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22000rpm的电机已经量产,这或许会给电动车行业带来一些改变。

电动车的发展是非常迅速的,当下的发展趋势,是电池越来越大、续航越来越长、充电也越来越快,同时,消费者和车企对于电动车的性能开始在意。于是,有了10000rpm和20000rpm的电机技术。最近引起这个话题的,是华为的22000rpm的高转速电机,量产之后,这应该是目前转速最高的电机产品。

电机转速越来越高,效率和性能也越来越好,这是一个发展趋势。之后还会有25000rpm和27000rpm的电机产品,正在研发测试当中。华为现在的22000rpm电机,双电机最大功率能达到430kW;电机转速越高,往往带来的好处是更高的效率。

在单电机已经有不错的产品性能的时候,电动车的双电机、三电机或者四电机,是不是就变得索然无味了?

电机发展趋势,高转速是刚需

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车用电机,本身并不是新技术,只不过是这个时代来的太突然,让这个原本就已经出现的技术迅速的覆盖到了每个人的身边。发展之初,电机性能差、效率低、体积大,这些都是电机技术的痛点。现在以及之后的发展倾向,是小型化、轻量化、高性能和高效率。

于是也就有了10000rpm电机和20000rpm电机,以至于现在向着更高的转速发展,例如25000rpm和27000rpm的高转速。当然,华为把电机做到22000rpm,并且能实现量产,这一点要承认,它的技术的确是够先进。

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这么说,现在的特斯拉 Model S 参数 图片 ) Plaid是被认为是世界上跑得最快的电动汽车,百公里加速2.1秒,最高时速可达322公里。这背后的电机最高转速是20000转,峰值功率1020马力、最大扭矩将超过1400牛·米。而华为的电机,要比特斯拉的电机转速提高了5%左右。

华为的这款电机,确实是量产里面转速最高的。而且是没有用碳纤维材料包裹,就能让转速达到22000rpm,特斯拉的高转速电机是用了碳纤维材料包裹的(担心达到极值之后,转子会裂开)。

转速高,通俗的理解即是加速更快也更高效。

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效率提升之后,每度电能驱动的公里数是增长的,同理可以给电池端减少一定的成本压力以及电池的重量,从而带来的提升是非常多样化的。通常解决了高转速之外,还能带来的好处是电机的小型化(同等功率下)和成本的可控性,但对于一款量产的车规级产品来说,提升电机的转速,不仅需要高强度的转子,更高速的齿轴、轴承,还有是如何实现更高效的散热能力。

至于为何成为接下来的电动车刚需,这里要划分一个区域,20000rpm算是一个分水岭,中高端、高端、豪华新能源车,使用这个等级的电机已经算是顶头的技术了,再往上拉高转速没必要而且浪费成本。除非特殊车型,性能车、超豪华车,用一个30000rpm转速的电机,能承受的住高成本而且对价格不敏感的可以用。技术难点也就是新型材料、能承受更高转速的轴承、更好的散热能力以及更小的体积。

所以之后的几年时间内,普遍的车企们会开始发力20000rpm转速电机,现在能做到这种高转速电机的不在多数。技术发展方向,应当是更高的满槽率(有点像电池CTP模组那意思),更高的冷却效率以及散热能力。

单电机这么强了,那是不是以后多电机就没必要了?

多电机有必要存在,单电机能成主流

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电动车对于电机的需求,已经衍生出了单电机版本、双电机版本,以及三电机的特斯拉还有之后业内终极的研发方向四电机方案。然后,随着电机这个零部件的不断发展,不断强大,随之带来了一个问题,当电机个体达到一定的功率、性能的时候,是否不再需要多电机方案。

注意看华为的这套动力总成,它给到的是前后双电机组合,且都是22000rpm的电机。那么两个电机的配套使用,增加的是整体的功率。而转速是不变的,最高都是22000rpm,且整体效率是不变的,加的是性能。

回归这个问题本身。

单电机取代双电机,除非车企或第三方零部件公司,能把高转速、高功率(起码让单电机功率=双电机功率)、小型化都做到一个极致。而影响电机功率的,包括电机的转子、定子、轴承以及散热系统等零部件,大功率意味着体积会更大,同时这也意味着开发成本会更高。

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试想一下,400kW的双电机总功率可能是前150kW后250kW的分配,这样可以更好的分散功率和电机的分布;然后把两个电机合并成一个电机,除了材料上需要突破之外,体积、配重比都需要重新适配,难度不是一般的大。

显然,多电机方案的存在还是有必要性的,但在单电机性能越来越好的前提下,单电机的上限是被拉高了的。

效率提升,一直是三电在努力做的工作。大概可以从几个方向下手,高压系统能提升效率、高转速电机也能提升效率;超过20000rpm的电机,效率都能有不错的提升。拿特斯拉 Model 3 的举例,最大16000rpm的电机,能实现96.9%的最高效率;华为的22000rpm电机,最高效率达到了98%。同等规格、车重的情况下,只是电机有区别的前提,后者能比前者多跑1.1km/kWh,如果是100kWh左右的电池包,那就是100km左右的水平(仅为举例说明)。

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所以,应该也很好理解为什么说单电机的上限被拉高了。在转速得到提升之后,效率提升,这是之后在电机端的发展路线。而现在使用单电机车型的普遍是各个品牌、车系的入门级产品,那或许就意味着,以后的入门级产品用上高转速电机之后,它们的续航里程会更加真实,或许能用上更小的电池包来降低售价,现在每多做1kWh电池,成本就会多1000元左右。而双电机、三电机以至于四电机,依旧有必要存在,目的是拉高性能高度,给中高端、豪华车用;而单电机要做的事情,是降低入门产品的门槛,同时提高入门产品的性能上限。

可以期待更多高转速电机的应用,现在还是少,一只手数得过来;普及之后,能够早日把这种高转速电机的成本压下来,适配更多单电机入门版产品,对消费者来说才是好事。