集成化+高压化趋势下，纬湃科技的关键电驱技术探索

如今，新能源汽车迎来800V风。威科技致力于为可持续出行提供先进的动力总成技术，通过为电动、混合动力和内燃机驱动系统提供关键零部件和智能系统解决方案，让出行更清洁、更高效、更经济。

2022年12月7-8日，在盖世汽车主办的2022第三届汽车电驱动及关键技术大会上，威派科技中国科技与创新部总监王海波指出，目前将电压从400V提升到800V有三种解决方案，分别是重置电池、通过升压转换器升压、利用现有电机和逆变器升压。

威派科技中国技术创新部总监

我的内容主要分为四个部分:威派科技及其解决方案，电驱动架构的演进趋势，DC boost充电和多功能电子箱在此趋势下的技术发展，威派科技对全生命周期减碳的探索。

威派技术及其解决方案

威派科技在动力总成方面积累很多，可以提供涵盖内燃机、混动、电动的完整解决方案。我们的总部在德国，在全球有50多个生产基地，员工近4万人。2021年总销售额为83亿欧元。

在中国，威派科技的总部在上海，生产电驱动相关产品的工厂在天津。2019年，威派科技第三代电驱动系统投产，2021年成立为亚洲提供电驱动RD服务的天津新能源RD中心。

比较新的产品是第四代800V油冷电传动，采用最新的碳化硅技术和八层扁线，实现了电机+电传动+减速器三合一，并配有充电和升压功能。这种电机不仅可以作为驱动单元，还可以代替PTC用于主动升温。

电驱动建筑的驱动因素及发展趋势

目前，电驱动架构正朝着高电压方向发展。我们认为这种现象背后有以下几个驱动力:第一，成本。如果能降低成本，可以促进电动汽车的整体普及，提高市场份额。这是一个永恒的话题。

第二是行驶里程，背后是电驱系统效率的提升。直接表现就是容量/体积更小的电池也能达到同样的续航里程，这也是降低成本的路径。

第三是功率密度，体积密度，重量密度。未来整个功率密度还有很大的提升空间。

最后，双碳的影响，企业在设计产品架构时应该参考全生命周期减碳的角度。

总而言之，以上四个方面将是驱动电驱动架构演进的核心要素，那么电驱动架构将如何演进？我们认为会有三个阶段:

在完全分离的初期，各部分是分离的；在整合阶段的现阶段，实现三大和小三的整合；在未来的全面集成阶段，类似7合1、8合1的应用会更多。在这三个阶段的演进中，集成思路也将从机械和电路控制转向功能集成和软件集成……这是我们对整个趋势的预测。

DC升压充电及多功能电子箱的研制

基于这种趋势，威派科技也做了一些探索。这里主要介绍DC升压充电和多功能电子箱两项技术。

首先是高压充电。800V平台元年即将开启，但很多充电桩还是400V。如何实现400V到800V的转换？我觉得一般会有三种解决方案。

首先是重置电池，把800V的电池换成两个400V的，充电桩还是用400V。这个方案在欧洲相当流行。第二种是用DC升压变换器升压。三是通过复用逆变器和电机电感实现升压充电，即DC升压逆变器。

考虑到成本和经验，我们认为DC升压逆变器是一种更合适的方法。

这三种解决方案各有利弊。重置电池相对复杂，在切换过程中存在短时掉电的风险，因为在切换过程中需要完全切断电源。如果直接使用DC升压转换器，主要成本来自额外的部件，充电功率完全取决于升压转换器。

DC boost逆变器是一种理想的方案，相当于利用汽车现有的电驱动系统，复用逆变器和电机，达到最高的性价比。

下图显示了我们的拓扑图和模拟模型的关键参数。电机电感和互感取决于电机设计。主要影响参数为开关频率和母线电容，其他为次要影响参数。右图可以看出，开关频率对DC升压电容的大小影响很大，充电桩要求电流纹波最大峰值不超过9A。

以下是实测数据。当充电功率大于40kW时，我们都可以达到95%以上的充电效率。最大充电功率可达峰值功率120kW，充电效率97.3%，纹波电流小于3A。

第二个是多功能电子箱。这款产品的初衷是将行驶、充电、反向充电的功能集成在一个部件中。其核心是专用逆变器，每相由4个开关、1个电感和1个电容组成的DC变换器，通过复用滤波、控制、冷却和外壳，实现双向升降压，降低成本和体积。

该多功能电子箱完全独立于车用电池电压电机，可通过中间电源连接单元连接不同的用电或供电单元，实现交流充电、三相交流充电、高压充电、400V/800V、反向充电、电力驱动等多种功能。

这款产品的优点是:对于充电来说，在峰值负载情况下，车载充电效率可提升1.5%；对于电力驱动，在WLTP条件下，绕组和传导损耗较小。由于输出电压近似为正弦波，电机的谐波损耗大大降低，电机效率提高，因此总效率也会提高。但它也面临着安全挑战，如防止额外泄漏的安全保护措施。

威派技术全生命周期碳减排探索

所谓全生命周期，就是原料准备、生产、运输、使用、回收的全周期。威派科技的工厂已经采购了绿色电力，生产阶段产生的碳排放几乎为零。接下来的努力主要是在原材料领域，我们会和供应商合作伙伴一起，减少原材料生产阶段的碳排放。

外励磁电机是一种不使用稀土，但性能与永磁电机相当的电机技术。经过分析，与永磁电机相比，外励磁电机需要额外的励磁电路，增加了逆变器的体积，从而增加了逆变器的碳排放。但是因为没有使用稀土材料，所以减少了电机的碳排放。

总而言之，把三合一作为一个整体，在其他条件下，外激电机可以减少4%的碳排放。

最后总结一下，这次分享的重点有两个:一是电驱动架构将集成化、高压化，从机械集成、电路集成，最后到功能集成、复用。基于这一趋势，我们还探索了不同的技术，如高压DC充电逆变器和多功能电子箱。

其次，传统的观点是产品设计和生产要兼顾成本、性能和效率的铁三角，而现在需要加入第四个维度:全生命周期的碳排放，这将有助于全球双碳目标的达成。