2020年10月,工信部發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0》,提出積極發(fā)展純電動、混合動力、氫燃料等多種新能源,實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的電動化轉(zhuǎn)型。從路線圖2.0可以看出,能源形式可以多種多樣,但最終落腳點都是“電驅(qū)動化”,電機的作用更加凸顯。電機因為在響應(yīng)速度和功率上相比汽油發(fā)動機有天然優(yōu)勢,因此速度與激情已不再是千萬級跑車蘭博基尼Roadster、布加迪Chiron們的專屬,普通百姓也有機會體驗風馳電掣。那么誰擁有世界上最強的汽車電機?本文就給大家揭開謎底。汽車電機主要分為兩大派系,分別是永磁同步電機和異步感應(yīng)電機。我們首先看一下異步感應(yīng)電機,特斯拉 Model S P100D在前后橋各搭載一臺異步感應(yīng)電機,其中后橋電機最大功率375KW,是全球量產(chǎn)車里功率最大的異步感應(yīng)電機。該車型0-100km/h加速成績?yōu)?.7秒,狂暴模式(Ludicrous)下更是僅需2.4秒。永磁同步電機最強的當屬美國汽車新秀Lucid,其Lucid Air頂配車型在前后橋各搭載一臺永磁同步電機,其后橋電機最大功率為670HP(約500KW),是全球量產(chǎn)車里功率最大的永磁同步電機。該車型0-100km/h加速成績?yōu)?.5秒。
當然也會有車企不服氣,因為Lucid Air在2021年總共才交付了500多臺,不應(yīng)該算真正的量產(chǎn)。已完成大規(guī)模交付的車型里面,永磁同步電機最強的當屬保時捷,其Taycan Turbo S車型在前后橋各搭載一臺永磁同步電機,其中后橋電機最大功率335KW,是全球大規(guī)模交付車型里面功率最大的永磁同步電機。該車型0-100km/h加速成績?yōu)?.8秒。
以上比較的都是單個電機,要以整車維度進行比較,電機功率最強的當屬特斯拉Model S Plaid版,其搭載了三臺永磁同步電機,其中前橋一臺、后橋兩臺,電機總功率達到恐怖的750KW。該車型0-100km/h加速成績?yōu)?.1秒。目前全球大多數(shù)車企都選擇了永磁同步電機,原因是其相比異步感應(yīng)電機有幾個主要優(yōu)點:1、能量轉(zhuǎn)換效率高。永磁同步電機的電能效率可達90%以上,而異步感應(yīng)電機一般在85%-90%之間;2、功率密度高。相比于相同功率的感應(yīng)異步電機,永磁同步電機體積更小、重量更輕;3、調(diào)速范圍更大。也就是說能滿足車輛低速、高速等多種工況。當然,永磁同步電機也有其缺點,主要是成本較高,高溫下容易出現(xiàn)退磁現(xiàn)象,后者直接限制了永磁同步電機的最大功率。異步感應(yīng)電機的成本相對較低,主要是因為不需要使用昂貴的永磁材料來制造轉(zhuǎn)子。其次,轉(zhuǎn)子磁場是通電后形成的電磁場,因此轉(zhuǎn)子磁場中不存在退磁現(xiàn)象。因此在電機冷卻技術(shù)有實質(zhì)性提升之前,要做出更高功率的永磁同步電機是非常困難的。所以特斯拉在前幾年一直為其高性能跑車配備異步感應(yīng)電機。技術(shù)資料顯示,Lucid之所以能做出500KW的永磁同步電機,關(guān)鍵是其新穎的電機冷卻方法,該方法可以使液體更接近電機的核心,而不像傳統(tǒng)的冷卻液在電機外圍循環(huán)。而特斯拉之所以在最新款的ModelS Plaid上使用了永磁同步電機,也是因為找到了解決方案:給電機轉(zhuǎn)子加上了新型碳纖維保護套。眾所周知電機定子的線圈能產(chǎn)生大量的熱,而碳纖維有很好的隔熱效果還能防止轉(zhuǎn)子膨脹,并且使離心力造成的變形可控,從而使轉(zhuǎn)子獲得超強磁場和更高轉(zhuǎn)速。
讀到這里,大家發(fā)現(xiàn)不管是特斯拉、保時捷,還是Lucid,都是歐美企業(yè)。不是說中國電動車已經(jīng)實現(xiàn)彎道超車了么,為何沒有中國企業(yè)身影?其實,蔚來EP9的異步感應(yīng)電機也非常強大,單個電機最大功率500KW,前后橋兩個電機合計1000KW。但可惜該車因為各種原因一直未能量產(chǎn)。
目前國內(nèi)量產(chǎn)車型里面,功率最大的異步感應(yīng)電機是蔚來ET7頂配車型的后橋電機,最大功率為300KW。功率最大的永磁同步電機,是高合汽車HiPhi X的后橋電機,最大功率為220KW。國內(nèi)新能源汽車的領(lǐng)導(dǎo)者比亞迪,其旗艦車型--漢EV四驅(qū)高性能版的后橋永磁同步電機,最大功率只有200KW??梢娢覈来磐诫姍C的水平與國際一流差距更大。
當然,國內(nèi)企業(yè)在永磁同步電機領(lǐng)域也在奮起直追。長城汽車在2021年科技節(jié)上展示了800V SiC控制器+雙電機矢量控制模塊。該模塊集成了兩個永磁同步電機,最大功率可達430KW,已經(jīng)接近世界一流水平。
據(jù)說華為也在對標特斯拉,研發(fā)高性能電機,具體參數(shù)未知。相信憑借中國人的聰明才智,在世界最強電機的排行榜上,一定會有中國企業(yè)的身影。