“超能力材质”碳化硅首次应用 解析蔚来ET7电驱系统

作者&投稿:扶若 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 电驱系统作为电动汽车的核心部件,其性能对于车辆的整体表现至关重要。在智能电动汽车竞争日益激烈的今天,想要在市场中脱颖而出,必须拥有高性能、长续航的电驱系统。因此,众多有实力的电动车企业选择自主研发三电系统,其中,国内新势力车企的领导者蔚来便是其中之一。从超级跑车EP9到量产车型ES8、ES6、EC6,蔚来的产品在性能上一直表现出色。蔚来能在竞争激烈的市场中站稳脚跟,除了其卓越的服务体系外,核心技术的支撑也起到了关键作用。在2022年第一季度,蔚来即将交付首款轿跑车ET7,这款车是首款搭载蔚来第二代电驱系统的量产车型。我们参观了位于南京的蔚来先进制造技术中心(XPT),了解了ET7所搭载的第二代电驱系统。
蔚来ET7搭载的前轴180kW永磁同步电机和后轴300kW异步感应电机共同构成了第二代电驱系统的电机部分。从ET7开始,蔚来的后续车型也将搭载这一电驱系统。与蔚来此前的电驱系统相比,第二代电驱系统的电机部分进行了升级:永磁同步电机从160kW升级到180kW,异步感应电机从240kW升级到300kW。为了确保旗下车型的电驱系统具有良好的兼容性,第二代电驱系统在壳体规格上与第一代系统保持一致,以便后续车型升级使用。值得一提的是,蔚来是少数同时具备异步感应电机和永磁同步电机研发、生产、制造能力的企业。
碳化硅是一种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。在第二代电驱系统中,碳化硅材料主要应用于主驱,即180kW的永磁同步电机。碳化硅的应用可以提高电驱系统的效率和功率密度,从而提升电动汽车的续航能力。在ET7上,180kW永磁同步电机碳化硅模块的应用,使得电控系统的综合损耗降低了4%~6%,显著改善了在城市工况下的功耗表现。具体来看,碳化硅材料的应用带来了以下几个优势:1.更耐高温,同等体积下最大电流能力提升30%以上;2.适合更宽电压范围工作,扩展兼容性更好;3.开关速度更快,开关时的功率损耗更小;4.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,实现更快的开关速度;5.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提升系统功率5%~10%;6.主驱电机CLTC工况效率≧91.5%。
这三项技术的应用,使得第二代电驱系统的性能得到了全面提升。从性能参数来看,ET7上的第二代电驱系统综合峰值功率达到480kW,相比上代系统提升了20%;综合峰值扭矩为850N·m,相比上代系统提升了23%。这使得ET7的百公里加速时间只需3.9秒。系统功率和扭矩的提升主要通过以下三个技术路径实现:1.优化电磁电机方案;2.优化减速器速比;3.精准预估模块寿命。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,以提升电机功率;减速器速比从9.57调整至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提升,并优化了电机电磁方案,提升了电机输出力矩。
在NVH(噪声、振动与舒适性)方面,180kW的前轴主驱电机在ET7上实现了更好的表现。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简洞磁密、齿轴结构优化设计和控制器谐波注入与控制策略的优化,ET7在城市工况下的噪音得到了进一步降低。此外,第二代电驱系统上的电机加热电池功能,可以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,在低温下获得更好的性能和续航表现。通过软件谐波控制算法,这项功能产生的额外噪音得到了消除。
总结来说,蔚来ET7上首次应用的二代电驱系统,主要实现了碳化硅的量产。这一系统将于2022年第一季度开始交付,蔚来也因此成为了行业内实现这一目标的企业之一。碳化硅的应用有效提升了电驱系统的各项指标,确保了蔚来最新的三电系统保持较强的技术竞争力。然而,碳化硅的原材料和技术研发都存在一定的风险,尤其是核心模块目前仍依赖进口。蔚来基于对碳化硅长期的看好,与供应商签订了长期合作协议,保证了优先供货。目前来看,这一技术路线的潜在问题得到了较好的解决,我们也期待早日体验到ET7的实际性能表现。


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东胜区13999152182: 纳米碳化硅的应用? -
赖昨尤尼: 1.制造结构器件:如冶金,化工,机械,航天及能源等行业中使用的滑动轴承,液体燃料喷嘴,坩埚,大功率高频率模具,半导体元器件等.2.金属及其它材料表面处理: 刀具,模具,耐热涂层,散热表面涂层,防腐涂层及吸波涂层等.3.复合材料: 制备金属基,陶瓷基,高分子基复合材料.

东胜区13999152182: 碳化硅的应用领域 -
赖昨尤尼: 应用范围碳化硅主要有四大应用领域,即:功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料.碳化硅粗料已能大量供应,不能算高新技术产品,而技术含量极高 的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济. ⑴作为磨料,可用来做磨具,...

东胜区13999152182: 什么是碳化硅?碳化硅的用途有哪些?
赖昨尤尼: 碳化硅(又名:碳硅石、金钢砂或耐火砂),化学简式:SiC,是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成的一种耐火材料.碳化硅主要有四大应用领域,即:功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料.碳化硅粗料...

东胜区13999152182: 碳化硅用途
赖昨尤尼: (1)作为磨料,可用来做磨具,如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等.(2)作为冶金脱氧剂和耐高温材料.碳化硅主要有四大应用领域,即: 功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料.目前碳化硅粗料已能大量供应, 不能算高新技术产品,而技术含量极高 的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济.(3)高纯度的单晶,可用于制造半导体、制造碳化硅纤维.用于3—12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割.太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料.

东胜区13999152182: 碳化硅的用途 -
赖昨尤尼: 碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,除作磨料用外,还有很多其他用途,例如:以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其耐磨性而延长使用寿命1~2倍;用以制成的高级耐火材料,...

东胜区13999152182: 碳化硅的用途? -
赖昨尤尼: 碳化硅主要用于功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料.碳化硅粗料已能大量供应,不能算高新技术产品,而技术含量极高的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济. ⑴作为磨料,可用来做磨具,如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等. ⑵作为冶金脱氧剂和耐高温材料. ⑶高纯度的单晶,可用于制造半导体、制造碳化硅纤维. 主要用途:用于3—12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割.太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料. 碳化硅用途广泛,越来越来的新市场正待开发;以线切割为代表的新型领域,正引领碳化硅行业换代升级;随着国际和中国经济形势的好转,碳化硅行业也会迎来一定的发展机会,需要注意的是国家对环境的管控将会更加严厉.

东胜区13999152182: 碳化硅每种特点的应用都取得了什么效果?
赖昨尤尼: 高硬度和高强度的利用碳化硅的硬度ZUI高可以达到2800kg/mm2,抗压强度高达2900MPa,是目前可以应用在实际工程中硬度ZUI好的材料,其硬度比碳化钨高50%.碳化硅可以做成不使用任何浸渍体的密封体,因此即便在极端高温和高压的条件下,也具有CHAO强的耐磨性和完全的不渗透性,允许介质高速通过,且热交换率高.而且高硬度意味着在高纯应用中不会污染介质.在有色冶金行业的燃烧炉中,碳化硅可以作为喷嘴材料,克服传统金属材料高温条件下硬度较差、容易变形、耐磨性差的问题.

东胜区13999152182: 碳化硅有什么用途,一般用在哪些地方? -
赖昨尤尼: 碳化硅主要有四大应用领域,即:功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料.碳化硅粗料已能大量供应,不能算高新技术产品,而技术含量极高 的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济.⑴作为磨料,可用来做磨具,如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等.⑵作为冶金脱氧剂和耐高温材料.⑶高纯度的单晶,可用于制造半导体、制造碳化硅纤维.主要用在:用于3—12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割.太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料.用于半导体、避雷针、电路元件、高温应用、紫外光侦检器、结构材料、天文、碟刹、离合器、柴油微粒滤清器、细丝高温计、陶瓷薄膜、裁切工具、加热元件、核燃料、珠宝、钢、护具、触媒担体等领域.

东胜区13999152182: 碳化硅材料在工业生产中有什么用途?
赖昨尤尼: 电工用途在电工方面,碳化硅主要是用作加热元件、电阻、二极管、晶体管和热敏器件.碳化硅加热元件常见的是碳硅棒,它适用于1100~1600℃工作的各种电炉,低于1100℃时用镍铬丝元件是更经济的,而高于1600℃时,碳化硅就很容易氧化了.各式避雷器阀片是碳化硅非线性电阻体中zui常见的产品.它应用的是含铝的专门冶炼的黑色碳化硅.随着集微电子技术和精密机械加工技术有点于一体的微机电系统(MEMS)的出现和它们被日益广泛地应用,SiC作为高温半导体材料,同时拥有良好的机械性能和电性能,在这一领域也有望得到应用.如可以制成各种耐高温气体传感器、压力传感器等.

东胜区13999152182: 碳化硅的主要用途
赖昨尤尼: (1.)主要特点:碳化硅磨料堆积密度高,研磨能力强,硬度高,切削能力强,粒度分布集中并且均匀;具有耐高温,强度大,导热性能良好,抗冲击,作高温间接加热材料 . (2.)适应范围:碳化硅磨料广泛用在多种行业,玉器宝石抛光,玻璃,...

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