智能电动汽车开洗技术牌,电机比拼成重中之重
电动汽车无疑是时下最为“热门”的产品之一,世界各大知名汽车生产厂商都在奋力角逐这一“新鲜事物”,国内企业也不甘落后,仅仅一两年时间,电动汽车迎着新能源的发展势头进入了“喷发”时期。在刚刚举行的2018北京国际车展上,展出的新能源车数量达到174台,其中仅中国车企的新能源车就有124台,超过了总参展车辆的10%,可谓一道靓丽风景。
技术专家断言,在未来新能源车大规模进入市场的窗口期中,有谁能在电机技术上取得突破,尤其是能有自主产权的核心电机电控技术,谁就将成为市场洗牌期间“牌力”优胜的庄家。在这方面,硅谷造车势力是我们需要密切重视的技术风向标,其中既有美式先遣派——比如“电动车教主”Tesla,也有位居硅谷技术制高地的先锋派——比如业内首创四电机驱动技术的SF Motors。
为何电机技术是区分新能源车高下的标尺
在中国,号称做新能源电机的企业很多,但是专业做新能源电机的企业很少,很多企业都是从机械、船舶等传统工业电机领域转行进入新能源电机领域,普遍存在研发、生产经验不足的情况。
业内已经爆出很多电机配套企业急忙上马,将传统工业电机进行简单的技术改进,当作新能源汽车电机提供给整车厂的情况。但在国外,生产新能源汽车电机存在着多项严格的技术指标,尤其是纯电动汽车在爬坡、下坡、平坦路面、颠簸路面等不同路况行驶时,电机的输出功率不一样,对技术要求苛刻得多。因此,各企业大力宣扬拥有核心自主知识产权的背景下,大家都不愿对外展示作为新能源汽车核心部件之一的电机环节仍处于受制于人的境况。
硅谷系高级电机技术
Tesla和SF Motors谁更值得追随?
硅谷是毋庸置疑的新技术制高地,从这里出发的新能源车品牌都有很强的技术印记,有着很强的说服力。从电机技术来看,无论发迹最早的Tesla还是新进的SF Motors皆是如此。
以Tesla的电机技术发展看,经历了一个从特殊型到“公众型”的变化。特斯拉Model S及X所使用的电机是三相异步交流电机,就其使用的电机种类而言,与目前全球其他厂商使用的同步电机区别较大。这种电机功率大、性能优异,在与整车整合后有着优异的表现,但是其成本高使得在低价的Model 3上难以继续应用,因此最新的Model3又用回了大多数新能源车企的永磁同步电机。
虽然基于成本优势,永磁同步电机的重量和体积容易控制,方便了在实际生产的推广与应用,但是与之前的三相异步交流电机比较,也有自身的局限性,例如需要安装额外的传动装置来实现提速目的,但是三相异步交流电机却无需,其扭矩调节范围较广;在较极端的气温条件下,永磁体的磁性不稳定,需要安装散热器、水泵以及冷却风扇等,三相异步交流电机却较少用到此类装置。另外,三相异步交流电机还具有成本低、结构简单易维护;环境适应性高以及在负载区域内接近恒速等优势。
Tesla的妥协也映衬出另一家硅谷造车势力SF Motors对交流电机的专注,并且这家造车新势力还实现了单电机和双电机的突破——在其3月28日举行的全球发布会上,宣布在业内首创性的实现了四电机驱动。
(图:SF Motors的四电机驱动底盘)
四电机驱动的难处到底在哪里呢,为什么迄今为止都没有企业在此做出突破?
技术专家指出,其实现关键在于四个电机的协同控制技术,这一直是电动汽车行业的技术瓶颈。只有系统地研究各电机在复杂多工况下的车辆动力学与协同控制机制,建立整车动力学模型及协同控制算法,阐明各驱动轮毂之间的动力学与协同控制的内在机理,才能实现四个电机的同步运转,降低车辆振动、增加车辆在复杂多工况下的适应能力,从而进一步提高车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性和安全性。说白了就是,虽然四电机驱动具有无可比拟的动力效率,但由于其结构复杂,是一件对电驱动技术要求很高的事情,并不是哪家智能汽车厂家拍拍脑门就能独立开发的。
根据SFMotors的介绍,其独创的四电机驱动技术平台,可以灵活操控电机控制系统使用1至4个电机,并且无需差速器即可实现四轮驱动,从而达到极速响应的扭矩输出,最终实现了在电驱动技术上的突破。之前,特斯拉虽然也能实现全轮驱动,但只能通过前后驱动桥各布置一台电机,并伴以传统差速器的方式来实现,无论是驱动方式还是空间表现,现在看来,都有些落伍了。
(图:曾任Tesla电机工程师的SF Motors首席技术官唐一帆)
值得一提的是,SF Motors的首席技术官唐一帆正是此前特斯拉的主电机工程师,他曾经参与设计特斯拉第一代电动跑车Roadster和Model S,还是特斯拉Model X AWD原型车的设计者,这就不难解释为何SF Motors能将Tesla以前的优秀电机技术发扬光大了。
那么问题来了,SF Motors主导的这种四电机驱动方式好处还有哪些?
我们仔细分析了SF Motors的电机技术参数后发现了这几点。首先,SFMotors的四电机无需传统汽车的分动器、传动轴、差速器等装置,这就可以为车体结构极大地节省空间,同时减轻自身重量,从而带来更佳的效能表现和卓越的操控性。据悉,SF Motors采用该电机技术的车型可以在3秒内完成0-60英里的加速,这是一种类似于方程式赛车的加速感受。这个加速度即使放在F1赛场,也能媲美法拉利等一众超跑。
其次,四电机在协同工作上可以提供更多的组合。这种解决了困扰电动汽车行业多年的四电机协同问题。其每个车轮都是一个独立的动力单元,因此能够通过独创的四电机控制系统实现对每一条轮胎精确的扭矩分配,反应更快更直接,效率更高,也是目前的传统四驱技术无法做到的。这就意味着,SF Motors的四电机可以根据道路情况,实现灵活多变的动力分配,从而适应各种复杂路况。毫不夸张的说,其越野能力(脱困能力)在理论上可以媲美甚至当前燃油车中的硬派SUV。想象一下,在别的电动SUV只能在城市水泥森林里穿梭时,而你却尽情享受四电机驱动带来的踏山川、越河流的驾驭乐趣,这是怎样的一种体验?
再者,SFMotors的四电机可以覆盖从100kw到400kw的功率,并提供超过1000马力的最高动力输出。可能大家对于1000马力没有多少概念,要知道,布加迪威龙愣是使用了16缸引擎和4个涡轮增压器,同时它的排量也达到了惊人的8.0升,才能够达到这个功率。而号称超过100年历史底蕴研发的奥迪最强V10高转速发动机,最高也才不过610马力。或许,这种四电机技术真能带来一场电动汽车行业的“效能革命”?
在Tesla和SF Motors引领的这两种新能源车电机技术风潮中,有着向成本控制型妥协的电机,以及深耕优秀电机技术发展出4电机驱动的两种方向,在我们看来,追求性能的厂商更希望能效仿SF Motors的电机技术。因为有一点必须要提的是,SF Motors提出了“开放共享”的商业模式,也就是欢迎志同道合的产业伙伴与之合作,SF Motors会共享它的技术和生产资源上的优势,这无疑给了很多在核心技术上有所缺失的新能源车企的合作的信心。
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