XPT蔚来驱动科技电驱动系统技术及现状分析

XPT蔚来驱动科技电驱动系统技术及现状分析引言随着国家对环保的重视以及能源使用的长期规划政策影响，新能源汽车作为未来产业发展之势势不可挡。2020年初，工业和信息化部部长苗圩曾在中国电动汽车百人会论坛上表示，2019年我国新能源汽车产销量均超过120万辆，市场保有量和增量双双位居世界第一，新能源汽车长期向好的发展态势没有改变。这也无不证明，新能源汽车今后，将加速发展。而决定新能源汽车能否在未来取代传统燃油车的关键之一，是新能源汽车的“心脏部件”——电驱动系统。电驱动技术作为衡量新能源企业技术实力的重要指标，具备较大的研发和工艺难度，但仍有一部分行业头部企业迎难而上，已经具备较为完善的问题解决方案，XPT蔚来驱动科技就是其中翘楚。基于此，本文对蔚来驱动科技EDS电驱动系统的产品特性及技术原理进行了探究，并对新能源电驱动现状进行总结，从而为行业技术的发展提供一些方向。1蔚来驱动科技电驱动系统技术分析1.1电驱动系统与传统能源汽车不同，电动汽车的核心是三电术，即电动机、电池和电控技术。其中电驱动系统，是能量转化的中枢，它的主要作用，是将电池组中的电能转化成驱动电动汽车前进所需的机械能。电驱动系统技术是新能源汽车技术的一个重要方面，当下，电驱动的作用逐渐凸显，想要拥有卓越的加速性能，就离不开电驱动系统。观XPT打造的智能化电动力平台，它提供了更环保、更高效、更安全的解决方案，一体化的EDS电驱动系统，集成高性能电机、齿轮箱和电机控制器，能够给用户带来极速与强劲合而为一的动力感受。1.2电动机1.2.1永磁电机电机的分类有多种，目前，国际上电动汽车驱动电机最为常见的，是永磁电机和感应电机。由于永磁电机具有效率高、功率密度高、功率因数大等优点，其电动机的形状和尺寸可以灵活多变，越来越多的电动汽车趋向于采用永磁电机驱动系统。XPT160kWPMEDS电驱动系统就搭载了高效率的永磁同步电机，这代表了同结构下电机尺寸可以灵活变化，底盘的动力布局也就拥有了更多的空间，另外，XPT160kWPMEDS电驱动系统电能转化效率高达96.7%，其效率值为业内领先。1.2.2感应电机感应电机与永磁电机一样，同属于交流电动机，具有可靠性高、坚固性好、控制操作性能好、控制器成本高等优点。但与永磁同步电机相比，异步感应电机的转速范围更广，能够在很大范围内实现高效工作，车辆速度越高越稳定，效率发挥越好。另外，由于铜的电导率比铝更高，有些异步感应电机用铜代替铝，使得效率进一步提升。来看XPT，其240kWIMEDS电驱动系统就搭载了异步铜转子感应电机（见图一），这样的搭配，即使面对高速运转的情况，也能实现稳定而强劲的动力输出。图一：异步铜转子感应电机1.2.3电机性能要求汽车行驶的特点是频繁启动、加速、减速和停车等等。为了满足这些需要，电机需要做到高电压、高转速、小体积，还应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能。同时，电机需要有4~5倍的过载，电气系统、控制系统的安全性能达到有关标准和规定，能在恶劣条件下可靠的工作。XPT160kWPMEDS电驱动系统拥有着160kW的高功率、305N·m的大扭矩和15000r/m的高转速；240kWIMEDS电驱动系统则拥有240kW高功率、420N·m大扭矩、15000r/m高转速，同时，在产出前，电驱动系统都要面对一系列测试，来满足各种复杂需求。可以说，其性能完全迎合了汽车在不同场景和工况下的行驶特点。1.3电机控制器1.3.1双三相拓扑架构逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。而双三相拓扑，则是两个三相全桥逆变器拓扑结构，单个三相拓扑架构容易造成功率器件运行不稳定，而两个就能很好的解决这个问题。XPT240kWIMEDS电驱动系统特有的双三相拓扑架构，将两块逆变功率模块并联，使得峰值输出翻倍，安全性和可靠性都得到了提升，还可对输出扭矩精准控制，不失为一种绝佳的优化方案。1.3.2IGBT所谓的IGBT，就是绝缘栅双极型晶体管，是能量转换与传输的核心器件，动力电子装置的“CPU”。IGBT的工作原理，是通过调节通与断来调节输出电能的形式，从而驱动电机，进而驱动车辆。采用IGBT进行功率变换的好处，在于能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点。XPT240kWIMEDS电驱动系统的PEU电机控制器，就搭载了核心IGBT功能模块，这就意味着其用电效率更高，并且更加节能环保，符合未来的发展。1.4电驱系统集成化电驱系统集成化是现今电驱行业的一个发展趋势，简单来说，就是对电驱系统进行瘦身，从而达到成本降低、功能优化、性能提升的目的（见图二）。集成化大大减少了电驱动系统的零部件数量，装配也变得更简单，还提升了产品的各项性能，助力整车实现轻量化。实现电驱动技术集成化的方案有很多，“三合一”就是其中一种，即“电机+变速箱+电机控制器”。XPT160kWPMEDS电驱动系统就一直专注于集成化发展，在仅仅34L的空间里，把高效率永磁同步电机、轻量化齿轮箱、PEU电机控制器放在了一起，其设计高度模块化，可正向或反向装配，可以采用整车前驱、后驱及四驱等不同驱动配置方式，更能够与不同类型、不同功率的电驱动系统进行组合，逐步将集成化做到极致。图二：电驱系统集成化的优势2新能源电驱动现状2.1新能源汽车行业现状从数据来看，2016年，中国电动汽车市场就超过了100万辆，占世界的50%以上，这一数据到了2018年，达到了210万辆，占整个乘用车市场2.2%。而到了2019年，中国汽车销量为2576.9万辆，电车销量在稳步提升。从政策与环境来看，新能源汽车的未来十分明朗。一方面，受国家政策的支持和引导，中国新能源汽车的保有量和产销量都在快速增长。其次，传统燃油汽车产生的环境与资源问题日益突出，各国相继出台严厉措施限制燃油车，新能源汽车在缓解石油短缺压力、减少汽车尾气排放，推动汽车制造业转型升级和交通运输业可持续发展方面都发挥着重要作用，这也说明新能源汽车未来也将会是发展大势。2.2电驱动系统产业现状随着新能源电车销量的提升，电驱动系统也成为人们重点关注的对象。2020年，受疫情影响，2月驱动电机装机量大幅下滑，但3月开始就逐渐回暖。从发展趋势来看，驱动电机配套依然以乘用车市场、永磁同步电机为主，永磁同步电机占比达到了98%~99%。近年来，电驱动生产制造企业增多，许多自主品牌走向市场，呈现一派“百家争鸣”的局面。目前，中国电机电控生产市场相对来说还是比较集中，从2020年上半年电机电控企业排名来看（见图三），特斯拉，比亚迪，蔚然动力（XPT），博格华纳，汇川技术等占据了大部分的市场份额，行业竞争也十分激烈。图三：2020年上半年电机电控企业排名2.3国内外技术对比一直以来，国内外电车行业都有一定的差距，但这种差距正在不断缩小。2012年，美国电动汽车销量是中国的4倍，中国在国际电动汽车市场面前只是一个配角；而到了2016年，中国电动汽车的销量成为了美国的2倍，占全球的40%。2019年，美国电动汽车市场下降3.2万辆，市场份额从2.1%降到1.9%，中国汽车销量也有一定程度的下降，但电动汽车的市场份额从4.5%上升到了4.7%。可见，中国对电动汽车的需求正在不断激增，正逐渐与国际市场同步。在电驱动技术上，经过3个五年计划的科技攻关，中国已经初步掌握了新能源汽车领域的电驱动技术，实现了从混合动力向纯电驱动的转型。电机驱动系统作为关键零部件，也取得了重大进展实现了电机与变速器在机械、电磁、热的高度一体化设计与应用。中国的电驱动系统正在一步步解决一项项难题，与国外的差距也在不断缩小。3结语在良好的政策环境下，未来新能源汽车将成为大势所趋，其电驱动技术，也将逐渐与国际同步。以蔚来驱动科技为首的智能动力解决方案的科技公司，也将逐渐展现其先进的电驱动技术，走向更大、更宽阔的国际舞台。