电气化时代来临,汽车行业也面临着巨大的挑战,以特斯拉为代表的纯电驱动汽车大有全歼燃油车的趋势。
只不过还有一些技术瓶颈没能让它们彻底如愿,这些难题同样出在纯电汽车的三电领域:电驱、电池、电控。
三电系统的成本占据整个纯电动车总成本的70%以上,而超过90%的纯电动车机件故障,也是由三电系统引起。
虽然风云超级混动跑车并不是纯电动车,但它依然受制于当前三电系统技术发展水平,首当其冲的便是电机技术。
纯电汽车在电机上都会追求高功率、小体积、高转矩、高转速(高功率密度、高转矩密度),它的性能直接关系到整车动力性。
当前,驱动电机分为三种:分别是交流异步电机、直流异步电机和直流同步电机。
最适合纯电动车用的是造价高昂的直流同步电机,它不仅动力响应速度快,还能承受非常大的电流电压。
而且无论是全功率状态还是维持恒流状态(电机处于极低功率),基本上都没有什么电流噪音。
然而直流同步电机造价非常高昂,纯电动车用的大功率型号造价更加惊人,因此使用这种电机的车企业并不多,特斯拉modelx、蔚来es6是其中的典型。
直流异步电机是绝大多数纯电动车的首选,这种电机基本上只要解决好滤波模块的结构和用料,也可以实现接近95-97%的效率,同时还没什么电流声音。
但问题在于,这种电机的滤波模块是会发出非常高频的啸叫声,更要命的是,这种接近20000hz的极高频啸叫,几乎无法通过车辆本身的nvh设计完全隔绝。
至于交流异步电机,它的最大优点是便宜耐用不爱坏,但缺点也很明显,声音奇大而且效率不太高(85-89%),基本上只有那些很便宜的纯电动代步车才会使用这类电机。
目前,很多欧洲汽车品牌的电动车都喜欢用直流异步电机,比如宝马i3,但华国和日本品牌却更喜欢直流永磁同步电机。
当然也有很多品牌喜欢将两种电机配合使用,比如大众汽车的id.4x以及id.6x的四驱车型都是采用两种电机。
它的前桥采用的是异步电机,输出功率为75kw,扭矩为151n.m,非常适合做辅助驱动;后轴采用的永磁同步电机,功率达到150kw,扭矩为310n.m,最高转速16000转,最高效率97%。
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这是当时岚风在确定风云混动跑车前后桥驱动电机选择时,查看的资料。
奇瑞不光在混动技术领域在全球首创了dht三档变速箱,其实它在纯电动领域技术实力也相当强悍,可能比不上特斯拉和少量领域的比亚迪。
但无论是三电技术,还是纯电整车平台都是对其他华国车企拥有显著优势,尤其是对那些造车新势力。
奇瑞小蚂蚁、大蚂蚁、qq冰淇淋、艾瑞泽5e电动车上市很多年,所有关键技术完全自主掌握,也基本没有负面消息(比如自然、动力受限等)。
正是基于这种优势,星空汽车公司才死心塌地的趴在奇瑞汽车身上“吸技术血”,只要是奇瑞有的技术,它们全都移植过来用。
不过星空汽车公司比较是更高端的跑车品牌,产品定位肯定高于奇瑞产品,因此,所采用的技术也必须更好。
好在奇瑞汽车在纯电技术领域的水准已经是处于行业前列,所以星空汽车改造起来等于是站在巨人的肩膀上,加之不计成本的投入,取得好的效果就容易的多。
奇瑞早些年就在布局纯电动车,它们与世界一流的传动产品制造商拥有百年历史的日本安川电机成立了奇瑞安川电驱动系统有限公司,专门从事新能源汽车用电机、控制器及车用电驱动系统的设计、开发、生产和销售等业务。
日本安川电机在伺服电机、变频器及工业机器人等领域的实力位居世界前列,旗下多款电机产品更是牢牢占领着全球市场份额第一的宝座。
原本,林峰他们确定的就是使用奇瑞安川电机生产的永磁同步电机,其性能也处于行业一流水平。
但岚风详细了解后还是不满意,他需要更强大的驱动电机,尤其是要在散热技术方面有所突破。
“林峰,就按照我的要求办,请奇瑞安川公司协调,采用我们实验室的纯净铜技术制造新电机。”
“好吧,有了纯净铜技术的加入,它一定会颠覆整个电驱技术领域,这将是划时代的产品。
只不过,针对这种新导线,如何开发电机制造工艺流程以及设计性能最强的电机,还是需要安川公司出手。”
两人作出决定,他们要将经过材料原子基因编辑技术的纯净铜导线用于电机绕组。
之所以这么干,是因为:
在永磁同步电机内,电流通过定子绕组,形成电枢磁场与转子永磁磁场交链,产生力矩,以此驱动车辆。
在当前的技术水平下,即使是用纯铜来做绕组也会有电阻,可能这点电阻不大,但电机在大功率高速运转时,在大电流的“助攻”下,这一点点电阻就会被无限放大,进而造成很大的发热和能量损失。
采用纯净铜导线作为绕组后,其接近于0电阻的“超导”特性就会极大的降低发热和能量损失。
同时,安川电机公司的研发工程师还采用了其他先进技术,比如hair-pin电机绕组技术。
导线的电阻和导线的长度成正比,和横截面积成反比,hair-pin扁线绕组技术也可以让导线的电阻变小。
在纯净铜导线技术和10层hair-pin电机绕组技术加持下,奇瑞安川电机公司为星空汽车公司定制研发的新型电机其发热和能量损失只有当今世界最好的驱动电机的1.7%。
当看到测试结果时,前来协助研发的日本安川电机公司总部的大量工程师都傻眼了。
“不...这不可能。”
“标准测试条件下,发热量接近0,这...难以置信。”
“没有发热,能量损耗也随之消失,我们安川电机技术什么时候达到这种外星人水平了?”
“不,这不是10层hair-pin电机绕组技术的功劳,也不是我们电机设计技术能实现的,一定是你们提供的特殊铜导线...”
岚风微微一笑,他看着那些惊讶得合不拢嘴的日本工程师,淡定的说道:
“谢谢你们的电机技术,让我们拥有了世界第一的高效率驱动电机,哈哈哈哈!”
“秦さん(桑),你们华国人太让我们吃惊了,没想到你居然能将铜线在常温下做到近乎超导的水平,要知道,超导电缆一般在4.2k的液氦中运行。
这是不是有些违背物理规律啊,我真的不敢相信....神啊,救救我吧,这到底是怎么一回事。”
林峰见状,立马给他解释起来,他要不出手的话,那些日本工程师怕是真的会疯掉的,因为事前,根本没有跟他们说过纯净铜技术的事。
他解释道:
“超导电现象发现至今已有一百一十多年历史,1987年液氮温区高温超导体的出现,全球迅速掀起高温超导研究热潮。
当具有相似晶格常数的两个单层二维范德华材料垂直堆叠且略微未对准时,则会呈现出周期性莫尔图案,从而改变材料的电子态,出现电子平带。
早在2018年3月,华国天才曹原等在~1.1°魔角扭曲的双层石墨烯中发现新的电子态,可以简单实现绝缘体到超导体的转变,打开了非常规超导体研究的大门。
我们云端科技研究院就是在这一理论的启发下,凭借我们先前的电子探针材料改性技术,实现了对铜原子的基因缺陷移植技术。
所以,就有了你们看到的纯净铜,常温近似超导体的出现,嘿嘿!”
这样的解释,让所有人都云里雾里的,他们都不是物理或者材料领域的科学家,肯定是听不懂这些理论的,不过没关系,他们只需要知道纯净铜导线可以在常温下实现90%的超导性能就好。
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接下来,安川电机总部的老大小笠原社长亲自来到芜湖,他拜托尹同跃牵线搭桥,拜会了岚风,在他的苦苦请求下,终于是与云端科技研究院签订了战略合作协议。
云端科技研究院许可他们独家使用纯净铜导线制造驱动电机和伺服电机,让安川电机不但坐稳世界第一伺服电机的位置,还要一骑绝尘将竞争对手甩在身后。
作为回报,安川电机株式会社将自己掌握的所有先进设计和制造技术供给给星空汽车公司,并且将使用纯净铜技术的新型电机的利润额70%交给云端科技研究院。
当然,岚风也提出要求,这项计划要在2年后才生效,因为纯净铜技术本身还存在一些瓶颈,还需要不断的改进才能达到大规模工业化的水平。
有了小笠原社长的全力支持,用于风云混动跑车的驱动电机更是采用了各种先进的设计和制造技术。
比如,采用径向磁通电机技术,混合轴向磁通和径向磁通,进一步增加功率密度。
这在laferrari和的混合动力系统中使用了这种电机。
经过系列先进技术的加持,奇瑞安川公司为星空汽车定制生产的标准型永磁驱动电机功率达到200kw,扭矩为600n.m,最高转速可以超过26000转,最高效率99.2%。