埃安发布夸克电驱,电机功率密度达到12kW/kg
发动机是车企的看家本领。
电动汽车时代,电驱动系统取代发动机,成为车企的核心竞争力。
一款高效的电机,能为整车带来更快的加速,更强劲的性能,甚至关系到动能回收系统的工作能力。因此电动时代,虽然性能越发廉价,但对电驱动系统的要求缺越来越高。
那么电驱动系统难做吗?
说不难,确实不难。电机本就有非常高的效率,90%以上的电能-动能转化效率,即使电驱动系统做的再差,也比汽油发动机高效。
但说难,也很难。如果说驱动系统一张百分考虑,做汽油发动机知道做到60分就是及格,80分就是优秀。但做电驱动系统,起步就是90分,做到95分也只是平均水平,只有做到95分,甚至更高,才能称之为优秀。
我们国家的新能源汽车市场,已经是全球最先进的新能源车市场,自然在电驱动领域也是现金的。但目前各家车企的电驱动系统,也面临瓶颈期。这个瓶颈期,是电机性能和汽车需求矛盾造成的。
从电机本身来看,电机本体能实现更高的输出功率,更高效的电能-动能转化效率无疑是最关键的参数。而电动汽车所需要的电驱动系统,还要求电机要有更小巧的体积,更低的能量损耗,以及更低的重量。
如果只是为了提升电驱动系统的性能,最简单的办法是以空间、重量换性能。但对电动汽车而言,这条路线行不通。汽车上用于装配电机的空间是有限的,一定要在有限的空间做作出更高的性能。
螺蛳壳里做道场形同电动汽车的电驱系统,虽然有些玩笑的成本,但确实恰如其分。车企要面对的难题与瓶颈,就是如何在有限的空间内,提升电驱动系统性能和效率,给整车提供更高性能。
目前,电动汽车大多采用永磁同步电机,这种电机的好处正是效率高,体积小,成本又不贵。但永磁同步电机在突破瓶颈上,有一定困难。那么突破永磁同步电机性能上限的方法是什么?
最近,埃安所发的夸克电驱系统,就给出了他们自己的答案。
01
“巴掌大”的电机
V8发动机的性能
埃安的夸克电驱系统,把电机的功率密度提高至12kW/kg,领先于行业平均的6kW/kg。
和燃油车比起来,夸克电驱的效率更是高的惊人。美式传奇跑车野马GT上所搭载的5.0LV8发动机,重量195kg,最大输出功率约303kW,其功率密度仅1.55kW/kg。
从功率密度来看,夸克电驱能用很小的电机,实现V8发动机的性能。那么放到电动机领域来看,夸克电驱是什么水平呢?
从中汽研给出的检验报告来看,夸克电驱和主流的电驱系统相比,电机最大功率、重量、体积、功率密度和综合效率上有比较明显的优势。
尤其是在重量和体积方面在,在200-300kW级别电驱系统中,夸克电驱21.5kg重量和2.65L体积,这领先优势比较明显。
站在整车角度来看,埃安夸克电驱对整车空间的占用更小,更小的体积也能为整车布局带来更多可能。
02
900V和SiC是关键突破点
1900年,保时捷曾推出过一款使用小体积轮毂电机的概念车,但终因电机性能不足的原因流产。
电机性能,和电机功率密度息息相关,但想在电机功率密度上实现突破,很难。
一方面是要考虑在体积不变的情况下,如何实现更大的功率输出。这就要求必须去探索电机的空间极限,让电机的每一个点都能释放出最大潜能。同时还可以通过提升电压的方式,提升功率。但电压每提升1V,都是一个涉及材料、工艺、软件、封装、安全的系统级庞大工程;
另一方面还要避免高功率输出损耗,好不容易提升的功率,尽可能避免浪费在产热这种无用功上。
问题明确,就能有解决方案。业界的一致共识是,提高电机工作电压,选择更高的电机材料,是终极解决方案。
埃安在夸克电驱上,就将电机的工作电压推高至900V级别,并采用SiC碳化硅功率半导体模块,从提升性能和减少损耗两方面着手,提高最终性能。
夸克电驱,将装配到Hyper SSR之上,实现1.9秒百公里加速。
从技术上看,高电压平台和SiC碳化硅功率半导体组件的应用,是各家车企的共同选择。但其背后的真正难度是车企是否在相关领域,有足够的产业配套能力。
更准确的来说,是车企本身能否具备高电压配套组件的配套能力,和SiC碳化硅半导体的封装能力。
埃安夸克电驱之所以敢于率先应用900V高压和SiC碳化硅功率半导体组件,核心原因正在于埃安对相关领域的布局。
埃安深度介入SiC产业链建设,自研封装设计。从芯片布局、均流一致性、缩小芯片开关延时、叠层功率回路设计四个方向进行突破,同时结合全银精准低温烧结工艺的革新,使得SiC模块回路杂感降低50%以上、热阻降低约25%、芯片通流能力提升10%以上、功率循环寿命提升约100%。
只有深度参与到产业链之中,才能保证高压电驱系统的综合性优势。否则终将只是在性能上的昙花一现,很难实现产业化应用。
03
新材料减少热损耗
既要提高性能,也要减少电机的热损耗,才能最终实现综合性能的提升。
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。一种名为“纳米晶-非晶”的合金材料成为突破口。
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;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。
埃安的夸克电驱系统,就采用这种材料来制作电机铁心,降低电机50%铁芯损耗,从而有效降低电机能量损耗,电机工况效率提升至97.5%,电机最高效率达到98.5%。
电机转子,同样有很大的提升空间。
扁线绕组,率先被保时捷Taycan车型采用,对提升电驱功率,减小热损耗有很好的效果。最近几年国内车企,也开始学习使用这种技术。
在夸克电驱汇总,埃安同时采用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,并申报三项国家专利,可实现70kW~320kW功率范围、220~450Nm扭矩范围多平台兼容。
04
孵化锐湃动力,独立运行
发展迅速的埃安,已在电动汽车领域取得多项领先技术。弹匣电池、超倍速电池、海绵硅电池三项原创电池技术,“AEP3.0平台”造车凭条,以及“星灵架构”等Hyper Tec全新一代高端技术。
夸克电驱的发布,实现“大动力与小体积”兼得的技术突破,突破了用词同步电机的瓶颈,是中国新能源汽车行业蓬勃发展的缩影。
在发展过程中,广汽集团和埃安已经先后孵化出多家电动汽车供应链企业,随着夸克电驱的发布,埃安同步孵化成立锐湃动力科技有限公司。新公司,将围绕前瞻动力科技研发及产业化,打通研产销一体化,打造出更多的动力产品。
成为一家车企很难,但更难的是成为一家可以孵化产业链的车企。埃安从一个新品牌,发展为具有独家技术的汽车公司,并正在向具有孵化产业链能力的车企而努力。
今年1月30日,福布斯中国发布2022年新晋独角兽榜单,埃安在全球新晋独角兽中位列第一。
在多次获得国际媒体关注,并被评选为独角兽企业后,埃安开始吹响冲击科创板IPO的号角。