新能源汽车的动力电池供应问题该如何解决?

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vicko007 发表于 2023-10-31 18:53:12|来自:江西景德镇 | 显示全部楼层 |阅读模式
先说是不是,再说为什么?
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txsj 发表于 2023-10-31 18:53:54|来自:江西景德镇 | 显示全部楼层
你有没有听过这样一种言论,说电动车电机之间差距很小,这种言论并不负责任。以往测试中,车辆性能除电池和车身的差距,电机的设计格局会让动力输出天差地别。这些设计有的让企业痛不欲生,有的让供应商赚得盆满钵满。老王带大家揭开电机的面纱,了解其中的奥秘。



这套驱动总成来自于之前我们测试过的比亚迪海豹,听起来很吓人,八合一总成。其实主体结构还是电机、减速器和电控。整体轮廓紧凑度不错,电机只有这么一小部分,很难想象它能够驱动一两吨的东西。侧面是减速机构,电控位于上方。称为八合一的原因是这个盒体内集成了六个板块。


定子设计
这台电机具体名称叫做扁线/发卡/多相/交流/油冷/转子永磁同步电,概念很多,但我们只要抓住电机的铜耗和铁耗这两大敌人来看就很清晰。这两个优化方向分别对应电机的定子和转子。


为什么是转子永磁?
只要是永磁动力电机,定子上一般没有永磁体都是一层层的线圈,其实永磁体固定在这里也不是不可以,那么转子就得布局线圈。就是对转子集成线圈很麻烦,你想,绕组是旋转的,如何引出三相交流电?大电流对引流滑环要求就会非常高,高转速大扭矩对材料要求也高,成本得不偿失。所以目前电动车暂时看不到永磁体在定子上面的电机。


什么是扁线?
其次,什么是扁线?大家看这里,比亚迪的定子绕组从圆铜线变成了截面为矩形的铜条,跟宽挂面一样。


电机绕组这里是要通电的,高功率输出时会发热造成能量损失,这也是铜耗的主要来源,电机发热和功率的计算公式类似都是I方R,电流和动力输出有关你不能去限制,有限空间内只能在电阻上面去动刀。截面是方形的绕组空间半径相仿但等效半径更大相对电阻就更小,发热量就会更低。


槽满率是啥?
另一原因就是电机想做到高性能,槽满率是核心指标。你可以片面理解就是如果一台电机尽可能多地在横截面积和这些裸槽中去安排铜线,它的槽满率就高,反之单纯提升电流电压等于徒增能耗。所以设计者希望每条铜线的间隙被填得更满,就像海运,为了方便提高载货率,集装箱不可能给你做成椭圆的。所以电机铜线截面积做成矩形,同等条件功率可以做得更高。



为了清晰展现电机截面,这回我们选择了全新设备——高压水刀,之所以这用水刀是因为我们想保留尽可能多的定子用于后续节目,不过大家也能看到,水刀切割也产生了一些问题,就是表面的平整度还是做得不够好。





比亚迪6层扁线电机定子

也不能用线切割因为线切割是通过电火花的放电原理对导体进行加工的,而定子内部有绝缘纸。启动后,刀头会以300bar的压强直击定子将其剖开。剖开后我们发现,比亚迪电机的6层扁线发卡是竖直排列的,非常紧密规整。



华为圆铜线电机


  • 趋肤效应
有人会问,直接塞一块矩形铜条一劳永逸不香么?为啥做多层绕组?还6层?大家注意,动力电机是交流电驱动的,既然是交流电,绕组铜线从截面看过去,电流就不是均匀的,像在皮肤流动一样,这种效应叫做趋肤效应,趋肤深度与交流电频率的平方根倒数成正比,频率越高电机工作时交流电越会趋向于铜线的表层流动。




  • 多层发卡
所以要想带动车辆前进并且高转速,对电机来说,绕组追求的东西就变了,尽可能减小导线电阻率的同时、槽满率要足够高,还要尽可能增加绕组导线的表面积,于是扁线发卡多层绕组电机就这么诞生了,像比亚迪端部这种形式更规律,制造更方便,所以大家要知道,无论是扁线还是发卡,都是需求导致的结果。



  • 油冷冷却
比亚迪这台扁线电机采用油冷散热。油因为局部不导磁不导电的特性,作为冷却介质比水有更好的宽容度。


这次我们分别用线切割切开了三个电机的轴发现内部还是有有很多值得分享的细节。就比亚迪这台电机轴来说,油液能从轴端一侧泵入,由边缘这些小孔对转子叠片中的永磁体散热,这样相当于从内到外都有油液的冷却,要知道永磁体一旦退磁是不可逆的,这种设计极其必要,今后凡永磁电机如果不带这个芯部油冷,可直接判定为落后产品。



另外我们注意到一些车企动力电机直接采用ATF变速箱油,这种油在开发之初优化了变速箱里液力变矩器涡扇的一些起泡特性,用于相对固定的电机壳体冷是绰绰有余的,但随着把油深入到定转子来喷淋问题就来了,目前ATF油的腐蚀性对铜线表面的涂层包括绝缘纸有损伤,而绝缘层的厚度和整个电机开关频率有很大关系,所以包括比亚迪在内的一众大厂都自己开发电机专用油。转速和温控都需要相互配合,一些用户吐槽没法在小修理厂做保养不然不给质保确实是一个用户抱怨,但从科学性角度来说电机不能随便更换油品。所以新能源方面尝鲜的用户其实是需要默认厂家提前收割的。


另外我们在比亚迪电机上看到了植入在定子内部的温度传感器,这个传感器的位置设计在油冷通道的附近,不然在壳体外部去测温不利于整体温控数据监测。对温度的监控深度和锐度决定了你敢不敢把转速全部释放出来。



转子设计
拆掉端盖之后能看到永磁体是呈现V型插在这些空当里的。


很多人认为电机都长这样,那你就大错特错了。细节差异能让差异变得很大,我们先讲缺点。首先比亚迪这台电机转子叠片采用扣点+焊接设计。


老王之前节目讲过,转子在切割磁场时会产生涡电流,而焊接扣点会让涡电流它在整个转子上形成回路增加铁耗发热,定子也是这种冲片形式其实也有发热但外层定子散热更直接,再有就是转子永磁体怕热,高温会导致永久退磁。


很多人一看比亚迪这个设计就开喷了,但老王从相关资料查到,比亚迪的冲片采用一种新型的低铁损系数的电工钢。这种材料会选用内部含杂质比较高的材料能减弱涡电流效应,同时采用更薄的尺寸来降低铁耗发热。


比亚迪的电机相当于格局上打出来一个比较好的基础,我们需要在这个基础上去谈扣点还是粘胶,所以这一优一劣大家才能知道它的权重,这种属于典型的满足动力指标的同时降低了成本,先进性不高但还没犯规。


这个转子仔细看它的永磁体插片不是从头贯通到尾,而是采用分段布局配合侧面棱线来减少综合噪音的。因为本质上驱动这台电机的正弦波交流电是由一条条柱状的直流电通过逆变开关电路给凑出来的,它的噪音都是高转速高阶次谐波产生的,而这种噪音恰恰可以用这种分段方式平滑掉,有些像斜齿轮比直齿轮更静音的道理类似。
比亚迪转子设计列了一下表,优缺点都突出。


量化值/基本评价优点/优势设计缺点/改进建议/推论
定子槽数72槽客观数据客观数据
定子线圈6层扁线油冷冷却效果好工艺复杂
端部长度前47.53/后33.09mm长度适中/设计有保护框客观数据
转子磁极数8级双V排布CT评价因子8节能优先型设计
转子分段数5层V型斜级较好的静音设计工艺复杂
磁钢形式单一钕铁硼磁钢工艺简单两侧空隙在磁密度方面有提升空间
叠片厚度0.20mm 低铁损钢铁损优化工艺复杂
隔磁桥尺寸大V最窄1.03mm小V最窄0.98mm铁损优化工艺复杂

所以说光是转子设计格局就有很多技术要点,拆车可不能盲人摸象,每多拓展一层知识,你对产品的评价就会提高一个层次。

  • 永磁体插片
再有,说到永磁体,旁边这空当是干嘛的?比亚迪采用了空置的方式,因为钕铁硼永磁体这种烧结材料很难加工成复杂形状,这些没有填满的空隙只能放在这。那么有没有企业把这块填上呢?毕竟多一些磁感线穿出对电机转子是有利的。有的,或者说这种专用的粘合剂目前只有一家公司在量产,叫做LucidAir,这家公司采用烧结型的永磁体和粘结型软性永磁体组成的混合磁钢。


目前国内的电机也有类似技术比如上汽和一汽。永磁插片边缘这个薄薄的区域,我们称为隔磁桥。


这个装置其实是保证电机高速旋转时不解体的一种保护框架。但因为需要引导磁场穿出,这个地方是不能做的太厚的。



  • 磁力显影片
老王这回买了一神器给大家演示一下,这个叫磁场观察膜,能显示磁感线的位置方向。没磁场的时候这张膜是深绿色,磁力线越垂直这张膜,颜色越深;越平行颜色越浅。透过这个我们能看到,整体来看电机呈现4极8对布局。磁极边缘有两道线,这是因为磁极之间,磁力线会有平行的部分,不同极的永磁体有各自的平行磁场线。


这里有个重要概念就是漏磁,转子多数磁力线是垂直穿出参与线圈切割的,这部分称为有效磁通,将薄膜置于两磁极之间时,呈现深色。


以往我们指的漏磁都是漏出来的磁感线,电机恰恰相反,漏磁指的是没穿出转子的那部分磁感线,因为它没法被我们利用,它的边缘就是平行于转子外经的部分,在显影片中呈现这种临界的浅色。


直观来看,比亚迪这台电机能把漏磁的优化做到比较细致,可以让尽可能多的磁感线穿出。


电机减速机构
关于减速机构,比亚迪这台8合1减速比在11左右,那么一些专业的小伙伴会问为什么Tesla 减速比只有9.3左右。第三期综合对比中我们会细讲。


比亚迪设计在11左右希望能创造出一个节能的输出环境,对整体减速齿轮组的压力也会友好一些,可靠性容易做高。而且对齿轮齿面压力越大,齿轮加工的成本就要上去,没有谁对谁错,就看你想要什么了。比亚迪这台电机因为它的通用属性,导致它的定位肯定是按品牌价格中位数和辐射更多人群的需求来的。也就是说,比亚迪暂时没有特别高溢价率的车型之前,追求更高的电机总成比功率是最现实的。


本期就到这里,还是开头我们提出的那个问题,很少人在聊电动车的时候提到电机,还有很多人认为动力电机之间的差异很小,这一期老王为大家拓宽了评价电机的技术面,也不难看出上述技术各家设计一定都有很大区别,所以大家关注我们别走开,第二期可能为大家奉上华为DriveOne和比亚迪这台电机的对比拆解,希望能给到大家更多增量信息与启发。我是老王,下期见
zke 发表于 2023-10-31 18:54:15|来自:江西景德镇 | 显示全部楼层
这还要从当前电动车大环境说起。尽管在过去的2022年,电动汽车迎来了超高速的增长,但从本质上来说,电动汽车依旧处于初级发展阶段。
一方面由于国内充电网络尚未建立完全,特别是在低温、长途、集中出行场景中,放大了电动汽车在补能层面的劣势;
另一方面,尽管电动车取代传统燃油车是大势所趋,但由于能源方式不同,电动车在补能效率、续航里程方面又无法完美平替燃油车,和简单好用的燃油车相比,就特别容易让消费者聚焦到 “续航”这个问题上。
所以,当下消费者最关心的其实就是四个字--“续航焦虑”。


一、电池技术是解决续航焦虑的关键
要解决续航焦虑这个问题,一般可以从三个层面入手:
提升补能效率+提高能量密度+优化能量损耗。
提升补能效率=包含快充技术、充电网络普及,
提高能量密度=电池技术材料升级,
优化能量损耗=整车轻量化、功率元件升级、优化电池等。
我们可以发现,无论选哪条路线,你都绕不开对电池技术的突破。这就是为什么电池技术如此重要的根本原因。目前电池的成本约占整车成本40%以上,足以体现其重要性。



图侵删

但为什么我们又常常很少提到电机技术呢?
其实主要原因有两个:
1)电机技术缺乏壁垒--主机厂不爱提
和燃油车发动机做比较,就会发现:
基本上各家车企都有自己的发动机研发团队,但并不是所有车企都会自研电机。
这是因为发动机,化学能转化为热能的过程更复杂,且更不稳定,所以发动机的制造难度要远远高于电机,各家车企都需要在发动机领域内掌握核心技术;而电机的能量转化过程稳定,并且技术相对成熟,制造门槛低,所以目前电动车品牌大多数都是外采,这就导致了电机技术本身不太具有营销价值。
2)对续航提升有限—消费者不关心
近几年已经有车企开始了自研电机,并且也确实带来了一些全新的技术优化,例如扁线绕组、瀑布油冷等,但本质上这些技术对续航提升的上限依旧受制于电池的能量大小。
以上就基本解释了,为什么我们很少谈及电机技术。
但事实上作为新能源汽车的动力核心组件,电机依然有着很重要的位置。
从续航角度来说,电机会在这两方面影响续航,我们来聊聊。
二、电机影响续航主要的2个方面
1)电机重量,造成的负载对续航的影响;
2)电机本身的能效比,在电能→机械能转换过程中的能量损耗。
首先让我们简单了解下,纯电汽车上搭载的电机有哪些?

  • 异步感应电机
异步电机是定子送入交流电产生旋转磁场,转子受感应而产生磁场,从而开转的电机。其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差。不同步所以称为异步感应电机。



图侵删

异步电机有四个特点:体积大、重量大、能耗高、成本低
例如美国某新能源T品牌,早期采用的就是异步电机方案。
2)永磁同步电机
永磁同步电机定子与异步电机基本相近,但转子却加入了永磁体。按照永磁体摆放位置不同又分为表贴式、内嵌式两类。



图侵删

简单来说,永磁同步电机拥有体积小、重量轻、损耗小、成本高的特点,并且由于永磁体主要以稀土为原材料,所以外国车企一般选择绕开永磁同步电机技术。
放在续航层面,如果我们将两种电机进行比较就会发现:永磁同步电机在体积、重量层面大大优于异步电机,并且由于转子工作方式不同,在多数工况下,永磁同步电机的能量损耗要比异步电机低。可以得出结论:永磁同步电机在提升续航方面比异步电机更优。
那么既然永磁同步电机在续航层面表现更优,按照道理目前市场上都应该采用永磁同步电机,但从量产层面来看,目前却出现了3种电机组合方案:
1、双永磁同步电机(国内车企主要技术路线);
2、双异步电机;
3、永磁同步电机+异步感应电机的组合方案。
为什么会将两种不同的电机搭配在一起?
尽管在能耗、低速控制方面,永磁同步电机优于异步电机,但永磁同步电机也有一个关键的问题,那就是电机空转时会有损耗。由于转子是永磁体,即使是在不通电的情况下,只要转子运动起来就会切割磁场,产生铁耗。如果一定要使用前后双永磁电机的方案,那就必须在两个电机间,加入一个离合装置,在只有后驱电机工作的时候,断开前驱的那台永磁同步电机,以避免机械摩擦和铁耗。
那么还有什么更高效的方案呢?于是就出现了前异步电机+后永磁同步电机的方案。由于异步电机转子并非永磁体,因此在只有后驱的情况下,前驱空转基本不会发生拖拽损耗,也就不再需要额外增设一个离合器了。
于是两者互补,永磁同步电机+异步电机的组合也就成为了目前最高效的电机组合方案。

写在最后
从技术角度来说,纯电汽车的三电技术同样重要。就好像修建房子的砖头,缺任何一块砖,房子的地基都不会稳。
电机技术对解决大众最关心的“续航问题”更多的是改良,并没有迎来革命性的技术跃迁,所以自然而然在营销和传播层面弱于了下风。
但在未来,随着轻量化,集成化的发展趋势,电机也必将更进一步全面提高电机效率,降低能耗损失,成为解决续航焦虑又一大重要解题思路。
superwjh8 发表于 2023-10-31 18:55:10|来自:江西景德镇 | 显示全部楼层
关于这个电动汽车的三电系统中只强调电池技术,而很小谈电机的背后必然是由于市场和消费者的关注程度下的价值、技术、安全(失效严重性)导向
动力电池系统具有复杂的结构方式(CTP/CTB/CTC等技术)和电池管理系统(热管理功能、SOC 估算、寿命估算、充电和放电过程控制、电池信息监控、均衡管理功能、CMU通讯功能、数据显示和备份等),一旦电池出现问题,比如过热或者碰撞,不仅是5-10+万的电池报废,甚至会引发燃烧和爆炸,新闻上一直有报道,这就是消费者关心的安全问题,哪家主机厂能够通过技术防止动力电池的燃烧和爆炸,那肯定会沸沸扬扬。


然而电机技术涉及的更多是整车的动力性能,在消费者对电机本身并需要完全了解的情况下,整车性能才是消费者能够直接体验到的效果,电机由于技术复杂性次于动力电池,较少出现失效,如果失效,就算动力衰退或者失速,但是在车辆事故中很少记载跟电机相关的问题


既然小伙伴对电机技术并不是那么熟悉,则随我一起展开电机技术的探讨。
首先来解释一下新能源汽车的电机种类:交流异步电机、直流电机、开关磁阻电机、永磁同步电机。每个驱动电机的性能如下:


直流电机的优势为成本低、结构简单、控制难度小,然而它的效率和转速与其余三种进行对比是较低的,而且因为电刷的存在,引发机械结构潜在的火花,这个会影响驾车的安全性


交流异步电机的优势:成本低、结构稳固、工艺简单、极限工况下的耐受性(比如温湿度急剧的改变)等,然而异步电机体积与重量都比较大,因为转差率的存在引发同转速下能耗大的弊端,那么电动汽车的续航里程会减小,当下主要用在空间要求低,而且速度和性能需求低的电动客车、商用车、物流运输工具等车型中。


开关磁阻电机是一种新型的电机,它的结构较与其他新型电机进行对比之下显得比较简单,与此同时,又可以适应复杂的工况,然而它的控制系统设计却非常复杂,在实际应用过程中会产生非常大的噪声和振动,在大的负载运行下,它的振动与噪声更加显著。


其实在新能源汽车驱动电机中,永磁同步电机和电动汽车的要求才是具有出色的兼容性。永磁同步电机与其它电机进行对比,它具有高功率密度,在同样的体型和质量情况下,其输出转矩更高、启动转矩更大、极限转速高、制动性能出色,并且转矩脉动比较小。弊端是弱磁增速运行时控制比较复杂,高温的时候会出现永磁体退磁的现象。高可靠性和易批量生产让永磁同步电机成为新能源汽车应用电机技术的主要产品。


在我国稀土储量高和开采加工成本低的优势下,国内的比亚迪、东风、一汽、长安、奇瑞等主机厂就逐渐使用永磁同步电机作为它们车型的驱动电机。其实永磁同步电机的技术已经非常成熟,与国外的差距非常小,而且大家都知道高铁用永磁同步电机已实现世界一流的水准。当下在高性能永磁材料、高性能导磁硅钢、电机位置转速传感器等方面取得较大的突破,与此同时会促进国内永磁同步电机向高转矩、高速、大功率的方向进行发展。虽然在功率密度、峰值转速、冷却方式、峰值效率等方面仍存在一点点差距,但是整体上我国的电机水准也处在世界的前列。


如今新能源汽车用永磁同步电机为了深入的提高功率的密度,逐渐去使用扁线电机来替代圆线电机。与圆线电机 40%左右的槽满率进行对比,在空间不变的情况下,扁线电机能够填充更多的铜线,槽满率甚至达到60%以上。扁线间的接触面积比较大,与圆线电机进行对比,它的热传导性能更好,且温升更低,还能够由节省端部的铜材来提高铜线利用率,以此达到降本的效果。


由于电动汽车驱动电机主要是永磁同步电机和异步感应电机。永磁同步电机因为它的优点:高功率质量比、高转矩、高调速范围、高弱磁范围、低转矩脉动,那么永磁同步电机是当下的应用主流,市场占比已经突破65%,异步感应电机占比大概是30%,剩余 5%是直流电机。永磁同步电机通常被广泛的应用到体积小,速度与控制性能要求高的乘用车型上。比如丰田和本田汽车,它们在新能源汽车中把永磁同步电机作为驱动源。美国还对电机电控技术提出了在2025 年让电机比功率实现50KW/L,而且电机控制器比功率需要达到100KW/L的目标。当下电机驱动系统的趋势是宽禁带半导体( SiCIGBT )、扁线电机、油冷电机等创新技术的方向,从而推动电机电控系统超车小型化和低成本的方向去发展。


小伙伴对永磁同步电机的技术和优势已经初步了解,那么一定会好奇它的工作原理
永磁同步电机是由电励磁三相电机发展来的。其中永磁同步电机用永磁体替代电励磁系统,将集电环、励磁线圈、电刷进行去零件化,但是定子和电励磁三相同步电机基本一样,那么就称为了永磁同步电机。
由于转子上的永磁体安装的位置差异,它产生的磁路也不一样。永磁同步电机的转子结构分类:内插式、面装式、内置式。其中面装式与内插式都是外装式的结构,它的转子直径能够做得很小,则转动惯量比较低


给小伙伴展示一台两极永磁同步电机的内部结构图。如果定子的三相绕组经过交流信号的时候,它会产生一个以同步转速  进行旋转的磁场。由于磁极间的相互作用力的情况,那么转子会伴随产生的旋转磁场按照一样的转速  或者同步角速度  去共同旋转。如果给转子突然添加一定的负载以后,转子磁极就会落后定子磁场一个角度  ,这个角度  会伴随负载大小的变化去生产对应的增减。一旦角度  在合适范围以内,转子就会持续伴随定子产生的旋转磁场按照恒定的转速  去进行转动。那么永磁同步电机是运用三相交流电流和转子的磁场相互作用,以此产生电磁转矩去驱动转子的转动。


小伙伴也许还会好奇永磁同步电机在新能源汽车上的优越性
新能源汽车驱动电机不仅仅要频繁的起动与停车,这会承受很大的冲击力与制动力,而且还要达到高速小转矩运行、低速大转矩爬坡、调速范围宽的要求。为降低额外的损耗,驱动电机要有高功率密度,以此来节省整车布置的空间。与此同时为最大程度达到车载电源的最大利用率效果,那么要求电机的全工作范围运行效率要高。
在新能源汽车驱动电机的发展中,伴随用户对驱动电机的要求持续提高,在各驱动电机中,永磁同步电机通过它的高控制精度、高效率、良好的转矩平稳性、高转矩密度、低噪声、低振动等有点,才被大量的应用于电动汽车中


当下各先进控制的技术一直涌出,让永磁同步电机在新能源汽车中出现的频率持续增高,此电机能够得到几乎与车辆所需动力相似的特电,那么新能源汽车可以将变速装置节省了,让它在结构上更简单,与此同时也减低产生的机械能力等损失。在一样的设计要求情况下,永磁同步电机的材料用量能够大幅度的节省。此外国内有全球70%的稀土资源,那么永磁同步电机的制造成本也同样降低。在轻载运行前提下,永磁同步电机还可以保持较高效率和功率因素。因为它转子无绕组,无电阻损耗,电机效率也得到提高。

xiaoshu06 发表于 2023-10-31 18:55:17|来自:江西景德镇 | 显示全部楼层
有两方面原因,一是绝对价值的差异,二是相对价值的差异
绝对价值上,电池很贵。便宜的五六万、贵的十来万,像极氪009的140度麒麟电池,估计奔着20万去了。
既然绝对价值大,那么电池的属性差异就会被放大,消费者更关心也是很正常的。比如说:

  • 低温续航:冬天续航都会打折,但有电池打的多、有电池少。例如811电池对热管理要求高,冬天续航打折就多;523电池要求低,打折少。磷酸铁锂电池本身比较怕冷,打折多。消费者要根据用车条件选择适合自己的电池(如果有选择的话)。
  • 寿命衰减:电车如果打算开很久,将来的电池容量要往90%、80%去的。那么长寿命、衰减慢的电池就非常重要。如果真的里程非常多,选蔚来换电是不错的,免去了衰减的担忧。代价就是,买来第二天换电池,就换上了一块已有衰减的旧电池。
  • 充电速度:目前主流充电速度在80-100kW左右,还是有点慢的 。由于高速服务区的充电桩一般功率不高,所以快充电池给人感知不大。现在蔚小理都要建超充桩,将来电池充电速度的差异就非常显著了。充电速度一是与电压有关,二是更根本的与电池有关 —— 不管是800V还是400V,最后摊到每一块电芯上的电流都是一模一样的。目前最快的就是小鹏G9的4C版本,充电速度最快480kW。
  • 更换成本:如果里程特别多,可能就要涉及到电池更换。推荐选那些电池终身质保的车。当然要注意,终身质保不是给你换个新电池,可能是换一个最底限的电池,比如80%的电池。
那么电机呢? 电机当然也存在属性差异,咱们可以按照发动机来类比,就会发现好坏电机的相对价值差异比较小

  • 工作效率:好发动机热效率42%,差的35%,7%的绝对差异对应着20%的相对差异。电机呢?好的电机95%、差的88%,7%的绝对差异对应着8%的相对差异,相对小了很多。而且现在好电机也贵不哪去,想买都能买到,不像发动机国界分明,好的发动机不卖给你(或很贵)只能干瞪眼。还有一点,只要电池大,电机效率低也没事,续航可以保证,电费也只是贵了几分钱;发动机不一样,效率低不会带来续航问题,但意味着加油贵。电车续航是一个问题,但在钱面前,就不再是一个重要问题。
  • 噪声振动:电机的滋滋声也不太好听,但相比不好的发动机的噪声振动来说,那已经温和多了。发动机降噪也是一个博大精深的学科,电机降噪当然也很重要,但就简单很多。
  • 更换成本:其实不少电车品牌的电机使用几年后,都批量更换了。就是很简单的一个维修,两三天、五六天就搞定了。虽然名义上也算是大修,但车主并没啥感觉、车企成本也不高(万元左右)、媒体上也没人关注。当然,像EQC那样带来了严重安全问题、屡次换了也解决不了的,那是大问题。燃油车要是换个发动机,就会觉得这车半条命不是自己的了。
此外,虽然咱们总说三电技术是电池、电机、电控,实际上用电池、电驱动、电控来表达更为精准一些:电驱动总成既包括电机,也包括减速器、MCU等零件,甚至可以再包括DCDC、OBC、PDU等部件。比如说华为七合一DriveONE电驱,比亚迪e平台3.0的八合一电驱:



左: 华为的「七合一」电驱系统 右:比亚迪e平台3.0的「八合一」电驱系统

可以看到,这时候的评价标准就不再是电机本身的属性,而是整个电驱系统的集成能力。集成水平高,意味着成本低、占空间少,车内的空间就大,整车实用性就会强。
此外,电机技术虽然很少被提及,但2022年还是有一些比较显著的电机技术的,比如高功率永磁同步电机技术
众所周知,电动车比较合理的双电机四驱配置是永磁同步电机+感应异步电机,这比双永磁、双感应电机的综合效率要高。同样是永磁+感应的双电机组合,合理程度上也有区别,具体来说有两点:

  • 前后之分:作为主电机,永磁电机放在后驱更为合理。这样平时是后驱车,急加速、爬坡或特殊路面时就是四驱车。
  • 大小之分:大永磁+小感应的配置更好,这样单电机后驱版也会有不错的动力性能。当然,这也需要一定的技术实力,因为感应电机容易做成大功率,而永磁同步电机相对难一些。
电动车比较合理的单电机驱动方式就比较简单了:高功率永磁同步后驱电机。如果功率比较低的话,比如说160kW、200kW,那两驱的零百加速就要8秒、10秒了,根本不可行;像小鹏G9达到了230kW、蔚来eT5达到了210kW,做零百加速6秒的后驱单电机版本就非常合理。当然,蔚来不做单电机。
后电机做大要考虑空间问题,不然对后排空间的侵占会比较大,这又涉及到电驱系统集成度的问题,前文已经讲过了。
mahuman 发表于 2023-10-31 18:55:37|来自:江西景德镇 | 显示全部楼层
因为电机技术100多年前就出现了,而电动汽车使用的动力锂电池近几十年来年才从实验室逐渐走出进入到产业化中,并在一二十年内发扬光大。
从产业的新旧角度来看,电池作为新事物被强调程度必然远远高于电机。
我来从历史角度讲讲电机电池这两者在电动汽车及产业界的声量的此消彼长的演变。
电池电机合力而成的电动汽车实际上在历史中出现的时间要更早于燃油汽车。
早在19世纪末期,第一台真正意义上的电动汽车就已经诞生。
诞生于1881年的电动汽车,使用铅酸电池,时速12km/h


这辆车的发明,大半功劳要归功于19世纪中期的第二次工业革命。当时电力能源的利用和电机的发明,整个工业的生产力和创造力飞速发展。
当时作用在汽车上的电机电池从历史时间来说,19世纪及20世纪初电机电池的声量跟现在是反过来的。电机声量比电池大多了。第二次工业革命的推动使的当时的电机在整个工业界的话题性都是首屈一指的。
那个年代的第二次工业革命,电力的发展推动了电机技术的快速升级,直流电机,发电机,感应电机,同步电机等,几乎世界上的著名的大发明家都在探索电机技术,其中就有爱迪生和现在鼎鼎大名的特斯拉。
特斯拉的感应电机草图


而电池,自发明可充电式铅酸电池安装于车上以后,在数十年的时间里,没发展出可堪实用化的高容量电池技术。
电机电池这一对卧龙雏凤,电机这条卧龙一飞冲天,电池这个雏凤还没起飞就陨落了。
随后到了20世纪,随着福特T流水线的高效率生产方式的出现,燃油车价格极速下降。电动汽车彻底退出市场竞争。
这中间接近100年的时间就不表了。
当时间来到2000年之后。近100年无多大发展的电池终于迎来产业规模突破。新型的动力锂电池逐渐进入到产业化生产当中。
19世纪早期的简陋的一次性电池


到21世纪的锂电池。


这在电动汽车上几乎解决了没有电池可用的尴尬局面,而电动机是属于百年来的成熟产业。这一两下对比,我们感觉为啥电动汽车一直强调电池,没怎么提电机,是非常符合双方各自的产业处境的。
电机成熟行业,没啥可讲的,现在就是一些功率及技术细节升级,比如从圆线到扁线这样细分技术方向的升级。
电池新兴产业,产值大价格高应用潜力广,除开汽车动力电池,还有储能项目,都是大蓝海。
你说产业界要强调哪个?当然是电动汽车的大宝贝锂电池了。
电动汽车自19世纪诞生开始,被电池这个大bug硬生生拖后腿了100多年。现在锂电池强势崛起,电动汽车即将王者回归,势不可挡。

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