8月1日消息, 特斯拉 今日发文庆全球第1000万个 电驱 系统下线,这是特斯拉首个“一千万”里程碑时刻。据悉,全球第1000万个电驱系统7月在特斯拉上海超级工厂下线。
据悉,特斯拉电驱系统自研、自产,每五秒钟即可下线一台。其集成 电机 、 齿轮箱 、电机控制器,是“特斯拉动力”关键部件。配合银烧结技术、扁线技术、碳化硅功率芯片、电子 油泵 ,以及齿轮箱润滑与电机冷却一体化设计,特斯拉能够满足全球消费者的不同驾驶习惯和路况需求。
据介绍,特斯拉在研发和生产上大力投入。从2011年到2023年,特斯拉研发投入增长18倍,年复合增长率高达27.8%,2023年全年研发总投入达到39.69亿美元(约合284亿人民币),同比增长近29.07%,创下历史最高值。而在成本上,与初代Model S相比,特斯拉现在的电驱系统成本已经降至一半。(王文华)
特斯拉电池供应商名单
1、提供商中,万马股份、国电南自、易事特、特锐德、科陆电子、科士达、中恒电气、奥特迅等公司出现在名单中,而原材料磁性材料生产商天通股份、横店东磁也间接进入到供应商的名单中。 2、全球著名的纯电动车制造商特斯拉的超豪华供应链,在动力总成系统、电驱系统、充电这三大体系中,共有直接供应商38家。 日本企业有5家,全部在锂电池组中,涵盖了锂电池、正极、负极、电解液和隔膜;21家中国企业成为直接供应商;台湾两家;美国两家,包括特斯拉本身;墨西哥一家,欧盟两家。 另外还有30家企业出现在了特斯拉间接供应商的名单中。
埃安发布夸克电驱,突破电驱工业的“3纳米”
3月3日,埃安发布全新一代高性能集成电驱技术群——夸克电驱,能以极小的体积迸发出强劲的功率,电机功率密度高达12kw/kg,相比行业6kw/kg提升100%。 巴掌大的电机,就能带来超越V8发动机的超大马力!实现此项突破,不亚于芯片行业一下子从“28纳米”时代快进到“3纳米”时代。
无独有偶,特斯拉投资者日上官宣了其新一代自研电驱系统,将通过减少碳化硅等材料使用实现成本的进一步降低。 一边是追求极致的成本控制,一边是追求极致的性能超越,双方似乎已形成两套逻辑和技术发展路线。
摘下特斯拉未竟的果实,埃安突破电驱世界级难题
小到生活中常见的平衡车、无人机等普民应用,到“国之重器”航空母舰、太空探索等高精尖领域,电机都在其中扮演不可或缺的角色,但无论那个行业,都在追求“体积小型化,动力巨量化”的电机。 可以说,电机技术的发展史,就是一段不断追求极致功率密度的历史。
1900年,保时捷曾推出过一款使用小体积轮毂电机的概念车。 但因为小体积电机功率密度不足,车辆极速只有35km/h,最终只能流产。 无独有偶,特斯拉旗下首款车型Roadster为实现更高的功率密度,最初设计采用两挡变速箱,但因种种技术问题,最终导致无法量产,功率密度也无法提升。
事实上,电机功率密度的突破一直以来都是世界级难题。 无数工程师、科研机构,致力于提升其功率密度。 有成功,亦有失败。 功率密度的突破,面临着两大世界难题。
一方面是要考虑在体积不变的情况下,如何实现更大的功率输出。 这就要求必须去探索电机的空间极限,让电机的每一个点都能释放出最大潜能。 同时还可以通过提升电压的方式,提升功率。 但电压每提升1V,都是一个涉及材料、工艺、软件、封装、安全的系统级庞大工程;
另一方面还要避免高功率输出损耗,好不容易提升的功率,尽可能避免浪费在产热这种无用功上。
在新能源汽车行业快速发展的这10年里,行业的电机功率密度从2kw/kg提升到6kw/kg了。 埃安夸克电驱技术的横空出世,让电机功率密度跨越式提升到12kw/kg,摘下了特斯拉未竟的果实。
三大首创技术,引领驱动方式变革
埃安电驱研发团队深耕动力科技领域十余年,拥有雄厚的研发实力。 围绕“高功率密度,低发热损耗”两个核心点,持续进行技术迭代开发,从而积累纳米晶-非晶超效率电机、X-PIN扁线绕组、900V高效碳化硅、E-drive软件、无动力中断电子换挡等一系列创新技术。 其中最核心的是三大前瞻技术:
全球首个“纳米晶-非晶”超效率电机
永磁同步电机技术发展至今,电机铁芯损耗是影响电机工况效率的主要因素。 埃安电机团队从基础原材料和电磁原理创新开发,设计了一种“纳米晶-非晶” 合金材料及批量制备工艺;相较于传统的铁基硅钢材料冶炼工艺,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;具有原子无序排列、无晶粒、无晶界的微观特性。 其铁损系数远低于铁基硅钢等电工钢,埃安创新应用该材料制作电机铁芯,降低电机50%铁芯损耗,从而有效降低电机能量损耗,电机工况效率提升至97.5%,电机最高效率达到98.5%。
行业首创X-PIN扁线绕组
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,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70kW~320kW功率范围、220~450Nm扭矩范围多平台兼容。
全球最高900V碳化硅功率模块
埃安深度介入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、叠层功率回路设计四个方向进行突破,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%。
结合安全可靠的SiC芯片驱动与保护设计,充分发挥碳化硅的高耐压、高功率密度、高效率特性,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。
夸克电驱的一系列技术革新,都是从细节入手,不断做到极致,从而突破了“大动力与小体积”不可兼得的矛盾,也赋予埃安的Hyper SSR和Hyper GT与生俱来的极致性能及极致空间体验!让埃安Hyper SSR实现全球最快多电机1.9秒百公里加速,Hyper GT实现全球最快单电机4.9秒百公里加速能力。
打开未来畅想,夸克电驱让人人都是钢铁侠
此次夸克电驱首次突破“大动力与小体积”不可兼得的矛盾,让埃安的电驱研发进入“纳米时代”,为埃安电驱技术研发史树立了全新里程碑,这也是中国新能源汽车行业腾飞的缩影。
作为中国第一家EV+ICV全栈自研的车企,埃安已实现多项技术的超越。 不仅自主研发了弹匣电池、超倍速电池、海绵硅电池三大原创电池技术,一举解决安全、补能、续航三大行业痛点难题,还推出了“AEP3.0平台”以及“星灵架构”等Hyper Tec全新一代高端技术。
四年前埃安和特斯拉是唯二拥有纯电平台的车企,埃安去年发布了全新一代平台AEP 3.0,而本次投资者日上,特斯拉承诺的新一代平台又一次跳了票。 虽然马斯克发布了秘密宏图的第三篇章,活动过程中股价却一路下跌。 究其原因,正是特斯拉理想宏大却细节不足,光画饼,却没有用足够的新技术来支撑。
在全栈自研的基础上,埃安还加码成立锐湃动力科技有限公司,重点围绕前瞻动力科技研发及产业化,全面打通研发、智造、销售、服务一体化,打造更多、更极致的动力科技产品,引领行业变革。
夸克电驱的问世,让人们对未来汽车形态有了更丰富的想象空间。 或许在不久的将来,轻盈又强劲的轮毂电机可以实现量产,到那时,侧方停车能如同螃蟹一样“霸道横行”,再狭窄的路段也能轻松实现原地转向,甚至还能加速潜艇汽车、飞行汽车等更多汽车形态的量产落地,为用户带来“上九天揽月,下五洋捉鳖”奇幻出行体验。
当然,夸克电驱不仅仅局限于汽车,还能应用在很多前瞻领域,解锁更多未来智能生活场景。比如在医疗科技领域,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……
与特斯拉的宏大叙事却缺乏细节,夸克电驱技术本次实打实的突破,也正是埃安对技术脚踏实地投入的体现。 随着夸克电驱技术不断进化,未来它可能会被应用在智能机器人、机械外骨骼、医疗、航空航天等多个高精领域,让高性能机械便携化。 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,让科幻世界照进现实。
今年1月30日,福布斯中国发布2022年新晋独角兽榜单,埃安在全球新晋独角兽中位列第一。 这是继2022年埃安被评为创新企业超级独角兽和2022年中国最具增长潜力新锐TOP品牌之后,再次获得国际权威机构认可。 以科研成果和技术创新为内在驱动力的埃安,也已经吹响了冲击科创板IPO的号角,未来可期。
“特斯拉们”没有变速箱是因为不喜欢?埃安:不,是你们造不出来
世界上的许多规律大抵是一致的,比如多一点总比少一点更好。
拿变速箱的挡位来举例子,6AT通常比4AT更好,8挡的一般比6挡更强。 而当全世界几乎都在追求越来越多的变速箱挡位时,电动车的横空出世似乎打破了这条规律。 仿佛换了一种能源方式,一些牢不可破的物理规律也能随之改变。
然而真的如此吗?电动车可以跨越变速箱这一道鸿沟?
电动车为什么没有变速箱?
电动车其实是有变速箱的,只不过这个单一齿比的减速箱并不是我们通常所说的那个可以进行多速比变换的变速箱。
而截至目前99%的电动车都只有一个一级减速箱,一方面在于作为新能源教父的特斯拉一直在这么干,下面的追随者们当然就跟着学,另一方面在于电机实现了对内燃机的全方位降维打击,让变速箱的作用显得不再那么突出。
变速箱的作用是什么?一,变速;二,变矩。 对于内燃机来说,“给力”的时候不多,一般极限转速都不超过rpm,而峰值扭矩又无法连续从低转维持到高转,尤其低速时的扭矩都比较羸弱。
换个通俗的说法就是,如果不套个变速箱,发动机在低速起步时会像没睡醒一样极其乏力,而铆足了劲儿工作又无法满足车辆的极速(一般需要达到220km/h)需求。 通过变速箱的变矩能力可以有效放大低转下的扭矩,提升动力,而通过变速能力又能保证车子轻松在转速范围内达到目标车速。
再看看电机的外特性曲线,虽然不同种类电机的曲线各有差异,但总体上的特性是大同小异的。 相比内燃机,电机有着三大优势。 一、起转即可达到峰值扭矩;二、扭矩平台非常宽泛;三、转速高。
这也意味着,即便没有变速箱,电机也能在低转速下输出比较强的动力,同时通过固定速比基本满足法定的限速时速。
此外,电机在效率方面相比内燃机也有着得天独厚的优势,超过90%的效率广泛分布在电机从低转到高转,从低扭到高扭的工况范围内。 而内燃机在这一块完全是没有对比就没有伤害的牺牲品,不仅最高效率偏低,同时高效范围也很窄。
所以给电动车加多级变速箱不仅不能像内燃机一样显著提升性能,考虑到变速箱本身的效率损失,还不一定能够降低能耗提升续航。 再考虑到空间布置的问题,以及可能增加的失效零部件单元,当然还有至关重要的成本考量,不使用多级变速箱或许对于电动车来说是更好的选择。
Roadster:特斯拉之殇
既然电机如此强悍,那是不是代表变速箱就完全失去用武之地了呢?
早在2006年,特斯拉真正意义上的首款车型Roadster原计划搭载一台两速变速箱,一挡齿比为4.2:1,二挡齿比为2.17:1,终传比3.41:1,搭载185kW电机,电池53kWh,由英国Xtrac供应商提供变速箱解决方案。
后来我们都没有等来这款搭载真正意义上变速箱的电动跑车,显然是研发出现了不可解决的问题。 由于两挡变速箱的量产难度太大,导致了Roadster发布的严重延误,甚至一度让特斯拉濒临破产倒闭。 而因此才有了后来马斯克的临危受命,出任首席执行官,同时特斯拉也最终宣布更改方案,采用固定齿比为8.27:1的BorgWarner单速减速箱,并且换装215kW电机 ,让这款新兴跑车不至于完全溟灭。
这看似是一场舍弃变速箱而得来的胜利,但显然特斯拉也为之牺牲了一些性能。 后来发布的单挡位变速箱Roadster虽然也达成了和一开始一样的4s左右百公里加速成绩,但在极速方面只能达到201km/h,远不及最初那套方案的210km/h。 要知道这还是在使用了更强的电机之后达成的结果。
电动车为什么需要变速箱?
所以并不是电动车不需要多级变速箱,只是因为法定限速的遮羞布,以及低速加速能力的障眼法,让初级阶段市场下的消费者们普遍忽略了电动车极速以及高速再加速的能力。
北京航空航天大学交通科学与工程学院副院长徐向阳教授在中国 汽车 工程学会齿轮技术分会年会上就说过:“电动车多挡自动变速器有着广阔的市场前景。 ”纯电动乘用车的电动机低速扭矩很大,但此时电机的效率仍偏低,因此电动 汽车 在起步、加速和低速爬陡坡时耗电大,还会使电动机发热。 在丘陵地带、山城或拥堵的城市里使用电动 汽车 续航里程缩短很多。 这就需要用变速箱来减小电动机发热、减小能耗、增大续航里程、提高车辆动力性。 而如果不需要提高动力性,可减小电动机功率而进一步节能、提高续航里程,还可简化电动机的冷却系统降低成本。 但是电动 汽车 在低速起步或爬陡坡时,驾驶员不会感觉动力不足和能耗极大,因此纯电动 汽车 需要的是自动变速箱。
而我们简单做一个对比也能发现,以常见的A级家用电动轿车为例,使用两挡变速箱对比使用单挡位变速箱在加速能力、最高时速、能耗、爬坡能力四个方面实现了全方位碾压。
因此从理论的角度来理解,变速箱变速变矩的能力在电动车这里依然有着不小的用武之地。 这也是为什么我们能看到保时捷推出的首款高性能电动车Taycan在后桥上搭配了一台两挡变速电机,目的就是为了保证保时捷应有的极速和加速兼顾的卓越性能。
加速、极速、效率我全都要
那么现在结论就很清晰了,在电动车发展的初级阶段,电机凭借强悍的外特性可以满足一开始的需求,但随着对性能的进一步挖掘以及表现在续航里程上对能耗的更高追求,未来给电动车配备多级变速箱是必然的发展趋势。
其实不必等到未来,今天已经有厂家在布局多挡位电驱动总成,广汽新能源就推出了全球首创的两挡双电机“四合一”集成电驱系统。
这里面有两个关键信息,一个是“两挡”,一个是“双电机”。 我们先来看看“两挡”,这意味着这套电驱系统可以使用一大一小两个传动比进行扭矩放大,而通常如果仅使用一个一级减速箱,往往只能在这两个齿比之间选择一个折中的数值。 说得通俗一点就是,当使用了两挡变速箱以后,加速时可以选择更大的齿比以提供更强的扭矩,而在高速状态下又能切换更小的齿比从而达到更高的车轮转速(即车速)。 而这也让未来搭载该动力总成的埃安LX的百公里加速成绩轻松达到。
这是一个非常简单的道理,就像骑自行车一样,带挡位会比不带挡位随性得多。那么为什么别的企业都不用呢?
首先变速箱的研发对于任何车企来说都是一座大山,全球只有少数顶级的主机厂能完全掌握变速箱的自主研发,即便强如宝马,也只是以深度合作的方式与采埃孚进行协作。 这其实也很好地解释了当年为何特斯拉Roadster的变速箱方案夭折,而对于其它企业来说,想要找到适合自家动力总成的变速箱尚且难度很大,更不用谈自造了。
电机变速箱研发的难点在于输出端扭矩大,而电机的瞬时扭矩变量又是比较剧烈的,这对可靠性和换挡品质都提出了不小的挑战。 广汽新能源根据自身电机特性,历经10万次拨叉耐久试验、10万次同步器耐久试验,通过三年正向研发、半年技术攻坚,最终完成了高速同步器的开发,其次对标定程序的不断迭代也匹配出了最优的换挡策略,因此才有了提出两挡电机的底气。
接下来我们再看看“双电机”,其实双电机的概念并不陌生,但传统的双电机都是离散型电机,往往分别用于驱动前后轴。 广汽新能源埃安的双电机是并行式的,简单地理解就是用两个小电机代替一个大电机。
这能带来两个好处,其一是输入端扭矩得以分担,可以减轻变速箱的工作负担,进而提升耐久可靠性以及换挡品质,而且同时还不会牺牲全力输出时的动力。 其二与近些年愈发流行的内燃机downsizing或者闭缸技术的逻辑是一脉相承的,降低单一电机功率可以提升能耗表现,提高续航,同时也让电机冷却系统减轻负担。 对埃安“四合一”电驱总成来说,这一升级相比上一代的“三合一”续航能力提升了3%。
当然,还有一项容易被忽视的点,就是动力总成的尺寸。 为了进一步节省车厢空间,广汽新能源对埃安3.0系统进行了“四合一”高度集成化设计。 通过高度集成化的设计将双电机、控制器以及两挡减速器糅合在一起,为总装节省了宝贵的空间,对于乘坐舱的设计以及动力电池组的布局甚至未来多车型平台化研发都有着深远的积极作用。 因此相较原来的“三合一”更进一步提升了13%的功率,减小30%的体积,减轻25%的重量。
写在最后
改革开放后,中国 汽车 工业虽有长足发展,但与国外一流车企相比仍有很大差距,而在近几年兴起的新能源造车大潮中,似乎所有人也在以特斯拉的马首是瞻,所谓的“弯道超车”成为一句空话。 但很高兴我们能看到像广汽新能源这样默默认真搞研发的企业,静静地秉承着以产品为源动力,以自主研发为核心竞争力,靠着沉下心来的坚守,正面和国际一流大厂“干上一架”。
曾有人认为中国造不出变速箱,所以才勉为其难大力推动新能源 汽车 的发展,但埃安凭借吃苦耐劳的精神啃下了这块骨头,着眼于未来电动车的性能平衡,一步到位地抢占了新时代电动车技术的先机。 我们应该为其点赞。
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