為什麼蔚來要自研 ET7 的電驅動系統?
10 月 19 日,蔚來在其南京 XPT 電驅動工廠召開了以蔚來第二代電驅動系統為主題的講座。
講座的核心包括蔚來新的組合
前 180 kW 永磁 + 後 300 kW 感應電機
、首次應用的
SiC 碳化矽功率模組
,以及蔚來在使用者體驗方面的一些新嘗試,例如
電機加熱
、
NVH 軟硬體最佳化
,等等。
值得一提的是,蔚來的第二代電驅動系統開發始於蔚來史上財務最為緊張的 2019 年年底。這最終也不可避免地影響了第二代電驅動系統、蔚來 ET7 乃至 XPT 的開發走向。
我們一起來看一下。
全棧軟硬體自研的自由
先來簡單介紹一些蔚來第二代電驅動系統的成績單。
最直觀的當然是賬面資料的提升。蔚來 ET7 前永磁電機 180 kW,後感應電機 300 kW,放眼全球範圍內的純電轎車,ET7 的綜合性能都是頭部陣營的。
先從 300 kW 說起 ,在即將/已量產的高效能電機中,
300 kW 及以上的汽車電機只存在於 4 個品牌:Lucid Motors、保時捷、特斯拉和蔚來
。
Lucid Air 後電機:493 kW
Model S Raven 後電機:>420 kW
Taycan Turbo S 後電機:335 kW
ET7 後電機:300 kW
高效能一直是蔚來的品牌基因的一部分
。實際上 2018 年 6 月交付的 ES8,搭載的就已經是 240 kW 的、彼時最高效能的國產電機,三年後,ET7 又把這層天花板往上捅了捅,躋身 3 秒俱樂部,百公里加速 3。9 s,是蔚來旗下加速最快的車型。
當然,更高的效能也帶來了很多的新問題。例如,在其他條件不變的前提下,更高的效能往往意味著更大的噪音
和振動
,也就是更差的 NVH。
蔚來從軟體和硬體兩個維度入手,嘗試去解決這個問題。例如,蔚來開發了
迭代最佳化的諧波抑制演算法,對應諧波電壓進行補償
,將電驅動系統的整體噪音降低了 5-15 dB。
此外,蔚來透過
非均勻氣隙均衡電磁徑向力、高正旋氣隙磁密最佳化扭矩波動、微米級精加工齒形齒向
,進一步優化了 ET7 的 NVH 表現。
不用懷疑,上面這段不是貓跑過了鍵盤,這只是一些專業級術語,代表著蔚來在電驅動方面的硬體工程能力。
再來說前永磁後感應這個組合。設計邏輯簡單清晰:永磁電機更省電,對應日常通勤;感應電機爆發力強,對應激烈駕駛。
但到目前為止,
蔚來是為數不多的會在全驅車型上同時搭載永磁和感應電機的品牌,最多再加一個特斯拉
。
這一點要歸功於蔚來汽車創始人李斌自創立伊始就堅持的自研策略。自研幫助蔚來獲得了更大的選擇空間。更直白地說,「如果市面上沒有符合需求的電機,那就自己造一臺」。所以,當蔚來需要永磁感應組合的時候,他們會選擇直接造一臺新的。
而尚未建立起體系化電機研發能力的跨國公司們,不得不採用供應商的雙感應或雙永磁的全驅方案。
自研的另一個優勢是,以體系或全域性的視角來呼叫每一個零部件,以實現效率的最優解。蔚來基於 ET7 的兩臺電機,做了一個驅動車輛行駛之外的新嘗試:電機產生熱量以加熱電池。
將電機作為一個發熱功率件的思路在特斯拉 Model 3 上首次量產。得益於自研能力,蔚來可以高效率地跟進,研發了共 6 個動靜態加熱的檔位、最高 4 kW 的加熱功率,以最佳化電池的低溫表現。
考慮到蔚來剛剛才釋出了其「三元鐵鋰」電池,低溫工況下以四角的三元電池驅動電機發熱,熱量溫暖中央的磷酸鐵鋰電池,不失為一種精巧又保證使用者體驗的工程方案。
蔚來還做了更多的工作。
在 ET7 的前橋位置,蔚來量產了 SiC 碳化矽功率模組
。SiC 於 2017 年在特斯拉 Model 3 上首次量產,2020 年,比亞迪漢成為第二款搭載 SiC 的車型。
然而無論是已經上市的豪華品牌旗下的保時捷 Taycan、奧迪 e-tron,還是即將投產的賓士 EQS、寶馬 iX,均未搭載 SiC。
對比前代技術,
禁頻寬度
、熱導率、熔點、電子速度、擊穿場強
,SiC 在幾乎所有指標上都實現了超越。但為什麼跨國車企無動於衷?因為還有產業鏈成熟度、良率以及最重要的,成本因素。
蔚來方面的資料顯示,得益於 SiC 電機的上車,
ET7 的電控系統綜合損耗降低了 4% - 6%,主驅電機在 CLTC 工況下效率 ≥ 91.5%
。作為對比,IGBT 電控系統下的效率大約在 88% - 89% 之間。
以上就是蔚來基於第二代電驅動系統所做的全部工作,更高的效能和效率、更好的 NVH、全新的電機加熱方案,這所有的共同點是:
無不依賴自研軟硬體工程的協同最佳化
。
自研,為什麼不呢?
聊完了技術,我們來聊聊更上層的部分:自研策略本身。
一直以來,李斌習慣在各個場合主動談起蔚來持續投入的自研策略。但另一方面,外界對蔚來的自研策略導致的財務壓力也一直頗有微詞。
創業公司應該自研電驅動系統嗎?從蔚來身上,我們可以給出完全肯定的答案:是的。
首先,
自研為蔚來創造了巨大的差異化優勢
,這種優勢直到今天仍在延續。
比如,蔚來由此成為中國首個量產三合一電驅產品的品牌、首個量產扁線電機的品牌。截至目前,蔚來形成了 32 萬臺/年的電機產能,可以同步支援 100 - 200 kW 永磁、240 kW - 300 kW 的感應電機產品。
此外,蔚來和特斯拉是全球唯二的車企內部自主完成電機裝配、電機繞線及工藝控制器生產的車企。
在推動前沿技術的量產中,自研的主動性尤其淋漓。
蔚來電驅動高階副總裁曾澍湘介紹,2019 年下半年,蔚來以有限的資金啟動了 180 kW 電機的研發,但囿於財務壓力,
直到 2020 年 Q2,蔚來才開始大幅加速包括 SiC 在內的其他部件的研發
。
在 2020 年 7 月,蔚來和幾乎全球範圍內的 SiC 晶片企業都做了交流評估,超常規加班兩個月,最終敲定了安森美。
ET7
的
SiC 最上層的襯底材料在韓國安森美工廠做晶圓,在馬來西亞做模組,最後在蔚來南京 XPT 工廠做壓裝。
透過自研,
蔚來比除特斯拉和比亞迪外的大多數競爭對手快 6 - 12 個月量產了 SiC 控制器
,這是一個關鍵的差異化優勢。
事實上,不僅僅是第二代電機,蔚來 ET7 本身的研發,也受限於資金壓力,經歷了先減速後加速的研發歷程。
自 1 月 9 日釋出後,為了追回進度,趕上 2022 年第一季度 SOP 的節點,蔚來 ET7 在今年 8 月首次去紐西蘭做了高寒測試,隨後又在海南三亞和川藏線分別做了高溫和高原測試。
那麼,蔚來的財務壓力是電驅動系統自研導致的嗎?答案是否定的。
據曾澍湘介紹,
從 2015 年至今,蔚來 XPT 累計的研發投入為 2.5 億人民幣
(不含研發薪酬和場地成本),包括車型匹配與開發驗證相關的測試外包約 1。3 億、試驗檯架裝置約 9600 萬、以及近 3000 萬的各類軟體工具費用。
作為對比,李斌在 2021 年在包括財報會議的多個場合強調,
2021 年蔚來計劃花掉 50 億人民幣投入研發
。
如此對比來看,這累計的 2。5 億研發投入即使是在蔚來沒有營收的 2018 年 6 月前,也只能算「燒」了一點點的錢。
從全球來看,蔚來 XPT 已經很好,但依然不夠好。我們必須對 XPT 寄予更高的期望,希望 XPT 接下來,能早日做出更多將定語「中國市場」摘掉的技術突破。
至於那些真正主流的、尚未建立起體系化電機研發能力的車企們,你們要加速了。