电驱系统

解析新电驱：22,000rpm超高转速，800V，自粘结，扁线油冷

第一电动大牛作者 NE时代 2022-08-02 10:58

2022年上半年，不少供应商和OEM陆续推出了新一代电机的样机，或将蓄势已久的电驱系统投入量产和应用。这些电驱都有哪些亮点？

日立新一代电机和逆变器

亮点：超高转速，低NV，800V 双面水冷

日立Astemo在2022年Hitachi Review中发布了转速高达22,000rpm的新一代电机。

鉴于最小化e-Axle整体尺寸的最理想电机转速在20,000至25,000rpm范围内，日立Astemo 开发了一种小型高速电动机，最高转速为22,000rpm。

日立Astemo是通过重新设计转子来实现高转速，主要方法一是优化隔磁桥的曲率半径，减小应力集中来增加转子芯的强度，一是磁极中心附近区域形成不对称凹槽。这些是为了减少转子和定子之间磁通密度中的较高谐波，这些谐波是振动和噪声的来源。

对搭载新转子的电机的电气特性进行计算，表明其最大转矩为155 Nm、最大输出功率为120 kW。扭矩脉动（振动和噪声的因素之一）估计最高值为4.5 Nm或更小。同样，强度分析发现，在超速条件下（22,000 r/min ×1.2），最大主应力保持在材料的屈服应力范围内。

同时，日立Astemo开发了一种载波移相控制技术，根据电机转速提高开关频率，保持转矩纹波频率；确保电流引起的转矩纹波和电机固有模态引起的转矩纹波具有相反的相位，实现低NV。当用于以19,500 rpm（f 1 =1,300 Hz）运行的高速电机时，该技术能够将12次谐波处的振动减少53%，同时保持稳定的驱动性能，而不会产生低频电流纹波。

另外，为了实现高效率，日立 Astemo 开发了一种具有高冷却性能的功率模块。自第一代逆变器以来，日立Astemo一直采用直接水冷方案，使用翅片底座来消除底座和翅片之间的导热硅脂，从而降低热阻。第三代及以后的逆变器采用双面冷却技术，进一步将热阻降低到先前水平的50%。

过去，大多数电动汽车的系统电压约为400 V，而目前的趋势是800 V系统。日立Astemo开发了一种通过层压结构实现的绝缘板，虽然绝缘板与引线框架和散热翅片接触，但这些部件连接时会形成微小的空气间隙，因此其在层压绝缘板中间增加了导电箔，可降低空气间隙两端的电压，使其可用于800V系统，同时仍保持与以前相同的热阻。

马勒SCT驱动电机

亮点：一机两用、高持续扭矩，集成冷却油

马勒新型SCT（superior continuous torque）电机体积小、重量轻、效率高，可根据客户的需求定制，可无需使用稀土，可以长时间工作且性能高效。

马勒选择了永久励磁电机，因为这种类型能够做到更紧凑的设计，且无需将能量作为励磁电流转移到转子上。这就使得电机更高效且无磨损。钕磁铁是目前能够制造的最强永磁体，用于在电机中产生磁场。然而，为更大程度摆脱原材料价格和地缘政治的影响，SCT电机也可设计成不使用磁铁。凭借马勒开发的独特的非接触式变压器，体积略大的无磁款同样可以做到无磨损高效运行。

SCT在特定转速区间内尤其高效。尽管它的设计非常紧凑和轻巧，但持续输出功率能保持在峰值输出90%以上，使电动车即使在苛刻的条件下也能正常行驶，典型的场景比如卡车所面对的崎岖山路、电动轿车的反复急加速等。目前市面上能从容应对这些场景的电机并不多。

马勒全新电机通过使用创新的集成冷却油，不仅更耐用，而且还能将产生的余热用于车辆的整个系统。同时，新电机极其紧凑的设计在材料和重量成本方面具有优势——更轻的电机在制造过程中需要更少的材料，并增加了商用车可能的净负载。

长安七合一电驱

亮点：七合一，扁线，快速加热

长安的超集电驱动系统是一套七合一系统，将整车控制器、高压分线盒、电机控制器、直流变换器、OBC、电机、减速器“七合一”。

当前，市面上的多合一包括五合一、六合一和八合一，在电机、电控、减速器外再集成了OBC/DCDC/PDU/VCU/BMS。车企及供应商对多合一不断探索的目的是减小动力总成系统的体积，提高效率，控制成本。

长安的超集七合一电驱系统最高效率达到了 95%，其中8 层扁线绕组、转子双V拓扑构型、低电阻导线，自适应控制算法、低阻力拓扑结构优化分别贡献了0.9%、0.4%、0.1%、1.2%和1.3%。

另外，长安提出了“动力系统电效率”，由电驱系统净输出有用功除以电网消耗功率而得，判断的是从电网获取的电能到底有多少能转化在电机输出端，综合考量动力系统的效率。长安称 EPA 1 平台的电效率可以做到 78%，高于行业平均的 70%-75%。

目前在超级电驱技术上，长安累计申请的专利数已经达到了163项，其中提出了全球首创的微核高频脉冲加热技术。该技术通过 IGBT 急速地开关产生正负快速切换的大电流，进而借助低温下电池内阻大的特征，将低温环境中的电池快速加热，如电池在零下 30 摄氏度的环境下可以实现每分钟上升 4 摄氏度，带来低温充电时间缩短 15% 和低温环境下动力提升的优点。这套技术在冬天使用时可以进一步减少纯电动车带来的里程焦虑。

通用奥特能电驱

亮点：扁线、自粘、全油冷

凯迪拉克LYRIQ锐歌后驱车型采用的奥特能平台的电驱系统，采用三合一电驱，峰值功率255kw，峰值扭矩440Nm，最大驱动电机系统效率可达96%。

驱动电机集合了当前的新技术热点，如扁线绕组、自粘结铁芯、全油冷冷却。

电机扁线在定子槽内贴合更为紧密，与定子铁芯齿部和轭部更好接触，保持更高的热传导效率，进一步提升电机峰值和持续性能。

电机自粘铁芯与传统的铆接方式相比更稳定，且减少涡电流的发生，减少高速运转时的振动，进一步提升电机效率和NVH水平，提高效率和性能。

电机和减速箱全油冷，无需冷却水套，采用内置油泵，可主动喷油进行润滑与冷却，提升了系统综合效率，带来更大的体积功率密度。

智能油温管理模块热交换器，可以储存变速箱油热量，通过电机的废热利用提升系统综合效率，在低温启动快速加热驱动单元，常规工作模式下实现高效热交换。

逆变器IGBT模块采用的是双面水冷，可以更好地散热，从而提高功率密度。

马瑞利全新800V碳化硅逆变器

亮点：800V，SiC

在德国巴登-巴登举行的国际 VDI 大会“Dritev”（车辆动力传动系统电气化），马瑞利推出了全新开发的、完整的800V碳化硅 (SiC) 逆变器平台。

新型 800V逆变器平台具有优化的散热结构，这得益于创新的结构和冷却通道设计，大大降低了碳化硅组件本身与冷却液之间的热阻。这是大功率应用中的一个关键点，其中功率模块的散热非常重要。

威睿电动200kW电驱

亮点：400V SiC，扁线

极氪威睿200kW SiC电驱动总成在今年6月正式批产下线（SOP）。该款总成是基于吉利浩瀚架构打造的首款SiC电驱产品，由威睿电动汽车技术有限公司全新自主研发及生产制造。其中的核心SiC模块则是由本土厂商芯聚能提供。

据威睿该项目总工刘波介绍，由于SiC模块本身损耗低的特点，电驱系统在保持了之前IGBT版本电驱驱动系统高效、紧凑、功率及扭矩密度大、静谧等各项优势的前提下，进一步提升了系统效率，使得整车续航里程提升约3%~5%左右。

威睿电驱研发总负责人阮鸥表示，该总成作为威睿400V硅基IGBT 200kW电驱平台EDS1量产半年后的首款量产的SiC产品，通过了吉利汽车集团质量控制体系的认可，后续将陆续搭载相关车型，与此同时，下一代800V 平台的多款产品将在现有开发经验的加持下快速推进。

据了解，该电驱系统采用的SiC模块是由本土厂商芯聚能自主研发生产。SiC模块具备损耗低，耐压高及运行频率高的特点，能够帮助提升系统效率，本次搭载在威睿200kW SiC电驱动总成的产品通过器件级可靠性AQG324的测试要求，进而通过控制器，总成及整车级环境和可靠性耐久试验，论证了产品及系统的可靠性。

电机上，威睿电驱采用扁线H-pin永磁同步电机，水冷方式，定子直径220mm，电机最高效率97.86%，效率大于85%面积区占93%。

东风iD2电驱

亮点：扁线，多个东风“首次”

6月20日，由智新科技与岚图汽车高效联动协同研发的iD2项目电驱动总成在智新科技电驱动工厂下线。产品将首先搭载在岚图汽车上。

iD2项目推出了两款高功率电驱，分别为峰值功率为160kW的iD2-160和峰值功率为200kW的iD2-200。

据了解，iD2项目电驱动总成是智新科技第一个全新自主开发的电驱平台产品。该项目历时两年，拥有69项专利发明，累计完成10万小时超长耐久试验，并创造了多项东风内部的第一：第一次采用深度集成一体化设计技术；第一次采用8层绕组扁线技术；第一次搭载自主S3+功率模块（IGBT）；第一次自主开发转速超过16000rpm的超静音减速箱产品。

上汽星云绿芯电驱

亮点：8层扁线，油冷，兼容400V和800V电压平台

上汽纯电专属系统化平台星云平台的核心之一——绿芯”电驱动系统的可覆盖150-600kW（含双电驱系统的四驱）。

“绿芯”电驱系统平台化兼容400V和800V两个电压平台。400V电压平台上，150kW、180kW、250kW的A、B、C三根电轴都能随意搭配或者单独使用。800V电压平台上，A、B、C轴的输出功率分别达200kW、350kW和400kW。