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埃安的夸克电驱,能不能打?

2023年03月10日 10:16:01
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来源:电驹

买新能源汽车,电驱是重要考量部分,因为这直接影响到车辆的续航问题、加速问题,最高时速能力等等。

电驱结构中,电机又是重中之重。好的电机应该是什么样子的?它应该横跨这几个维度,分别是额定功率高、峰值功率高、峰值扭矩高、电机转速高、冷却方式快、功率模块先进等等。

另外,好的电机应该具有好的工况适应能力,过载承受能力、大范围调速能力、能量回收能力、以及高的可靠性。总之,你把这几个关键参数代入,就知道一款电机的优与劣。

3月3日,埃安发布了夸克电驱。夸克电驱展示出的优势为体积小、功率密度高、输出损耗小、工况效率高等4大优点。趁着这个机会,我们聊聊夸克电驱。

夸克电驱搭载了什么技术

夸克一词,来自物理。“夸克”这个物质单位,最早接触是在中学的物理书,它是比亚原子粒还小的粒子,是所有物质的基本组成单位。

夸克电驱技术亮点有如下三个:1、" 纳米晶 - 非晶 " 超效率电机,2、行业首创 X-PIN 扁线绕组,3、全球最高 900V 碳化硅功率模块。我们一一来解析:

1、" 纳米晶 - 非晶 " 超效率电机

首先,夸克电驱的电机是永磁同步电机。接下来给大家上一张图,看看永磁同步电机的数据优势。

从上图中可以明显看出永磁同步电机的优势,其中就包含了体积小,功率密度(功率密度是指电机单位质量所能提供的功率)大等优点。

再给大家看一张图,可以看出夸克电驱的单一电机只有2.65L,比主流的5.5L小的多。另外,夸克电驱的电机功率密度高达12kw/kg,相比行业6kw/kg提升100%。

大功率电机小型化设计,这样做的好处是,以后搭载该电机的车型能够做到“机械空间最小化,乘员空间最大化”这是纯电动车存在的先天性优点,只不过在原有的基础上再次提高了。

我们再来看看永磁同步电机的优缺电:所谓永磁,是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步的提升。而所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此,通过控制电机的定子绕组输入电流频率,电动汽车的车速将最终被控制。

与其他类型的电机相比较,永磁同步电机的最大优点就是具有较高的功率密度,相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。

另外,除了永磁同步外,交流异步电机,励磁同步电机也有自己产品特性和优缺点,比如宝马日产就选择了励磁同步电机。

永磁同步电机技术发展至今,电机铁芯损耗是影响电机工况效率的主要因素,这是行业难题。

埃安电机团队从基础原材料和电磁原理创新开发,设计了" 纳米晶 - 非晶 " 合金材料及批量制备工艺。相较于传统的铁基硅钢材料冶炼工艺,纳米晶 - 非晶材料冷却速度高达 100 万℃ /s,较铁基硅钢材料快 1000 倍;该材料具有原子无序排列、无晶粒、无晶界的微观特性,其铁损系数远低于铁基硅钢等电工钢。

2、行业首创 X-PIN 扁线绕组

夸克的定子线圈用的是扁线绕组,也叫扁线电机。我们常常听说,圆线电机、扁线电机,这类的技术名词,如果再加上6层扁线、8层扁线更是把我们搞的云里雾里。

首先,定子线圈是电机要看的参数之一,目前市面上主流的分别是,6层扁线、8层扁线、扁线绕组、圆线绕组。

为了方便大家理解,我们看看不同的车型都使用了什么定子线圈。ID4用的是6层扁线,ID6用的是8层扁线,蔚来ET7和夸克电驱一样用的是扁线绕组。

我们来看看扁线绕组的优势:

第一,效率更高,扁线绕组通过应用截面积更大的扁铜线,槽满率可达70%,而圆线绕组仅40%左右。电机的能源损耗中65%来自于铜耗,相同功率下,扁线绕组铜线更短,电阻降低,铜耗降了21%,效率提升了1%。在城市、市区等拥堵工况下,扁线电机工作效率要比圆线高出 10%,车辆路况试验WLTP续航增加;

第二:散热更好,扁线绕组导体接触紧密,槽里空隙小,且绕组和铁心槽之间接触更好,提高热量传导效率,散热性能更好,据实验室仿真模拟,相同设计的电机,扁线绕组比圆线绕组温升降低了10%。

第三:扁线绕组便于实现自动化生产,但扁线绕组的大规模应用需要应对的问题比较多,对铜线要求高,良品率低,生产工艺复杂,生产设备依赖进口。

埃安融合自主专利的「X-PIN 扁线定子技术」和「碳纤维高速转子技术」,在缩小 25% 体积的情况下,电驱功率提升 30% 以上。X-PIN 碳纤维高速电机可实现 70-320kW 功率范围,以及 220-450N · m 扭矩范围多平台兼容。

3、全球最高 900V 碳化硅功率模块

我们都知道,想让电动车运行,需要电池、电机和电控的“良好沟通”。但是电池和电机之间存在一点兼容问题。

毕竟,电池输出的是直流电,电机需要输入的交流电。想要让二者适配,就需要一个名叫“功率器件”的转换器,将直流电转化为交流电。

目前新能源车采用更多的是IGBT功率开关,由于本身属性问题,车辆电池电压很难超过700V,所以高电压平台下的车辆功率开关模块就需要SiC碳化硅来搭档了。

比如,夸克就采用了SiC碳化硅功率模块,电驱可实现最高满功率工作电压 900V,这一点很牛,峰值功率高达 320kw 以上,最高效率超 99.8%。

需要说明的是,从传统电驱系统使用的IGBT迭代到SiC模块,不仅是汽车领域在这么做,光伏发电领域也是由IGBT迭代到SiC模块,因为它性能更好、耐高温、耐高压。

SiC模块不是非常新的技术,其早已经广泛用于光伏、工业电源和充电桩市场。尤其是我们熟知的800V碳化硅充电平台,这里就离不开SiC模块。SiC的应用之所以能实现比较广泛的应用范围,可以归结于现在之前高位的成本开始下降,但也还算不上便宜。

说回夸克电驱,它不仅仅局限于汽车,还能应用在很多前瞻领域,解锁更多未来智能生活场景。比如在医疗科技领域,可以运用夸克电驱制作动力义肢,让残疾人也能拥有正常人的活动能力;再比如无人机领域,通过使用夸克电驱技术,运载量和续航均可以大幅提升。

随着夸克电驱技术不断进化,未来它还可能会被应用在智能机器人、机械外骨骼、航空航天等等高精领域。

为何要发力电驱技术

2022年新能源乘用车销量688.7万辆,渗透率接近30%,相当于每卖出4辆车,就有一辆是新能源。

2023年结束国补之后,市场由存量转增量,市场竞争度更大。几乎所有车企都在布局新能源市场,竞争激烈非常之严重。在新能源赛道里,谁的技术储备丰富,谁就更有机会出线。

目前,自主品牌都在加强火力自主研发三电和智能化技术。埃安自主研发了弹匣电池、海绵硅电池,还推出了“AEP3.0平台”以及“星灵架构”等全新一代高端技术。并且在全栈自研的基础上,成立了锐湃动力科技有限公司,重点围绕前瞻动力科技研发及产业化。

写在最后:

电机作为纯电动车型的三大件之一,有着举足轻重的地位。这就意味着谁有好的电机,谁就有可能造出好的产品。埃安Hyper SSR实现多电机1.9秒百公里加速,Hyper GT实现单电机4.9秒百公里加速能力,这背后离不开技术层面的支持。

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