令友商眼馋!通用汽车在电气化之路上一口气自研三款强劲电机
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说到新能源汽车的三电技术,电池技术显然是最受关注的,刀片电池,能量密度,针刺试验这些也都成了热词。相比之下,电控技术就冷门一些。而电机似乎是最不被关注的。今天我们就来聊聊新能源汽车中的电机。
电机在电动汽车中的价值
电机的价值在于为车辆提供动力,现在二三十万的新能源车动辄3到4秒的零百时速,靠的就是电机技术的发展。
电机由三部分组成:定子、转子、壳体,电机技术的关键点在定子、转子。转子即新能源汽车的主驱动电机,它承担了与新能源汽车运动相关的所有功能。新能源汽车电机的效率和性能至关重要,目前汽车专用电机驱动系主要有三类:直流电机驱动系、永磁同步电机驱动系、交流感应电机驱动系。
直流电机应用非常广泛,小时候玩的四驱车上的"马达"就是它,但是它的缺点也很明显,效率低,质量大体积大等等,现在的老年代步车或者电瓶车会用,新一代电动汽车已经慢慢不再使用。
目前新能源汽车电机主要以永磁电机和感应电机为主,感应电机的代表当属特斯拉Model S。它所搭载三相感应电机最大功率可达515 kW(700 Ps),转速范围为12 000~20 000 r /min,加上双电机四驱设计,在减速机配合下,可轻易产生930 N·m 的扭矩,令车辆的零百加速可在3.4s内便可完成。
永磁同步电机的代表是丰田普锐斯——丰田在1997年研发出的世界上第一款成熟的混合动力汽车,迄今为止已发展到第4代。第4代Prius电机采用了分段线圈式定子,转子磁路结构也做了改变,电机的峰值功率为53 kW,峰值转矩为163 N·m,最高转速更是达到17 000 r /min。
通用发布三款全新车用电机
180kW永磁电机:主要用于驱动四驱车型的前轮,虽然官方没有给出具体数字,但通用表示,其扭矩表现将非常出色。
255kW永磁电机:主要用于驱动四驱车型的后轮,即将上市的悍马EV每台车会搭载三个这样的电机。
62kW感应电机:通用声称这是一种辅助性的电机,因为感应电机的特性决定了它不通电时转动阻力很小,而一旦通电又无需离合装置即可驱动。
整体来看,通用的这三款电机覆盖面比较广泛,考虑到悍马EV等Ultium平台车型的生产排期,不久后的凯迪拉克Lyriq等车型应该也会用到上述电机的一种或多种。
另外,福特还展示了 Ultium 平台专用的 BMS 控制器,包括逆变器、车载充电机和一些电源相关模块也都集成在了 BMS 里面。通用号称这些电驱相关产品的体积都比自家同类产品体积小了 50%。
为什么要推出新电机
至于推出新电机的目的,通用汽车指出,其中之一是减少对稀土材料的需求。
永磁材料是稀土新材料最大的消费领域,占稀土新材料领域消费量的64%,占稀土总消费量的42%。稀土永磁材料性能的提高极大地促进了永磁设备及器件向小型化、集成化的发展。举例来说,一台150kW的传统动力总成(发动机+变速箱)体积大概是409L。而一台峰值功率150kW的电驱动总成(电机+减速器),体积大概只有82L,是传统动力总成的五分之一。
稀土元素被誉为"现代工业的维生素"。世界稀土资源丰富,但分布很不均匀,而且过度开采还会导致严重的环境污染。截至2019年末,世界稀土资源储量约1.2亿吨,主要集中在美国、澳大利亚、巴西、中国、印度、马来西亚、俄罗斯和越南这8个国家。上述8个国家稀土资源储量总和为1.1173亿吨,约占世界总储量的93.11%;其中中国稀土成矿地质条件优越,是世界上稀土资源最丰富的国家,稀土储量约为4400万吨,占全球总储量的36.67%。
总的来说,企业既要研发更加优秀的电机,以制造动力更强的新能源汽车,同时也要注意原材料过度开采和引发的环境问题。总之,在追求高效、节能的路上,电机并没有停下脚步。而在技术领域每一个点滴的进步,或许都会为未来的电动汽车发展带来深远的影响。