一个银烧结的新的工艺,所以这个在 ET7 上面要用的模块,是目前整个行业里面最顶级的、性能最优的模块(之一)。

问:电机加热是第二代,第一代电机可以使用吗?

毕路:从加热的功能上面来说,现在开发的 180kW 和 300kW,这个功能一旦开发完毕在 160kW 和 240kW 上面去用就非常简单,但在前面已经卖出去的车目前并没有这个计划(因为加热器还在),在后续的车型上面会导入。

洪文成:我们提到加热功能,比较难的还是要平衡 NVH,加热注入的电流跟你实际运行的电流是两种类型的,因为你在加热的时候不能额外产生一些扭矩,所以它不是一个正常的控制逻辑下的电流,所以在做加热的同时,还是要去考虑各种其他的扭矩,去考虑 NVH 的特性,不能因为加热大家觉得这个噪音好难受,这个情况下软件里面要做一些策略去平衡,去解决这些问题。

蔚来通过注入谐波解决电机加热噪音问题,图源:蔚来官方

我们通过软件的方法去抑制住这个噪音,这张对比图可以看到,横坐标是时间,当开启谐波注入,噪音就会小很多,如果关闭注入谐波,噪音就会出来。加热的时候通过谐波的控制来控制 NVH,既可以达到 4 千瓦的加热功率,同时在加热的同时也能抑制住它的噪音。

问:刚才提到芯片是一个,我想知道碳化硅的电驱系统国产化率是多少?成本上有没有优势?

曾澍湘:这个模块本身现在还是进口的,因为中国现在还不具备这样的产业链,最上级的衬底材料是 Cree,在韩国工厂做的晶圆,到马来西亚做的模块,然后再发到中国来,然后在我们的南京工厂进行压装,是这么一个工艺路径。现阶段都是进口,还是没有任何国产化的成分。

问:第二代电驱是否具备了 800V 高压电力的匹配?

曾澍湘:蔚来现有的平台都是在 400V 的架构,主要与整车和电池都有一系列的匹配,在现阶段蔚来的平台当中都是 400V 才够,后期上不上 800V 还是请大家看 NIODay 发布会。以后会有越来越多新的产品,我们在储备这方面的技术,这是不用质疑的,我们也看到 800V 的一些优势,对电机来说最大的就是绝缘的问题,这是很大的挑战。

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