電驅系統

解析新電驅：22,000rpm超高轉速，800V，自粘結，扁線油冷

第一電動大牛作者 NE時代 2022-08-02 10:58

2022年上半年，不少供應商和OEM陸續推出了新一代電機的樣機，或將蓄勢已久的電驅系統投入量產和應用。這些電驅都有哪些亮點？

日立新一代電機和逆變器

亮點：超高轉速，低NV，800V 雙面水冷

日立Astemo在2022年Hitachi Review中發布了轉速高達22,000rpm的新一代電機。

鑒于最小化e-Axle整體尺寸的最理想電機轉速在20,000至25,000rpm范圍內，日立Astemo 開發了一種小型高速電動機，最高轉速為22,000rpm。

日立Astemo是通過重新設計轉子來實現高轉速，主要方法一是優化隔磁橋的曲率半徑，減小應力集中來增加轉子芯的強度，一是磁極中心附近區域形成不對稱凹槽。這些是為了減少轉子和定子之間磁通密度中的較高諧波，這些諧波是振動和噪聲的來源。

對搭載新轉子的電機的電氣特性進行計算，表明其最大轉矩為155 Nm、最大輸出功率為120 kW。扭矩脈動（振動和噪聲的因素之一）估計最高值為4.5 Nm或更小。同樣，強度分析發現，在超速條件下（22,000 r/min ×1.2），最大主應力保持在材料的屈服應力范圍內。

同時，日立Astemo開發了一種載波移相控制技術，根據電機轉速提高開關頻率，保持轉矩紋波頻率；確保電流引起的轉矩紋波和電機固有模態引起的轉矩紋波具有相反的相位，實現低NV。當用于以19,500 rpm（f 1 =1,300 Hz）運行的高速電機時，該技術能夠將12次諧波處的振動減少53%，同時保持穩定的驅動性能，而不會產生低頻電流紋波。

另外，為了實現高效率，日立 Astemo 開發了一種具有高冷卻性能的功率模塊。自第一代逆變器以來，日立Astemo一直采用直接水冷方案，使用翅片底座來消除底座和翅片之間的導熱硅脂，從而降低熱阻。第三代及以后的逆變器采用雙面冷卻技術，進一步將熱阻降低到先前水平的50%。

過去，大多數電動汽車的系統電壓約為400 V，而目前的趨勢是800 V系統。日立Astemo開發了一種通過層壓結構實現的絕緣板，雖然絕緣板與引線框架和散熱翅片接觸，但這些部件連接時會形成微小的空氣間隙，因此其在層壓絕緣板中間增加了導電箔，可降低空氣間隙兩端的電壓，使其可用于800V系統，同時仍保持與以前相同的熱阻。

馬勒SCT驅動電機

亮點：一機兩用、高持續扭矩，集成冷卻油

馬勒新型SCT（superior continuous torque）電機體積小、重量輕、效率高，可根據客戶的需求定制，可無需使用稀土，可以長時間工作且性能高效。

馬勒選擇了永久勵磁電機，因為這種類型能夠做到更緊湊的設計，且無需將能量作為勵磁電流轉移到轉子上。這就使得電機更高效且無磨損。釹磁鐵是目前能夠制造的最強永磁體，用于在電機中產生磁場。然而，為更大程度擺脫原材料價格和地緣政治的影響，SCT電機也可設計成不使用磁鐵。憑借馬勒開發的獨特的非接觸式變壓器，體積略大的無磁款同樣可以做到無磨損高效運行。

SCT在特定轉速區間內尤其高效。盡管它的設計非常緊湊和輕巧，但持續輸出功率能保持在峰值輸出90%以上，使電動車即使在苛刻的條件下也能正常行駛，典型的場景比如卡車所面對的崎嶇山路、電動轎車的反復急加速等。目前市面上能從容應對這些場景的電機并不多。

馬勒全新電機通過使用創新的集成冷卻油，不僅更耐用，而且還能將產生的余熱用于車輛的整個系統。同時，新電機極其緊湊的設計在材料和重量成本方面具有優勢——更輕的電機在制造過程中需要更少的材料，并增加了商用車可能的凈負載。

長安七合一電驅

亮點：七合一，扁線，快速加熱

長安的超集電驅動系統是一套七合一系統，將整車控制器、高壓分線盒、電機控制器、直流變換器、OBC、電機、減速器“七合一”。

當前，市面上的多合一包括五合一、六合一和八合一，在電機、電控、減速器外再集成了OBC/DCDC/PDU/VCU/BMS。車企及供應商對多合一不斷探索的目的是減小動力總成系統的體積，提高效率，控制成本。

長安的超集七合一電驅系統最高效率達到了 95%，其中8 層扁線繞組、轉子雙V拓撲構型、低電阻導線，自適應控制算法、低阻力拓撲結構優化分別貢獻了0.9%、0.4%、0.1%、1.2%和1.3%。

另外，長安提出了“動力系統電效率”，由電驅系統凈輸出有用功除以電網消耗功率而得，判斷的是從電網獲取的電能到底有多少能轉化在電機輸出端，綜合考量動力系統的效率。長安稱 EPA 1 平臺的電效率可以做到 78%，高于行業平均的 70%-75%。

目前在超級電驅技術上，長安累計申請的專利數已經達到了163項，其中提出了全球首創的微核高頻脈沖加熱技術。該技術通過 IGBT 急速地開關產生正負快速切換的大電流，進而借助低溫下電池內阻大的特征，將低溫環境中的電池快速加熱，如電池在零下 30 攝氏度的環境下可以實現每分鐘上升 4 攝氏度，帶來低溫充電時間縮短 15% 和低溫環境下動力提升的優點。這套技術在冬天使用時可以進一步減少純電動車帶來的里程焦慮。

通用奧特能電驅

亮點：扁線、自粘、全油冷

凱迪拉克LYRIQ銳歌后驅車型采用的奧特能平臺的電驅系統，采用三合一電驅，峰值功率255kw，峰值扭矩440Nm，最大驅動電機系統效率可達96%。

驅動電機集合了當前的新技術熱點，如扁線繞組、自粘結鐵芯、全油冷冷卻。

電機扁線在定子槽內貼合更為緊密，與定子鐵芯齒部和軛部更好接觸，保持更高的熱傳導效率，進一步提升電機峰值和持續性能。

電機自粘鐵芯與傳統的鉚接方式相比更穩定，且減少渦電流的發生，減少高速運轉時的振動，進一步提升電機效率和NVH水平，提高效率和性能。

電機和減速箱全油冷，無需冷卻水套，采用內置油泵，可主動噴油進行潤滑與冷卻，提升了系統綜合效率，帶來更大的體積功率密度。

智能油溫管理模塊熱交換器，可以儲存變速箱油熱量，通過電機的廢熱利用提升系統綜合效率，在低溫啟動快速加熱驅動單元，常規工作模式下實現高效熱交換。

逆變器IGBT模塊采用的是雙面水冷，可以更好地散熱，從而提高功率密度。

馬瑞利全新800V碳化硅逆變器

亮點：800V，SiC

在德國巴登-巴登舉行的國際 VDI 大會“Dritev”（車輛動力傳動系統電氣化），馬瑞利推出了全新開發的、完整的800V碳化硅 (SiC) 逆變器平臺。

新型 800V逆變器平臺具有優化的散熱結構，這得益于創新的結構和冷卻通道設計，大大降低了碳化硅組件本身與冷卻液之間的熱阻。這是大功率應用中的一個關鍵點，其中功率模塊的散熱非常重要。

威睿電動200kW電驅

亮點：400V SiC，扁線

極氪威睿200kW SiC電驅動總成在今年6月正式批產下線（SOP）。該款總成是基于吉利浩瀚架構打造的首款SiC電驅產品，由威睿電動汽車技術有限公司全新自主研發及生產制造。其中的核心SiC模塊則是由本土廠商芯聚能提供。

據威睿該項目總工劉波介紹，由于SiC模塊本身損耗低的特點，電驅系統在保持了之前IGBT版本電驅驅動系統高效、緊湊、功率及扭矩密度大、靜謐等各項優勢的前提下，進一步提升了系統效率，使得整車續航里程提升約3%~5%左右。

威睿電驅研發總負責人阮鷗表示，該總成作為威睿400V硅基IGBT 200kW電驅平臺EDS1量產半年后的首款量產的SiC產品，通過了吉利汽車集團質量控制體系的認可，后續將陸續搭載相關車型，與此同時，下一代800V 平臺的多款產品將在現有開發經驗的加持下快速推進。

據了解，該電驅系統采用的SiC模塊是由本土廠商芯聚能自主研發生產。SiC模塊具備損耗低，耐壓高及運行頻率高的特點，能夠幫助提升系統效率，本次搭載在威睿200kW SiC電驅動總成的產品通過器件級可靠性AQG324的測試要求，進而通過控制器，總成及整車級環境和可靠性耐久試驗，論證了產品及系統的可靠性。

電機上，威睿電驅采用扁線H-pin永磁同步電機，水冷方式，定子直徑220mm，電機最高效率97.86%，效率大于85%面積區占93%。

東風iD2電驅

亮點：扁線，多個東風“首次”

6月20日，由智新科技與嵐圖汽車高效聯動協同研發的iD2項目電驅動總成在智新科技電驅動工廠下線。產品將首先搭載在嵐圖汽車上。

iD2項目推出了兩款高功率電驅，分別為峰值功率為160kW的iD2-160和峰值功率為200kW的iD2-200。

據了解，iD2項目電驅動總成是智新科技第一個全新自主開發的電驅平臺產品。該項目歷時兩年，擁有69項專利發明，累計完成10萬小時超長耐久試驗，并創造了多項東風內部的第一：第一次采用深度集成一體化設計技術；第一次采用8層繞組扁線技術；第一次搭載自主S3+功率模塊（IGBT）；第一次自主開發轉速超過16000rpm的超靜音減速箱產品。

上汽星云綠芯電驅

亮點：8層扁線，油冷，兼容400V和800V電壓平臺

上汽純電專屬系統化平臺星云平臺的核心之一——綠芯”電驅動系統的可覆蓋150-600kW（含雙電驅系統的四驅）。

“綠芯”電驅系統平臺化兼容400V和800V兩個電壓平臺。400V電壓平臺上，150kW、180kW、250kW的A、B、C三根電軸都能隨意搭配或者單獨使用。800V電壓平臺上，A、B、C軸的輸出功率分別達200kW、350kW和400kW。