Motor yoğunluğu ve 925V mimarisi

Nio öncülüğündeki elektrikli tahrik projesi, 2026 Çin Otomobil Mühendisleri Derneği (China-SAE) Bilim ve Teknoloji İlerleme Ödülleri’nde Birinci Ödül’ü kazandı; yeni ortaya çıkan verilere göre motor güç yoğunluğu 19,06 kW/kg, kontrolör güç yoğunluğu 226,92 kW/L ve tepe gerilim artırmalı şarç gücü 202,78 kW olarak açıklandı.

28 Ekim’de duyurulan ödül, Nio, Tongji Üniversitesi, Harbin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi ve Baoshan Demir & Çelik tarafından geliştirilen 925V sürekli dalgalı sargılı elektrikli tahrik sistemini ödüllendiriyor. Proje üç alanı kapsıyor: yüksek gerilim yalıtkanlı sürekli sargıların seri üretimi, termal yönetimin kompakt tahrik ünitesine entegrasyonu ve elektrikli tahrik donanımının gerilim artırmalı şarç için yeniden kullanımı.

Teknoloji Aralık 2024’te seri üretime geçti ve şimdi birkaç Nio ve Onvo modelinde kullanılıyor. Ödül açıklamaları, sargı tasarımının ardındaki üretim zorluklarını, özellikle uzun, rijit bakır iletkenlerin yalıtkanlarına zarar vermeden şekillendirilmesini detaylandırıyor.

Motor yoğunluğu ve 925V mimarisi

Proje, motor güç yoğunluğunun 19,06 kW/kg ve kontrolör güç yoğunluğunun 226,92 kW/L olduğunu bildiriyor. Bu veriler ayrı bileşenleri tanımlar ve azaltma dişlisini, diferansiyeli, invertörü ve gövseyi içerebilen tam entegre tahrik ünitelerinin derecelendirmeleriyle doğrudan karşılaştırılmamalıdır.

925V mimarisi, sargı yalıtkanları üzerinde daha büyük talepler koyar ve bu da malzeme seçimini ve üretim tutarlılığını geliştirme sürecinin merkezine yerleştirir.

Nio sürekli dalgalı sargıyı nasıl endüstriye dönüştürdü

Nio’nun W-Pin mimarisi, çok sayıda ayrı bakır parçanın bükme ve kaynatma ile birleştirilmesi yerine, stator sargısına sürekli dikdörtgen bakır iletkenlerin şekillendirilmesini kullanır.

Üretim süreci, her biri beş metre uzunluğunda 12 düz bakır tel kullanır ve hassas takım aletleri bunları 24 büküme şekillendirir. Uzunlukları ve rijitlikleri, şekillendirme sırasında iletken geometrisinin ve yalıtkanının korunmasını zorlaştırır.

Mühendislik ekibi başlangıçta 180 derecelik çevirerek bükme yöntemini denedi. İletkenleri ardışık olarak döndürmek onları gerdi ve yalıtım bütünlüğünü tehdit etti. Ekip, bu yaklaşımı, telleri ardışık döndürmeden biken düzlem biçimlendirme sürecinin lehine terk etti.

Sonuç olarak elde edilen süreç, yalıtım katmanını 0,14 mm seviyesinde kontrol eder ve motor montajı toleranslarını 0,02 mm içinde tutar. Sürekli bir iletkenin veya yalıtımının hasar görmesi, sargı montajını zayıflatabilir.

Klasik saç iğnesi sargılarından farklı olarak, uçlarında ayrı bakır parçaları birleştiren bu sargıların aksine, sürekli tasarım ara elektrik bağlantılarını azaltır. Üretim boyunca iletken konumlandırmasının ve yalıtımın hassas şekilde kontrol edilmesini gerektirir.

Nio, SAECCE kongresi sırasında 2026 China-SAE Bilim ve Teknoloji İlerleme Ödülleri’nde Birinci Ödülü aldı. Kaynak: China-SAE

Yüksek voltaj dayanımı ve voltaj yükseltmeli şarj

925V mimarisi, özellikle silisyum karbid (SiC) güç elektroniğinin hızlı anahtarlama yaptığı durumlarda, elektrik yalıtımı üzerinde ek yükler oluşturur.

Sınırlamalarsız 1.300 saat kesintisiz yüksek sıcaklıkta çalışma testi dahil edildi. Ayrı bir yüksek irtifa programı ise 5.500 metrede simüle edilmiş koşullarda, sürekli yüksek voltajlı çalışma, saniyede 15.000’e kadar anahtarlama ve motorda ani hız artışlarını birleştiren 500 saatten fazla süre biriktirdi.

Diğer testler, 5,5g’ya kadar üç eksenli rastgele titreşim ve iki aydan fazla süre -40°C ile +85°C arasında sıcaklıklara maruz kalmayı içeriyordu. Yüksek irtifada azalmış atmosfer basıncı, hava boşluklarının dielektrik dayanımını düşürebilir ve sargı yalıtımı üzerindeki yükleri artırabilir.

İtici sistem, ayrı bir voltaj yükseltici (boost converter) gerektirmek yerine, elektrik sürücü donanımını yeniden kullanarak voltaj yükseltmeli şarjı da içerir. Motor sargıları, voltaj dönüşümü için gereken indüktansı sağlar; inverterin anahtarlama aygıtları süreci yönetir.

Bu sayı, daha düşük voltajlı şarj altyapısından gelen DC gerilimi yüksek voltajlı batarya için yükseltebiliyor. Projeden elde edilen verilere göre tepe noktasında gerilim yükseltilerek şarj gücü 202,78 kW’a ulaşıyor; ancak gerçek çıkış, şarj cihazına ve aracın çalışma koşullarına bağlı olarak değişiyor.

Nio ve Onvo modellerinde üretim

Nio, elektrikli sürüş teknolojisi geliştirmeye 2015’te başladı ve o günden beri dört nesilde ilerledi. Sürekli dalgalı sargı sistemi Aralık 2024’te seri üretime geçti; projeden edilen bilgiler milyonluk ölçekte üretim yapıldığını ortaya koyuyor.

Teknoloji, Nio ET9, ES8 ve ES9’un yanı sıra Onvo L90 ve L80 modellerinde kullanılıyor. Proje aynı zamanda 146 tescilli patent ve altı Çin ulusal otomobil standardına katkı verildiğini de belirtiyor.

Nio ET9’un teknik çıkışı, şirketin yüksek voltajlı elektrikli sürüş yönünü tanıttı.