2023年3月2日,特斯拉在“投资者日”活动中正式揭晓其“秘密宏图”第三篇章——全面转向可持续能源,目标在2050年前实现能源100%可持续。其中,还透露了特斯拉下一代自研电驱的相关信息,如下一款永磁电动机将不使用任何稀土材料,以及减少75%的碳化硅使用等。
简言之,特斯拉下一代电驱平台主要是通过减少碳化硅等材料使用,来实现成本的进一步降低。据悉,其下一代电驱平台将减少25%的稀有金属使用,从而实现减重20%,体积缩小75%,成本节省1 000美元。
紧接着第2天,一向在技术上和特斯拉对标的埃安,也发布了全新一代高性能集成电驱技术群——夸克电驱。有意思的是,埃安用目前人类物理学上发现的最小粒子“夸克”来命名其最新电驱技术,有何深意呢?
据悉,“夸克电驱”电机功率密度高达12kw/kg,相比行业6kw/kg提升了1倍,真可谓是用“巴掌大”的电机就能带来超V8发动机的超大马力,足见其功率水平有多牛。据业内人士表示,能够实现此技术突破,不亚于芯片行业一下子从“28纳米”时代快进到“3纳米”时代。
那么,特斯拉的下一代电驱和埃安的“夸克电驱”主要有哪些不同?总体来看,前者是追求极致的成本控制,后者是追求极致的性能超越,是两套不同的技术逻辑和发展路线。只是,特斯拉对于如何达成这一技术目标,并没有透露过多细节,以至于被外界质疑在“画大饼”,就像“夸父追日”般,看问题、做事情脱离实际,而埃安的“夸克电驱”则已实打实地发布并应用了。
世界级电驱难题被中国公司破解
就像内燃机汽车时代,车企都在追求体积更小、功率更高的发动机一样,到了新能源汽车时代,对于这种体积更小、功率更高的追求自然落到了电驱上。而电驱系统作为新能源汽车时代的“发动机”,重要性不言而喻,其成本大约占到新能源汽车的10%。
而电机技术的发展史,其实就是一段不断追求极致功率密度的历史。以特斯拉为例,旗下首款车型Roadster为了实现更高功率密度,最初设计采用两档变速箱,但因种种技术问题,最终无法量产,功率密度也没能提升。
事实上,电机功率密度的突破一直以来都是世界级的难题,主要存在两方面的困难:一是要在体积不变的情况下,实现更大的功率输出,虽可通过提升电压的方式提升功率,但每提升1V电压,就要涉及一整个材料、工艺、软件、封装及安全的系统级庞大工程;二是要避免高功率输出损耗。
近十年来,伴随新能源汽车产业的高速发展,电机功率密度已经从2kw/kg提升到6kw/kg了,而像埃安“夸克电驱”这种能让电机功率密度跨越式提升至12kw/kg的还是第一个,这对于全球新能源汽车产业来说,都具有重大意义。
更为重要的是,实现这一世界级技术突破的企业并非来自美国的特斯拉,而是来自中国的“后起之秀”埃安。横空出世的“夸克电驱”,不仅在我国电驱技术研发史上树立了全新里程碑,更是中国新能源汽车产业腾飞的一个典型缩影。
三大首创技术或将改写整个社会运行方式
与特斯拉宏大叙事的下一代电驱不同,“夸克电驱”是真实发生地让科幻照进现实,体现了埃安对技术脚踏实地投入。
实际上,在新能源汽车技术上,埃安早已实现多项超越。不仅自研了弹匣电池、超倍速电池和海绵硅电池3大原创电池技术,还推出了“AEP3.0平台”与“星灵架构”等Hyper Tec全新一代高端技术,一举解决了新能源汽车安全、补能和续航3大行业痛点难题。
而此次“夸克电驱”的发布,更离不开埃安电驱研发团队的深耕细磨。围绕高功率密度与低发热损耗两个核心点,埃安积累了纳米晶-非晶超效率电机、X-PIN扁线绕组、900V高效碳化硅、E-drive软件和无动力中断电子换挡等一系列创新技术。
其中,最核心的三大前瞻技术分别是全球首个“纳米晶-非晶”超效率电机、行业首创X-PIN扁线绕组以及全球最高900V碳化硅功率模块。
相较于传统铁基硅钢材料冶炼工艺,埃安设计的“纳米晶-非晶”合金材料,冷却速度高达100万℃/s,比铁基硅钢材料快1 000倍,铁损系数也远低于铁基硅钢等电工钢;利用这一合金材料制作的电机铁芯,可降低电机50%的铁芯损耗,从而使电机工况效率提升至97.5%,电机最高效率达98.5%。
另外,埃安行业的首创X-PIN扁线绕组融合了自主专利的X-PIN扁线定子技术与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;同时,埃安X-PIN碳纤维高速电机技术还具有3项独有平台绕线方案的国家专利,可实现70-320kW功率范围及220-450Nm扭矩范围多平台兼容。正是基于这些电机技术的进步,埃安未来车型将呈现小型化、轻量化及出行形态多样化的特点。
此外,埃安还深度介入SiC产业链建设,自研封装设计,从芯片布局、均流一致性、缩小芯片开关延时和叠层功率回路设计4个方向进行突破,最终使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%以上及功率循环寿命提升约100%。
而上述这些技术均能助力“夸克电驱”实现最高满功率工作电压900V,峰值功率高达320kw以上,最高效率超99.8%,位居行业顶尖水平。不仅如此,“夸克电驱”还赋予埃安 Hyper SSR ( 参数 | 询价 ) 和Hyper GT车型极致性能体验,Hyper SSR可实现全球最快多电机1.9s百公里加速,Hyper GT可实现全球最快单电机4.9s百公里加速。
当然,“夸克电驱”不仅局限于汽车,还能应用在很多前瞻领域,解锁更多未来智能生活场景,如智能机器人、机械外骨骼、医疗及航空航天等多个高精领域,由此产生的连锁反应,甚至有可能改写整个社会的运行方式。
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