日前，何忠新能源動力總成總工程師劉平洲在蓋世汽車主辦的2022第三屆汽車電驅(qū)動及關(guān)鍵技術(shù)大會上指出，伴隨著電驅(qū)動系統(tǒng)性能指標要求的不斷提高，整個電驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生了以下變化:高速系統(tǒng)逐漸普及，高壓，碳化硅技術(shù)路線逐漸上車扁線電機，油冷電機，高集成度也成為主流技術(shù)發(fā)展趨勢

可是，驅(qū)動電機的發(fā)展也面臨著許多技術(shù)挑戰(zhàn)以碳化硅高壓電機為例，SiC的開關(guān)頻率高，對漆包線的絕緣影響很大其次，要實現(xiàn)更好的EMC兼容性，避免高低壓電磁干擾此外，整個碳化硅高壓電機仍然要面臨絕緣系統(tǒng)要求，軸承壽命，成本等方面的挑戰(zhàn)，整個行業(yè)仍然需要對相關(guān)技術(shù)進行攻關(guān)

劉平洲提到，面對當前電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，哪吒汽車發(fā)布了昊志戰(zhàn)略，旨在布局全產(chǎn)業(yè)鏈，用技術(shù)打造顛覆性體驗，形成整合優(yōu)勢其中，戰(zhàn)略包括布局中央超級計算機平臺，基于SiC技術(shù)的高集成度電驅(qū)動系統(tǒng)平臺，哪吒研發(fā)的高效增程器等

何忠新能源動力總成總工程師

組織以下演講內(nèi)容:

哪吒汽車游戲攻略

何忠新能源成立于2014年，是一家基于創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)，智能制造，全渠道銷售服務(wù)的軟硬件一體化創(chuàng)新科技公司公司分別于2017年4月和2018年6月申請了國家發(fā)改委和工信部的雙資質(zhì)哪吒汽車是何忠新能源旗下的汽車品牌

2014—2017年是哪吒汽車蓄勢待發(fā)的時期2017年4月獲得國家發(fā)改委車輛資質(zhì)2018年正式開啟新能源市場車型交付模式2018年11月，首款哪吒N01上市2020年，哪吒U和哪吒V相繼上市，同時完成C輪融資2021年，與360，華為，地平線，當代安培科技有限公司，泰國PTT等合作伙伴簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議同年，哪吒的UPro和哪吒的S亮相2022年是哪吒汽車的亮點到2022年11月，哪吒汽車年產(chǎn)銷量已超過13萬輛，累計產(chǎn)銷量超過20萬輛11月，數(shù)百款哪吒S高端機型交付

目前公司有三個工廠和三個基地同時投產(chǎn)按雙班計算，目前產(chǎn)能已達50萬輛從數(shù)據(jù)可以看出，哪吒汽車已經(jīng)成為最值得信賴的新勢力汽車品牌之一

驅(qū)動電機技術(shù)的發(fā)展趨勢

節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線2.0涉及電驅(qū)動系統(tǒng)，電機，控制器的性能指標從2025年到2035年，新能源汽車的性能要求越來越高伴隨著性能要求的不斷提高，電驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生了以下變化:一是高速系統(tǒng)的逐漸普及，第二，高壓和碳化硅技術(shù)路線的逐步嘗試，此外，扁平線電機，油冷系統(tǒng)和高集成度已成為主流市場發(fā)展趨勢

從扁線電機在新能源汽車上的應(yīng)用來看，用扁線代替圓線可以提高電機的槽滿率20—30%，繞組電阻低，銅耗可降低20—25%，驅(qū)動效率可提高2%扁平線的直線排列使得導(dǎo)熱性更好，結(jié)構(gòu)剛性高，NVH明顯提高與原電機相比，功率密度和轉(zhuǎn)矩密度也提高了20—30%

油冷電機是這幾年大家都在努力的技術(shù)路線比亞迪，廣汽，蔚來都有相應(yīng)的R&D和產(chǎn)品布局其明顯的技術(shù)優(yōu)勢是，第一，散熱效果好，介電常數(shù)高，有利于絕緣性能的提高與普通扁線電機和油冷電機相比，其功率密度和轉(zhuǎn)矩密度進一步提高

目前高速電機是大家都在探索的發(fā)展趨勢至于速度應(yīng)該多高才能滿足需求，目前還沒有定論但是，既然大家都在探索這條路線，那一定是因為它有明顯的優(yōu)勢第一，功率密度在相同功率下，高速電機的體積更小，因此功率密度更高其次，功率密度的增加也使得電機體積更小，重量更輕，同時可以節(jié)省材料的用量，尤其是稀土材料第三，高轉(zhuǎn)速可以使電機或系統(tǒng)效率更高

與低速電機相比，在整車相同動力性能要求下，高速電機轉(zhuǎn)速提高3500轉(zhuǎn)/分，對應(yīng)扭矩降低60Nm，電機成本可降低20%左右減速機速比的增加，增加成本約3%—5%總的來說，驅(qū)動系統(tǒng)的成本已經(jīng)顯著降低

目前市面上大部分高壓電機都是650V，700V，真正實現(xiàn)800V的很少說到800V，大家都會想到SiC高壓系統(tǒng)，SiC的出現(xiàn)對整個電機的影響很明顯對于整車系統(tǒng)來說，解決了充電的問題對于電機來說，對電機效率，溫升，NVH都有明顯的優(yōu)化在高壓系統(tǒng)中，SiC的引入將對整個絕緣系統(tǒng)的壽命有很大的幫助由于高壓的出現(xiàn)，在相同功率下電流會更小，同時由于整個系統(tǒng)的一體化結(jié)構(gòu)，母線電流也會降低，因此可以優(yōu)化整個動力系統(tǒng)的線束尺寸同時，全速范圍內(nèi)高速區(qū)間的效率會大大提高，續(xù)航里程也會增加

不僅碳化硅，IGBT也可用于高壓但與SiC相比，高壓段的IGBT損耗會更高在相同的功率下，SiC系統(tǒng)的損耗會比IGBT低50%—70%，這對于提高整個系統(tǒng)的效率非常有幫助

驅(qū)動電機的技術(shù)挑戰(zhàn)

驅(qū)動電機存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)扁線電機的挑戰(zhàn)首先是復(fù)雜的制造工藝，一個扁線定子大約需要12道工藝流程才能完成整個設(shè)備投資很高，靈活程度低另外，在成型工藝方面，成型工藝會對整個保溫系統(tǒng)造成很大的破壞，包括表面的保溫層此外，扁平線的交流損耗較大第四，它的接線方式不同于傳統(tǒng)電機如果繞組的布置和接線不合理，容易造成支路間環(huán)流的影響和電機的局部過熱

雖然油冷電機的性能和容重相對于水冷電機會有明顯的提高，但對油的相容性會提出更高的要求此外，絕緣材料的耐油性也將是一大挑戰(zhàn)再次，為了達到更好的油冷效果，油路的設(shè)計會比較復(fù)雜，油冷電機專利的限制也會給后來者帶來很大的麻煩第四，其熱分析涉及液體，固體和氣體，分析難度大，準確度低

高速電機對材料的要求更高，價格也更高，這將給電驅(qū)動廠商帶來一定的成本挑戰(zhàn)此外，轉(zhuǎn)子的強度影響很大，轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)子的離心力越大，所以對材料的要求更為嚴格如何在沖壓過程中選擇材料，更好地利用材料的比例，控制材料的分布也是關(guān)鍵的挑戰(zhàn)第三，轉(zhuǎn)子動平衡標準需要重新考慮第四，在高速軸承的選擇上，目前高速軸承的市場基本被國外廠商占領(lǐng)，獲得更低的軸承價格會更加困難第五，軸電流會損壞軸承管路，軸電流有可能擊穿油膜，導(dǎo)致最終軸承失效最后，就是高速損耗高速電機的損耗很難計算目前業(yè)界還在探索精確計算

目前SiC電機已經(jīng)普及，但仍有很多挑戰(zhàn)首先，SiC的開關(guān)頻率高，對漆包線的絕緣影響很大其次，在電磁兼容方面，如何避免控制器受到高低壓的電磁干擾，如何實現(xiàn)更好的電磁兼容也是目前面臨的較大挑戰(zhàn)第三，對保溫系統(tǒng)的要求大大提高第四，軸電流也會影響軸承壽命此外，目前SiC的成本仍然較高，難以普及目前我公司也完成了SiC電驅(qū)動系統(tǒng)的樣機設(shè)計和制造，但是SiC也給我們帶來了很大的成本壓力我們計劃明年完成整車裝車測試，市場整體趨勢以及成本是否有利于整車裝車，我們會繼續(xù)觀望

電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

無論軟硬件，電機，軸承，控制器，電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展都趨向于平臺化，模塊化電機的平臺化和模塊化主要是扁線定子系統(tǒng)的平臺化設(shè)計，包括導(dǎo)線成型的平臺化要盡可能減少改動，通過串并聯(lián)實現(xiàn)電機的設(shè)計通過轉(zhuǎn)子的平臺化和差異化設(shè)計，可以滿足動態(tài)性能的需求

電控的平臺化包括控制器結(jié)構(gòu)的平臺化，即外殼不變，需要在有限的外殼內(nèi)滿足高低壓要求，二是硬件平臺，比如切換SiC和IGBT，盡量減少對其他組件的改動，第三是軟件平臺，這是發(fā)展的大勢所趨。

減速器也需要平臺化，軸承盡量平臺化，用一套軸承滿足平臺化設(shè)計。

目前一體化系統(tǒng)的主流是電機，電控，減速器三合一技術(shù)此外，也有領(lǐng)先廠商推出了七合一和八合一的動力總成未來會形成N位一體的系統(tǒng)，通過幾個模塊的整合，形成一個大底盤動力系統(tǒng)目前業(yè)界都在討論Tier1是否有機會，或者說有多少機會可以在這個市場上發(fā)揮作用其實這個技術(shù)基本上需要主機廠來主導(dǎo)

分布式和多檔位也是電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢目前已經(jīng)有很多關(guān)于分布式輪轂驅(qū)動系統(tǒng)和多檔驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)討論，也有很多案例和實車驗證從應(yīng)用情況來看，目前輪轂驅(qū)動系統(tǒng)還存在一些困難和挑戰(zhàn)，主要受到幾個因素的制約:一是輪轂的空間較小，而輪轂驅(qū)動系統(tǒng)要求電機有較大的功率輸出，因此體積和空間的約束是矛盾的第二，輪轂內(nèi)的工作環(huán)境，振動，密封，溫度都是很大的挑戰(zhàn)第三，驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性另外，在輪轂電機技術(shù)領(lǐng)域，軸向和徑向哪種方式更合理，需要不斷討論軸向電機的NVH仍需不斷探索和優(yōu)化，以滿足輪轂驅(qū)動的需求此外，差分匹配需要不斷優(yōu)化

多齒輪傳動系統(tǒng)目前已在乘用車上得到應(yīng)用，但仍存在一些挑戰(zhàn)目前對于多速驅(qū)動系統(tǒng)來說，動力經(jīng)濟性和駕駛舒適性，尤其是舒適性仍然是很大的挑戰(zhàn)對于雙速驅(qū)動系統(tǒng)，皮卡，越野車等的應(yīng)用場景會是一個不錯的選擇，但是對于一般家庭乘用車的接受度不是很高輪轂驅(qū)動和多擋驅(qū)動能否廣泛應(yīng)用于乘用車，還需要市場的驗證

高壓系統(tǒng)的優(yōu)勢是顯而易見的高壓快充可以解決充電效率低，充電速度慢的問題，給用戶帶來更好的充電能量體驗同樣功率下400V和800V電壓平臺的充電電流和充電速度會有很大差別相比400V，800V充電時間縮短一半如果實現(xiàn)1000V甚至1200V，充電時間會大大縮短，可以接近燃油車的加油速度

800V電氣傳動系統(tǒng)技術(shù)分析

800V可以帶來優(yōu)勢，首先是充電速度，可以大大提高充電效率二是電機轉(zhuǎn)速，800V可以輕松實現(xiàn)20000rpm的運行速度第三，可以大大提高電機和電控的功率密度在效率方面，800V驅(qū)動系統(tǒng)的CLTC綜合效率可達91.5%以上續(xù)航里程方面，在SiC技術(shù)的加持下，續(xù)航里程可提升5%—8%以上此外，母線軌距的選擇更加友好，線徑會減小，整車底盤空間布局也能得到優(yōu)化

目前800V系統(tǒng)的充電樁相對較少為了滿足800V系統(tǒng)的充電要求，有幾種路線可供選擇一是控制器自帶升壓功能，二是在中央充電樁上配備了升壓功能800V充電需求也可以通過400V充電樁+800V升壓模塊解決三是高壓充電樁布局，幾百千瓦的超快充電樁目前800V的資源布局比較少，后續(xù)800 V是否會有換電模式也值得探討

雖然800V系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，但其常見的絕緣挑戰(zhàn)也不容忽視原來的400V絕緣不能滿足800V的要求，800V的絕緣要求可能是傳統(tǒng)400V系統(tǒng)的1.8 —2倍800VOBC，DCDC，高壓繼電器都需要升級，所以設(shè)計驗證周期長，短期內(nèi)驗證成本高，經(jīng)濟性差

800V系統(tǒng)對電機的挑戰(zhàn)首先是前面提到的軸電流的影響雖然目前有解決方案，但后續(xù)的可靠性還有待驗證另外對保溫系統(tǒng)的要求更高，對保溫材料的要求更高，會導(dǎo)致整個保溫系統(tǒng)的成本增加對于繞組而言，繞組在高速，高頻下的趨膚效應(yīng)和臨界效應(yīng)會導(dǎo)致繞組的交流損耗迅速增加，但交流損耗的計算精度仍然較差線間電壓差的增加也是絕緣系統(tǒng)PD的挑戰(zhàn)機械強度方面，高速時對軸系和殼體強度的要求提高，設(shè)計難度增加需要選擇合適的材料和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過CAE分析提前規(guī)避風險

對于控制器來說，800V帶來的挑戰(zhàn)涉及EMC，絕緣，可靠性和結(jié)構(gòu)設(shè)計在EMC方面，800V電壓和SiC逆變器頻率的提高將導(dǎo)致逆變器中du/dt的顯著增加，這將給控制器的EMC設(shè)計帶來巨大的挑戰(zhàn)絕緣系統(tǒng)中的電氣間隙和爬電距離需要重新設(shè)計對于可靠性，高功率密度，高耐熱性和高頻開關(guān)應(yīng)用，需要進行深入分析在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，磁環(huán)，屏蔽板的布局以及高低壓線路的布局都會影響到整個控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計

NVH是800V減速器面臨的第一個挑戰(zhàn)800V系統(tǒng)的減速齒輪需要完全重新設(shè)計，細高齒的設(shè)計噪音會比標準齒大大降低對于齒輪的加工精度，齒輪在2000轉(zhuǎn)及更高轉(zhuǎn)速下需要更高的加工精度此外，在齒輪強度方面，需要關(guān)注高轉(zhuǎn)速，大扭矩和齒輪模式對NVH的影響，需要進行更細致的設(shè)計和分析在加工設(shè)備方面，更高精度的齒輪會對加工設(shè)備的精度和一致性提出更高的要求

80V電傳動系統(tǒng)的架構(gòu)可分為三種類型一個是整個800V高壓架構(gòu)，電池，電動機控制，OBC，DC/DC，PDU，熱泵和空調(diào)都需要800V系統(tǒng)短期內(nèi)高壓設(shè)備安全可靠性驗證工作量大，投資成本高但伴隨著產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善和規(guī)模效應(yīng)，長期成本可能會得到更好的控制

第二，800V高壓架構(gòu)的一部分，具有800V電池，400V或800V電動機控制，以及用于OBC，DC/DC，PDU，熱泵和空調(diào)的400V系統(tǒng)車輛改裝小，短期內(nèi)實用性高雖然能量轉(zhuǎn)換效率低于整個800V架構(gòu)，但相比傳統(tǒng)400V架構(gòu)還是有明顯提升

第三，全部采用400V中壓架構(gòu)，充電800V，消耗400 V，整車電氣架構(gòu)不需要大的調(diào)整，但是整個電氣架構(gòu)的轉(zhuǎn)換效率并沒有得到提升，充電效率的提升有限它的好處是短期內(nèi)成本更低

哪吒汽車電驅(qū)動系統(tǒng)規(guī)劃

前段時間哪吒汽車發(fā)布了品牌戰(zhàn)略昊志戰(zhàn)略，其初衷是布局全產(chǎn)業(yè)鏈，用技術(shù)打造顛覆性體驗，形成整合優(yōu)勢該戰(zhàn)略由幾個模塊組成第一個是昊志超算平臺，是哪吒汽車下一代智能汽車的中央超算平臺，包括智能駕駛，智能駕駛艙，智能控制第二部分是昊志電驅(qū)動，基于800V技術(shù)平臺，形成高度集成的電驅(qū)動系統(tǒng)第三部分是昊志增程，是哪吒汽車研發(fā)的高效增程器

基于800V平臺，我們也做了一系列的平臺規(guī)劃，包括400V和800 V兩個電壓平臺，定轉(zhuǎn)子，控制器硬件，減速器都將是模塊化，平臺化的。

在800V平臺，規(guī)劃240kW以上的永磁電驅(qū)動SiC平臺，希望是180kW的異步電驅(qū)動系統(tǒng)還有基于SiC平臺規(guī)劃的270kW甚至300kW以上的永磁電驅(qū)動產(chǎn)品

對于400V平臺，目前我們在成熟的IGBT基礎(chǔ)上規(guī)劃了170kW—200kW的永磁電驅(qū)動系統(tǒng)2024年，我們將陸續(xù)推出135kW—170kW永磁和異步IGBT電力驅(qū)動系統(tǒng)2025年，我們希望將SiC應(yīng)用于170kW—200kW的永磁電驅(qū)動系統(tǒng)，對整車續(xù)航能力有進一步的幫助

哪吒今年推出的兩款原型機正在測試中明年希望170kW—200kW永磁電機順利裝車，240kW—250kW電傳動系統(tǒng)2024年裝車投入市場

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