大眾汽車集團(tuán)未來(lái)的發(fā)展戰(zhàn)略聚焦于多領(lǐng)域協(xié)同共進(jìn)，覆蓋電池技術(shù)、充電設(shè)施以及電子元件等，致力于通過(guò)自主研發(fā)電動(dòng)汽車核心組件，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和成本效益的提升。自主研發(fā)范圍不僅局限于電池和電動(dòng)機(jī)，更拓展至脈沖逆變器與熱管理系統(tǒng)等。據(jù)透露，這些新部件的投入使用，有望使電動(dòng)動(dòng)力總成的效率提升20%，并帶來(lái)顯著的成本優(yōu)勢(shì)。

開(kāi)發(fā)APP550驅(qū)動(dòng)單元

大眾汽車近日宣布，其全球電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元累計(jì)產(chǎn)量已突破500萬(wàn)臺(tái)。這份成績(jī)單標(biāo)志著該車企在電動(dòng)化轉(zhuǎn)型中實(shí)現(xiàn)了跨品牌、跨區(qū)域的規(guī)?；婒?qū)生產(chǎn)體系，強(qiáng)化了在燃油車與純電動(dòng)車領(lǐng)域的雙重技術(shù)地位。其中最受歡迎的APP550集成式驅(qū)動(dòng)單元已量產(chǎn)100萬(wàn)臺(tái)，廣泛應(yīng)用于大眾ID.家族、斯柯達(dá)Enyaq及CUPRA Tavascan等車型。在尺寸與前代相同的情況下，能耗降低約20%，而扭矩和功率分別提升約75%和40%，顯著改善了續(xù)航里程、加速性能和噪音水平。

大眾汽車技術(shù)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)和能源系統(tǒng)主管卡爾斯特·本內(nèi)維茨表示：“由于可用空間沒(méi)有改變，我們不得不開(kāi)發(fā)一種新的驅(qū)動(dòng)器，這給技術(shù)研發(fā)和組件團(tuán)隊(duì)提出了巨大挑戰(zhàn)。結(jié)果表明，盡管受到空間限制，我們?nèi)匀荒軌驕p少原材料使用，同時(shí)顯著提高車輛性能和效率。”

圖 1. APP550 驅(qū)動(dòng)單元

APP550驅(qū)動(dòng)單元由大眾汽車旗下零部件公司在德國(guó)卡塞爾工廠制造，2025年年產(chǎn)量同比增長(zhǎng)約24%。高集成化設(shè)計(jì)在減少部件數(shù)量、體積和重量的同時(shí)，提升了空間利用率和整體效率，體現(xiàn)了大眾汽車跨品牌、跨區(qū)域的技術(shù)與生產(chǎn)聯(lián)盟體系，以及電動(dòng)化規(guī)?；南到y(tǒng)推進(jìn)。

 圖2. APP550驅(qū)動(dòng)單元組成結(jié)構(gòu)和工作原理圖

這款驅(qū)動(dòng)單元是大眾汽車專為MEB平臺(tái)開(kāi)發(fā)的高性能后驅(qū)電驅(qū)動(dòng)單元，核心目標(biāo)是在不增加體積的前提下顯著提升功率密度、效率與續(xù)航表現(xiàn)。作為驅(qū)動(dòng)單元的核心，三相永磁同步電機(jī)有效長(zhǎng)度145 mm，外徑220 mm，擁有四個(gè)極對(duì)，最大轉(zhuǎn)速13,050 rpm。脈沖逆變器直接集成于電機(jī)外殼內(nèi)，減少線束損耗。采用電機(jī)殼、齒輪箱殼、端蓋三部分外殼結(jié)構(gòu)，配備兩級(jí)單速變速箱，輸出軸與電機(jī)平行布置。

開(kāi)發(fā)過(guò)程中，大眾汽車重點(diǎn)優(yōu)化了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的關(guān)鍵組件——定子和轉(zhuǎn)子。定子采用發(fā)夾式繞組，有效繞組數(shù)更多，導(dǎo)線橫截面更大，疊片更薄，通過(guò)優(yōu)化封裝降低渦流損耗。轉(zhuǎn)子使用V形排列的高容量釹鐵硼永磁體，空心軸帶內(nèi)部油冷，采用三重軸承支撐，并配備摩擦優(yōu)化的深溝球軸承，通過(guò)最小化機(jī)械損失提高整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率。冷卻系統(tǒng)取消電動(dòng)油泵，改用變速箱齒輪驅(qū)動(dòng)油路循環(huán)，結(jié)合定子水冷套，實(shí)現(xiàn)自循環(huán)智能冷卻。齒輪系統(tǒng)采用拋光斜齒輪，降低嚙合噪音與傳動(dòng)損失。

這款驅(qū)動(dòng)單元在保持緊湊結(jié)構(gòu)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了顯著提升的性能輸出，符合“高功率密度”定義。整機(jī)重量低于100 kg，適配后軸空間；高效率區(qū)間廣，在低負(fù)載、中負(fù)載及高轉(zhuǎn)速區(qū)域均保持高效，提升實(shí)際續(xù)航；通過(guò)磁鐵角度錯(cuò)位、斜齒輪、低摩擦軸承等手段顯著降低NVH（噪音、振動(dòng)與聲振粗糙度），實(shí)現(xiàn)聲學(xué)優(yōu)化。

APP550驅(qū)動(dòng)單元性能強(qiáng)勁，最大功率210 kW（約286馬力），峰值扭矩550 N·m。在相同電池容量下，因效率提升可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)續(xù)航（如ID.7旗艦電動(dòng)轎車可達(dá)700 km）。同時(shí)兼容性強(qiáng)，基于成熟MEB平臺(tái)開(kāi)發(fā)，可適配ID.3、ID.4、ID.Buzz等多款車型。此外，在提升性能的同時(shí)減少原材料使用，符合MEB平臺(tái)經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。

研制‌新式脈沖逆變器‌  

大眾汽車充分發(fā)揮整體實(shí)力，大力推進(jìn)脈沖逆變器（也稱牽引逆變器）的自主研發(fā)，成為其電動(dòng)化戰(zhàn)略的核心組成部分。脈沖逆變器由大眾汽車下屬零部件公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)與制造，在硬件和軟件方面都進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)，適用范圍廣泛，從入門級(jí)電動(dòng)動(dòng)力總成到輸出功率高達(dá)500 kW（680 PS）或以上的運(yùn)動(dòng)車型均能兼容。未來(lái)有望應(yīng)用于尺寸更大、功率更高的重型商用車，是實(shí)現(xiàn)“電驅(qū)系統(tǒng)全鏈條自主可控”的關(guān)鍵一環(huán)。

脈沖逆變器被譽(yù)為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的“智慧大腦”：車輛加速時(shí)，將直流電通過(guò)功率半導(dǎo)體器件的極快速通斷，切割為高頻脈沖序列，再經(jīng)濾波形成正弦波交流電以驅(qū)動(dòng)電機(jī)；再生制動(dòng)時(shí)，該過(guò)程反向進(jìn)行，將電機(jī)產(chǎn)生的交流電整流為直流電回充至電池，實(shí)現(xiàn)能量回收。整個(gè)工作流程由車輛控制單元（VCU）根據(jù)駕駛指令計(jì)算扭矩需求，并通過(guò)生成精密的脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)來(lái)控制功率模塊中開(kāi)關(guān)管的通斷時(shí)序，從而精確調(diào)節(jié)輸出電流的頻率與幅值。

 作為APP550驅(qū)動(dòng)單元的核心組件之一，脈沖逆變器與定子、轉(zhuǎn)子、冷卻系統(tǒng)及兩級(jí)單速變速箱共同構(gòu)成一個(gè)緊湊的三殼體單元。它被直接集成在電機(jī)外殼內(nèi)部，而非外置，有助于縮短高壓線路、降低能量損耗并提升系統(tǒng)緊湊性。脈沖逆變器采用IGBT（絕緣柵雙極晶體管）輸出模塊，構(gòu)成B6橋電路，最大電流可達(dá)830 A，適用于400 V電氣平臺(tái)。通過(guò)銅制針狀散熱器和冷卻液通道進(jìn)行散熱，確保高負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行；采用可變時(shí)鐘頻率和速度依賴性激活技術(shù)，在效率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和噪聲之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)化平衡。

大眾汽車已開(kāi)發(fā)基于SiC的脈沖逆變器，標(biāo)志著其在800 V高壓電驅(qū)系統(tǒng)中全面導(dǎo)入第三代半導(dǎo)體技術(shù)，并已在多款量產(chǎn)或準(zhǔn)量產(chǎn)車型中實(shí)際應(yīng)用：ID.CROSS概念車（2025年慕尼黑IAA車展亮相）明確搭載自主研發(fā)的碳化硅逆變器，配合APP290永磁同步電機(jī)，支持800 V高壓平臺(tái)；ID.7旗艦轎車的APP550電機(jī)集成脈沖逆變器具備高相電流輸出能力，結(jié)合大眾近年技術(shù)路線，極可能已采用SiC技術(shù)以提升效率；基于大眾PPE平臺(tái)的Macan GTS電動(dòng)版（2026款）其900 A SiC脈沖逆變器已投入量產(chǎn)，間接反映大眾集團(tuán)內(nèi)部SiC技術(shù)的成熟應(yīng)用。

基于碳化硅（SiC）的脈沖逆變器因其寬禁帶特性實(shí)現(xiàn)技術(shù)躍遷：具有更低的導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗，尤其在輕載工況下效率優(yōu)勢(shì)顯著；SiC MOSFET可實(shí)現(xiàn)高達(dá)100 kHz的開(kāi)關(guān)頻率，使系統(tǒng)響應(yīng)速度大幅提升，并允許使用更小體積的濾波電感與電容；具備更高的熱穩(wěn)定性和擊穿電壓，能承受更高工作溫度；由于能處理更大電流且占用空間更少，基于SiC的逆變器設(shè)計(jì)更為緊湊。

自2023年起，大眾與安森美（onsemi）簽署戰(zhàn)略協(xié)議，由后者為其下一代電動(dòng)平臺(tái)（包括MEB+和SSP）提供基于EliteSiC 1200 V技術(shù)的SiC主驅(qū)逆變器電源模塊。2024年7月，安森美確認(rèn)成為大眾全新SSP（可擴(kuò)展系統(tǒng)平臺(tái)）的主驅(qū)逆變器主要供應(yīng)商，將搭載新一代EliteSiC M3e MOSFET，進(jìn)一步降低導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗，提升系統(tǒng)效率。

生產(chǎn)“標(biāo)準(zhǔn)化電芯”

大眾汽車標(biāo)準(zhǔn)化電芯（Unified Cell，簡(jiǎn)稱UC）是該車企開(kāi)發(fā)的統(tǒng)一尺寸與制造標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力電池電芯，旨在通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)規(guī)模化降本，提升供應(yīng)鏈效率，并兼容多種化學(xué)體系。作為電動(dòng)汽車成本的核心部分，電池約占整車總成本的30%至40%。與大眾此前采用的電池相比，UC電芯實(shí)現(xiàn)了高達(dá)50%的成本降幅，通過(guò)將高能量密度、快速充電、長(zhǎng)循環(huán)壽命、優(yōu)異低溫性能與高安全性集于一身，有效提升了大眾旗下新能源汽車的競(jìng)爭(zhēng)力。

UC為方形（棱柱形）鋁殼電芯，采用統(tǒng)一物理尺寸設(shè)計(jì)：厚24.5毫米 × 長(zhǎng)256毫米 × 寬106毫米。通過(guò)CTP（Cell to Pack）技術(shù)，直接將電芯集成至電池包，取消模組及其相關(guān)結(jié)構(gòu)件，使零部件數(shù)量減少約20%，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。體積能量密度提升至660 Wh/L，較大眾原有MEB平臺(tái)電池包提升10%。

UC電芯長(zhǎng)度與高度被嚴(yán)格鎖定，而厚度或內(nèi)部材料可根據(jù)能量需求調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)“一芯多用”，適配大眾汽車旗下多個(gè)整車平臺(tái)，包括但不限于MEB平臺(tái)、CSP平臺(tái)、CMP平臺(tái)。大眾汽車規(guī)劃，UC電芯最終將用于其80%的電動(dòng)車型，滿足從入門級(jí)（如ID.1）到高端車型（如奧迪、保時(shí)捷）的不同能量需求，覆蓋從經(jīng)濟(jì)型到高性能的全系產(chǎn)品線。

圖3. UC電芯

據(jù)介紹，UC電芯支持以下四類化學(xué)電池體系：
● 鎳錳鈷三元鋰（NMC）：自2026年起用于對(duì)續(xù)航和性能要求更高的高端車型，能量密度約300 Wh/kg；
● 磷酸鐵鋰（LFP）：主打高安全性、長(zhǎng)循環(huán)壽命與低成本，自2027年起用于平價(jià)車型，成本降低約30%，循環(huán)壽命超2000次；
● 鈉離子電池：作為中長(zhǎng)期技術(shù)路線，用于降低對(duì)鋰、鎳等關(guān)鍵原材料的依賴，低溫性能提升20%，預(yù)計(jì)2028年后落地；
● 固態(tài)電池：與QuantumScape合作開(kāi)發(fā)，能量密度有望達(dá)450 Wh/kg，目前處于研發(fā)與樣機(jī)驗(yàn)證階段，預(yù)計(jì)2030年后實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

UC電芯由大眾旗下電芯公司PowerCo主導(dǎo)，并通過(guò)與國(guó)軒高科、寧德時(shí)代等供應(yīng)商協(xié)同推進(jìn)量產(chǎn)。2021年3月，大眾汽車在首屆“Power Day”正式提出UC電芯概念；同年7月與國(guó)軒高科簽署協(xié)議，聯(lián)合開(kāi)發(fā)第一代標(biāo)準(zhǔn)電芯。去年11月20日，國(guó)軒高科在合肥舉行UC電芯量產(chǎn)交付儀式，正式開(kāi)啟與大眾汽車及其電芯公司PowerCo的規(guī)?；献?。根據(jù)規(guī)劃，國(guó)軒高科將在2026至2032年間向大眾供應(yīng)高性能磷酸鐵鋰及其他標(biāo)準(zhǔn)電芯。

在交付儀式上，大眾汽車首席技術(shù)官托馬斯·施馬爾指出：“如今，大眾汽車集團(tuán)、國(guó)軒高科與PowerCo三方的緊密合作已邁入新階段。UC電芯為集團(tuán)幾乎所有品牌和區(qū)域市場(chǎng)帶來(lái)創(chuàng)新賦能，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)。伴隨國(guó)軒高科在合肥基地生產(chǎn)的磷酸鐵鋰標(biāo)準(zhǔn)電芯，以及PowerCo德國(guó)薩爾茨吉特工廠自12月起啟動(dòng)三元標(biāo)準(zhǔn)電芯的生產(chǎn)，我們已做好準(zhǔn)備，為大眾汽車旗下品牌提供極具競(jìng)爭(zhēng)力的新一代電池技術(shù)，共同塑造電動(dòng)出行未來(lái)。”

PowerCo整合了大眾汽車的電池業(yè)務(wù)，涵蓋從原材料到成品電池的整個(gè)供應(yīng)鏈。德國(guó)薩爾茨吉特工廠電池供應(yīng)量每天可滿足約500輛汽車的需求。PowerCo已將薩爾茨吉特的一座舊工廠改造為測(cè)試中心，進(jìn)一步加強(qiáng)公司在電池研發(fā)和測(cè)試方面的能力。

建造首個(gè)大型儲(chǔ)能中心

3月9日，大眾汽車宣布在德國(guó)薩爾茨吉特完成了首個(gè)大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（PowerCenter）的并網(wǎng)運(yùn)行。該設(shè)施由大眾子公司Elli負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)，擁有約20兆瓦（MW）的輸出功率和40兆瓦時(shí)（MWh）的存儲(chǔ)容量，可滿足約2萬(wàn)戶家庭近2小時(shí)的用電需求。此次并網(wǎng)標(biāo)志著大眾汽車正式跨入工業(yè)級(jí)能源存儲(chǔ)與電力交易市場(chǎng)，業(yè)務(wù)模式從單一汽車制造向能源基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)質(zhì)性擴(kuò)張。

圖4. 首個(gè)大型儲(chǔ)能中心

大眾汽車此前曾設(shè)定到2030年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)電池可供應(yīng)約300萬(wàn)輛電動(dòng)車的目標(biāo)，然而這是在電動(dòng)汽車行業(yè)增長(zhǎng)預(yù)期更為樂(lè)觀的情況下制定的。當(dāng)前，電動(dòng)汽車普及放緩，與此同時(shí)隨著人工智能技術(shù)的興起，耗電巨大的數(shù)據(jù)中心大量涌現(xiàn)，接入電網(wǎng)的可再生能源電站持續(xù)增多，使得儲(chǔ)能電池市場(chǎng)需求旺盛。

大眾汽車首席執(zhí)行官奧利弗·布魯姆表示：“儲(chǔ)能與能源交易是一個(gè)具備強(qiáng)勁增長(zhǎng)潛力的全新戰(zhàn)略業(yè)務(wù)領(lǐng)域。”該車企希望在薩爾茨吉特打造閉環(huán)電池生態(tài)體系，將電池技術(shù)用于電網(wǎng)服務(wù)與能源交易，一方面可以緩解PowerCo的虧損壓力，另一方面也能助力德國(guó)向可再生能源轉(zhuǎn)型。

在全球電動(dòng)汽車需求增速放緩的背景下，大眾汽車不再僅專注于車輛生產(chǎn)，而是整合旗下PowerCo與Elli，試圖通過(guò)多元化布局，構(gòu)建起涵蓋“電芯-儲(chǔ)能-交易”的全產(chǎn)業(yè)鏈體系，提升電池資產(chǎn)的利用率并開(kāi)辟新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。大眾汽車正式跨界進(jìn)入能源存儲(chǔ)領(lǐng)域，標(biāo)志著從汽車制造商向綜合能源運(yùn)營(yíng)商的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。

該項(xiàng)目的技術(shù)基石是PowerCo研發(fā)的工業(yè)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，核心采用了其標(biāo)志性的UC電芯。這種電芯作為大眾汽車的全球標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化可直接應(yīng)用于固定式大型儲(chǔ)能系統(tǒng)。這種跨界復(fù)用策略不僅增強(qiáng)了大眾汽車的技術(shù)自主權(quán)，還通過(guò)規(guī)模效應(yīng)顯著降低了移動(dòng)端與固定端電池的單位成本。

薩爾茨吉特基地由PowerCo生產(chǎn)UC電芯組裝成儲(chǔ)能中心，再由Elli負(fù)責(zé)在電力市場(chǎng)上進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)營(yíng)。Elli的交易團(tuán)隊(duì)利用算法驅(qū)動(dòng)的策略，在歐洲電力交易所（EPEX SPOT）進(jìn)行24小時(shí)不間斷的電力買賣與資產(chǎn)管理。儲(chǔ)能中心通過(guò)在電力供應(yīng)過(guò)剩時(shí)吸收廉價(jià)的可再生能源，并在高需求時(shí)段回饋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的“削峰填谷”，提升電力系統(tǒng)的靈活性與穩(wěn)定性。

隨著交通領(lǐng)域電氣化的推進(jìn)，電網(wǎng)對(duì)靈活性的要求大幅提升。風(fēng)能與太陽(yáng)能存在間歇性和波動(dòng)性等固有特性，其出力與用電負(fù)荷難以完全匹配。而大型工業(yè)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)平抑新能源波動(dòng)、跟蹤計(jì)劃出力、參與系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻等方式，可顯著提高可再生能源的消納水平，是推動(dòng)主體能源向可再生能源更替的關(guān)鍵技術(shù)。

薩爾茨吉特儲(chǔ)能中心的上線只是大眾汽車宏大計(jì)劃的開(kāi)端，目前已有更多儲(chǔ)能項(xiàng)目處于規(guī)劃階段。Elli正逐步從單一的充電服務(wù)商演變?yōu)槟茉垂?，其目?biāo)是將物理存儲(chǔ)容量轉(zhuǎn)化為智能化的數(shù)字能源管理平臺(tái)。通過(guò)這種深度垂直整合，大眾汽車正在模糊移動(dòng)出行與能源供應(yīng)的界限，致力于成為全球汽車技術(shù)與能源驅(qū)動(dòng)者。

  （編譯自electriccarsreport.com，insideevs.com，www.elli.eco）

 編譯：李忠東

來(lái)源：榮格-《國(guó)際汽車設(shè)計(jì)及制造》

原創(chuàng)聲明：
本站所有原創(chuàng)內(nèi)容未經(jīng)允許，禁止任何網(wǎng)站、微信公眾號(hào)等平臺(tái)等機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)載、摘抄，否則榮格工業(yè)傳媒保留追責(zé)權(quán)利。任何此前未經(jīng)允許，已經(jīng)轉(zhuǎn)載本站原創(chuàng)文章的平臺(tái)，請(qǐng)立即刪除相關(guān)文章。