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浅谈电驱系统的演进路线及最核心技术

时间: 2024-01-20 04:58:00 |   作者: 产品/永乐国际注册地址

①集成度足够高,给车内及前后备箱腾更多空间;②成本合理(最终会反映到车价上);③高转速时不要啸叫

产品特性

  ①集成度足够高,给车内及前后备箱腾更多空间;②成本合理(最终会反映到车价上);③高转速时不要啸叫吵人;

  下图汇总了电车动力单元的核心要素,其实电驱系统的技术和进化都是围绕着这几个方面展开的。

  在电驱最重要的“动力”属性上,目前大多数的电车都存在动力过剩现象,以36w+的特斯拉Model3P 为例,加速可以秒掉200w左右的性能油车,3w的宏光MiniEV起步提速甚至要比很多油车要直接。

  也就是说,电机动力在目前在多数电车上已经够用,传统油车的大马力溢价,在电车上已经变得不值钱。上图列出的高功率密度电机,给人的感觉就是电车马力跟白给似的...

  车企与其在现有绰绰有余的电机功率上,再花大成本研发新的动力品台,提高动力参数,倒不如把成本分摊到其他用户更能感知的地方。

  如扁平绕组线圈、端部换位提高槽满率、优化转子结构等方法提高磁满率,进一步提升电机功率和功率密度。

  近几年也慢慢变得多车型搭载直瀑式油冷电机,让电机冷却降温更高效,帮助功率输出连续不衰减。

  基于第1部分,电机动力对多数用户已经够用甚至过剩的前提,下图是某电机能效Map图,可以清楚看到,在多数日常使用转速区间内,电机的能效都是在90%以上的。

  而且目前多数新能源车型搭载的电机最佳能效在90%~95%,甚至部分高效电机达到了96%,此时想要在现有基础上继续提升电机能效,付出的成本将是倍数级增加,对于车企和用户都不那么太划算。

  于是提高电机控制单元中的主逆变器能效,成为提升整个电驱系统能效的新方向。

  碳化硅SiCMOSFET的优点有很多,体积小利于封装和集成、开关/导通响应快且损耗更小、耐压值高(是硅基的10倍)、导热率高利于散热,及更高的功率密度等。

  最重要的是使用SiC碳化硅模块的电机控制单元,相比IGBT模块方案,能轻松实现从电池到电机路径,约5%的效率提升,也就是能给整车省去约5%的能耗。

  相比车企多用5%续航所对应的电池成本,还徒增车重带来的负面影响,即便是当前成本相比IGBT更高的碳化硅模块,也是最好的选择!

  另外相比IGBT,碳化硅更耐高压的优势(千伏以上),更适用于后续更多新能源车型将要搭载的800v电气架构,不止用在主逆变器上,还能应用到高压充电桩、高压电池Pack、OBC充电机、DC-DC转换器上,将有更大的用武之地,能给整车能效和充电体验带来进一步提升!

  这里要特别表扬下国产品牌比亚迪,BYD是全球唯一实现碳化硅器件自研自产的车企!

  3、集成化大有可为,已是大势所趋,跨系统整合能力会是最核心的技术竞争力,用户价值更高!

  上面主要谈的是电驱系统单个零部件的升级和优化,电驱系统零部件的多合一大集成目前已是行业大势所趋!

  大大节省体积和减重、降低整体BOM成本、提高一体化装配效率、提高电驱系统整体功率密度等...

  对于用户的价值在于,小体积省去更多Layout空间,能得到更大的车内空间和前后备箱容积;减轻重量意味着相同电量能跑更长的续航能力;同时BOM降本也间接降低了用户的购买成本。

  15~17年的分体式三大件→18~20年三合一成为主流→21~现在的多合一大集成阶段。

  虽然多合一只是多系统零部件的组合集成,但跨部件、跨领域的系统集成,是非常考验技术和工程能力的,目前只有为数不多有积淀的大厂能够做到。

  相比于电机功率提升和能效优化,多合一大集成的所带来的综合收益会越来越明显,是当之无愧的新能源汽车电驱系统最重要的核心技术之一!

  正如文中所看到的,中国新能源汽车换道超车在近5年内,无论在电池领域 、电驱领域、以及核心零部件、及核心技术领域,其实已经走在世界前列,成效显著,令人振奋!

  就电驱系统领域而言,国外车企中特斯拉和Lucid在这样的领域相对领先,TIre1中博世、大陆、博格华纳、采埃孚等有很多产品和布局,但我们国内有如比亚迪、华为、精进、蔚来XPT等企业也同样掌握诸多Knowhow,甚至还领先半个身位。

  国内日渐成熟完善的新能源汽车配套生态,将会成为国产新能源汽车崛起,领先全球的重要推力。

  可以预见的是,随着新能源汽车渗透率的逐步的提升,国产新能源车将不断替代动作缓慢的合资/外资品牌,同时打破合外资品牌的溢价,抢占到更多市场占有率!

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