踩上“风火轮”的驱动电机
发稿时间:2023-12-27 14:42:52 浏览次数:

在新能源汽车推广全面提速的今天,电机作为新能源汽车的“三大件”之一自然不甘落后,已踩着“风火轮”突破“2万转”的最高转速大关。

前不久,华为发布了一款引发行业关注的“超级电机”。据介绍,这款名为DriveONE的电驱系统最高转速可达22000转/分,目前配装在智界S7上,车辆百公里加速仅需3.3秒。

“(最高转速)2万转不算什么新鲜事了。”一位不愿具名的业内人士告诉《中国汽车报》记者,现在企业动辄就追求2万转,要将电机的性能提到极致,“但埋头朝一个方向猛冲的同时,是否也应冷静思考,这个方向究竟对不对?”

电机竞速风潮正盛

回到前面提到的DriveONE,华为常务董事、终端BG首席执行官、智能汽车解决方案BU董事长余承东在产品发布会上表示,智界S7配备的驱动电机最高转速是25000转/分,为保证安全,“保留”了3000转。

余承东幽默的表述,透露了华为在电机研发领域的实力。其实,除了华为,不少企业都研制出最高转速20000转/分的新能源汽车电机,将技术与产品水平提升到新的高度。

比如,智己LS6 800V版本配装的电机,最高转速达到21000转/分。得益于驱动电机性能的提升,该款车驱动系统的功率密度提升至4.41kW/kg。再比如,极氪001 FR配有4个驱动电机,前轴双电机峰值功率为155kW×2,后轴功率为310kW×2,总功率达930kW,最高转速为20620转/分。

此外,特斯拉Model Y采用的3D6电机,峰值功率为220kW,峰值转速达20000转/分。比亚迪易四方技术平台配装的电驱总成系统最大功率超1100马力(约合809kW),最高转速可达20500转/分。博格华纳也推出了碳纤维电机转子,其最高转速达25000转/分,助力未来大功率、高转速电机产品的开发应用。

据了解,电机的转速由转矩和磁场的转速决定。其中,转矩主要受到电磁场的影响,当电流通过电机线圈时,会产生旋转磁场,并与电机内部的磁铁产生相互作用力,从而产生了转矩。在一定的功率下,磁场的转速越快,转矩就越小。因此,提高转速就是提高电机功率,能够进一步提升车辆的动力性;同时,还意味着转矩缩短、电机体积减小,从而能够降低材料用量、节约成本。

除了对高转速的追求,经过近年来的迭代发展,扁线绕组、油冷也逐渐成为电机技术的主流趋势。今年长安汽车发布启源品牌以来,多款车型相继面世。其中,A05、Q05、A06三款车型配装的“数智电驱”成为亮点之一,配备全球电混首发的“1槽10线”扁线油冷电机,最大输出功率达158kW,最高效率为97.8%。

增益效果叠满是否刚需

一方面是技术升级不断加码,另一方面是车企成本不断下探,电机行业在市场“洪流”的裹挟下,也被迫“卷”了起来。

一位新能源汽车驱动电机工程师对记者吐槽道,电机转速越来越高,扁线、油冷、双电机成为“标配”,就连碳纤维转子的应用也越来越多,电机行业的未来可谓“一片光明”,但也可以说是“不堪重负”。

据了解,在特斯拉率先在电机上应用碳纤维转子后,诸多企业纷纷效仿。今年4月,博格华纳发布一款最高转速2.5万转/分的碳纤维转子。另外,智新科技、汇川联合动力、天蔚蓝等皆推出了碳纤维转子,形成了一股新趋势。

在教育部汽车电子驱动控制与系统集成工程研究中心首席科学家、哈尔滨理工大学头雁教授、精进电动创始人蔡蔚看来,电驱动系统涉及峰值功率、峰值扭矩、工况效率、功率密度4个关键技术指标,电机朝着高度集成、高压化、小型化和标准化方向发展已是必然。

但也有业内人士认为,要理性看待前进的方向。方正电机董事长兼总经理牛铭奎告诉记者,最近某造车新势力的首席执行官就曾发问——新能源汽车究竟需要什么样的电机?“这个问题不仅车企在思考,我们自己也在研究。”他说,“有一点毋庸置疑,电机作为新能源汽车的关键‘三大件’,也许不一定是最好的,但一定要是最合适的。”

“无论绕组层数,还是电机转速,想要继续开发就存在技术难度。比如,绕组层数越多,工艺复杂度就越高,目前行业的技术水平可以达到12层,但从设计角度来说,并不是层数越多就越好。尽管一些车企表示可以做到10层、12层,但当前主流方案仍是采用8层线组,这是有原因的。”牛铭奎介绍道,绕组层数并不能代表电机的先进性,此前丰田曾经做到12层,特斯拉也研发了10层扁线技术,但最后都回归8层扁线绕组,归根结底在于这是性价比最高的方案。8层扁线绕组就能做到功率220kW,10层扁线绕组对性能的改善不大,且制造难度更高,良品率低。

“企业不必鼓吹细枝末节的技术突破,对于大部分新能源车型来说,如今的电机性能已经足够满足需求甚至过剩。对于中、低端车型来说,‘极致’的驱动电机是一种冗余配置。”牛铭奎认为,应理性看待电机技术的发展,“我们真的需要那么高转速的电机吗?虽然高转速理论上意味着电机体积的缩小,但减速比会更大,减速器就要相应增大。”从这个意义上说,如何平衡产品的各项性能,给用户带来更优化的体验是汽车行业需要思考的新问题。

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