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性能争霸,谁拥有世界最强汽车电机

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发布时间:2022-02-08

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2020年10月,工信部发布《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》,提出积极发展纯电动、混合动力、氢燃料等多种新能源,实现汽车产业的电动化转型。从路线图2.0可以看出,能源形式可以多种多样,但最终落脚点都是“电驱动化”,电机的作用更加凸显。

电机因为在响应速度和功率上相比汽油发动机有天然优势,因此速度与激情已不再是千万级跑车兰博基尼Roadster、布加迪Chiron们的专属,普通百姓也有机会体验风驰电掣。
那么谁拥有世界上最强的汽车电机?本文就给大家揭开谜底。
汽车电机主要分为两大派系,分别是永磁同步电机和异步感应电机。我们首先看一下异步感应电机,特斯拉 Model S P100D在前后桥各搭载一台异步感应电机,其中后桥电机最大功率375KW,是全球量产车里功率最大的异步感应电机。该车型0-100km/h加速成绩为2.7秒,狂暴模式(Ludicrous)下更是仅需2.4秒。

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永磁同步电机最强的当属美国汽车新秀Lucid,其Lucid Air顶配车型在前后桥各搭载一台永磁同步电机,其后桥电机最大功率为670HP(约500KW),是全球量产车里功率最大的永磁同步电机。该车型0-100km/h加速成绩为2.5秒。

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当然也会有车企不服气,因为Lucid Air在2021年总共才交付了500多台,不应该算真正的量产。已完成大规模交付的车型里面,永磁同步电机最强的当属保时捷,其Taycan Turbo S车型在前后桥各搭载一台永磁同步电机,其中后桥电机最大功率335KW,是全球大规模交付车型里面功率最大的永磁同步电机。该车型0-100km/h加速成绩为2.8秒。

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以上比较的都是单个电机,要以整车维度进行比较,电机功率最强的当属特斯拉Model S Plaid版,其搭载了三台永磁同步电机,其中前桥一台、后桥两台,电机总功率达到恐怖的750KW。该车型0-100km/h加速成绩为2.1秒。

目前全球大多数车企都选择了永磁同步电机,原因是其相比异步感应电机有几个主要优点:
1、能量转换效率高。永磁同步电机的电能效率可达90%以上,而异步感应电机一般在85%-90%之间;
2、功率密度高。相比于相同功率的感应异步电机,永磁同步电机体积更小、重量更轻;
3、调速范围更大。也就是说能满足车辆低速、高速等多种工况。
当然,永磁同步电机也有其缺点,主要是成本较高,高温下容易出现退磁现象,后者直接限制了永磁同步电机的最大功率。
异步感应电机的成本相对较低,主要是因为不需要使用昂贵的永磁材料来制造转子。其次,转子磁场是通电后形成的电磁场,因此转子磁场中不存在退磁现象。
因此在电机冷却技术有实质性提升之前,要做出更高功率的永磁同步电机是非常困难的。所以特斯拉在前几年一直为其高性能跑车配备异步感应电机。
技术资料显示,Lucid之所以能做出500KW的永磁同步电机,关键是其新颖的电机冷却方法,该方法可以使液体更接近电机的核心,而不像传统的冷却液在电机外围循环。
而特斯拉之所以在最新款的ModelS Plaid上使用了永磁同步电机,也是因为找到了解决方案:给电机转子加上了新型碳纤维保护套。众所周知电机定子的线圈能产生大量的热,而碳纤维有很好的隔热效果还能防止转子膨胀,并且使离心力造成的变形可控,从而使转子获得超强磁场和更高转速。

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读到这里,大家发现不管是特斯拉、保时捷,还是Lucid,都是欧美企业。不是说中国电动车已经实现弯道超车了么,为何没有中国企业身影?

其实,蔚来EP9的异步感应电机也非常强大,单个电机最大功率500KW,前后桥两个电机合计1000KW。但可惜该车因为各种原因一直未能量产。

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目前国内量产车型里面,功率最大的异步感应电机是蔚来ET7顶配车型的后桥电机,最大功率为300KW。功率最大的永磁同步电机,是高合汽车HiPhi X的后桥电机,最大功率为220KW。国内新能源汽车的领导者比亚迪,其旗舰车型--汉EV四驱高性能版的后桥永磁同步电机,最大功率只有200KW。可见我国永磁同步电机的水平与国际一流差距更大。

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当然,国内企业在永磁同步电机领域也在奋起直追。长城汽车在2021年科技节上展示了800V SiC控制器+双电机矢量控制模块。该模块集成了两个永磁同步电机,最大功率可达430KW,已经接近世界一流水平。

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据说华为也在对标特斯拉,研发高性能电机,具体参数未知。相信凭借中国人的聪明才智,在世界最强电机的排行榜上,一定会有中国企业的身影。

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