埃安发布夸克,电机技术不是「手缠马达」

孩提时代我曾沉迷四驱车,那时候最在意的零件就是马达,马达上的铜线必须手工缠绕,虽然不懂其中原理,但看见高年级学生们都这么干,我也就没多想。

从事汽车媒体行业后,我也和同事调侃过:你说以后都电动化了,那电机是不是也要手工缠绕才能显得高级?

当然,事实不是这么简单。

北京时间 3 月 2 日,特斯拉动力总成工程副总裁 Colin Campbell 提到了特斯拉下一代永磁驱动电机的技术路径。次日,埃安发布了夸克电驱动系统,特斯拉追求稀土原料占比 0% 以降低成本,埃安则是选择提升电机效率性能。

夸克电驱提升电机效率

即便作为半个汽车行业从业者,我也很少注意到电机的一个属性——功率密度。

在新能源汽车行业快速发展的这 10 年里,业内电机功率密度从 2kw/kg 提升到 6kw/kg 了,这意味着在电机自身重量不变的情况下,其性能得到了 3 倍提升,约等于提升了效率。

众所周知,电机作为核心动力零部件,直接影响到车辆性能,同时电机自身重量也对整车有着直接影响。这在当下配备双电机甚至更多电机的性能豪华纯电动车而言更为明显。

埃安夸克电驱在电机功率密度方面,做到了 12Kw/kg。

这意味着,如果我们想要一台 220Kw(300 马力)的电机,其自重仅为 18.3kg。这个重量对于成年人而言无关痛痒,但 300 马力确实一般驾驶员的可控上限。

当然,这也不是一个简单的工程。电压提升对应的是包括材材料、工艺、封装、软件的,同时也要处理好电机功率损耗的问题。

接下来聊聊,夸克电驱的技术原理。

夸克的三项核心技术

材料学一直是工业生产中的底层支撑,在永磁同步电机中,铁芯损耗直接影响到电机性能。想要提升电机功率,就需要性能更好的材料,于是埃安设计了一种「纳米晶-非晶」合金材料以及对应的量产工艺。

注意,此处的铁芯损耗并非是指铁芯被「磨细了」,而是指电机做功产生了无效的热能。

基于其微观特性,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,因此其铁损系数远低于铁基硅钢等电工钢。官方资料显示,夸克电驱以此为铁芯材料,可降低电机 50% 铁芯损耗,电机工况效率提升至 97.5%,电机最高效率达到 98.5%。

还记得开头提到的「手缠马达」吗?接下来就要说相关的技术。夸克电去使用了埃安融合自主专利的 X-PIN 扁线定子技术和碳纤维高速转子技术。

官方资料显示,在缩小 25% 体积的情况下,电驱功率提升 30% 以上。基于电机技术的进步,未来产品将呈现小型化、轻量化、出行形态多样化。X-PIN 碳纤维高速电机技术具有 3 项独有平台绕线方案的国家专利,可实现 70kW320kW 功率范围、220450Nm 扭矩范围多平台兼容。

与之前火热的 HAIR-PIN 工艺相比,X-PIN 算是在其基础上进行了迭代,主要是优化了电机效率。

最后是 900V 功率模块,这项技术在埃安超跑 Hyper SSR 发布的时候就提及过了,但还不够细致:夸克电驱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%。

这得益于埃安深度介入 SiC 产业链。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入手,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%。

另外,碳化硅的高耐压、高功率密度、高效率特性也是 900V 功率模块的核心支点。

有趣的是,北京时间 3 月 2 日特斯拉投资者日上,动力系统工程负责人 Colin Campbell 透露:「在我们的下一代动力系统中,我提到的碳化硅晶体管是关键部件,但这一部件价格昂贵,(因此)我们找到了一种方法,可以在不影响汽车性能或效率的情况下减少 75% 的使用量。」

埃安与行业先行者选择了不同的技术路径,这无关对错,且可以带来不一样的理念和成果,我认为是值得期待的。

夸克电驱想要创造美好生活

本次发布会传递了另一个信息:夸克电驱不仅仅局限于汽车。

埃安举了几个例子。

在医疗科技领域,可以运用夸克电驱制作动力义肢,让残疾人也能拥有正常人的活动能力;让可穿搭机器成为人体一部分,人人都是钢铁侠;再比如无人机领域,通过使用夸克电驱技术,运载量和续航均可以大幅提升,结合 AI 技术,无人快递业务也不再是遥不可及的幻想……

丰满的理想需要现实作为支撑。特斯拉宏图篇章三部曲也曾被认为有些天马行空,但特斯拉凭借理念以及技术的逐步落实兑现了大部分承诺,因此舆论对宏图篇章第三章的「抱怨」都围绕「不够细节」,而不是「马斯克又吹牛了」。

当下,埃安需要现实的有力的抓手。

官方数据显示,埃安 2 月销量 30086 辆,同比增长 253%,环比增长 195%;1-2 月累计销量 40292 辆,同比增长 64%。埃安销量成绩出色不可否认,但细看其产品矩阵仍缺乏主力高端车型用以展现技术实力,也因此其品牌属性中还需融入更多以技术魅力。

相比较于遥远的未来畅想,埃安当下要做的事情还有很多,比如让尖端产品更有市场影响力,从而塑造高端的品牌形象。特斯拉走过的路,埃安也不能「逃课」。

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