深度拨动开关解析电动汽车电驱动系统的核心技术

天空飘来六个字

　　
　　拨动开关电驱系统主要包含电机、电机控制单元、减速器三部分：
　　多数时候，用户需求决定了产品技术的演进方向。
　　人们对动力单元的核心需求无外乎是：
　　①响应要快，动力要猛；
　　②效率要高，能耗要省；
　　③故障率低，皮实耐用，稳定可靠。
　　更多的潜在需求在于：
　　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。
　　1、恒温器电机动力目前已经够用，压榨潜力和必要性不大
　　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，隔音耳罩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。
　　当然，对于少数追求绝对动力加速的性能电车，如特斯拉ModelS Plaid、Lucid Air sapphire、悍马EV、保时捷TaycanTurboS等车型。
　　这里面有一些新的提升动力的关键技术：
　　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，进一步提高电机功率和功率密度。
　　近几年也越来越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。
　　也有通过智能算法优化电机动力输出，来实现更好的动力、能耗、操控稳定的。
　　个人觉得认为上面的技术都算是电驱核心技术！
　　2、电机能效已接近瓶颈，提升能效需要指望碳化硅的应用
　　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。
　　△ 某电机能效MAP图
　　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。
　　也就是用SiC碳化硅模块替代目前主流的IGBT模块！
　　△ 碳化硅材料优点
　　碳化硅SiC MOSFET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。
　　△ 碳化硅优势原理解析
　　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，可以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，还可以应用到高压充电桩、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！