电动汽车之争更应关注电机技术

来源:中国经济网 姜智文

有数据显示,如果电动汽车效率提高2%-3%,每辆车就可以为车企节省数百美元,使其成本接近燃油车。更重要的是,这也可以提升车企的盈利能力。

电动汽车之争更应关注电机技术-有驾

在此背景下,车企和供应商正在加大对电机(俗称“马达”)技术研发的投入。根据以往的经验,当汽车行业把产品开发的目标聚焦在某一个零部件时,该零部件通常会变得更小、更轻、更简单、更强大、更高效。

效率决定成本

“这是发动机能量损耗的问题,目前我们已经开始着手优化工作,也在加大研发对发动机的控制。”通用汽车总裁马克·鲁斯(Mark Reuss)表示,“在汽车行业,我们可以和同行相互学习,在这方面也一直做得很好。”

与大多数汽车制造商和供应商一样,通用汽车正在为电机技术的研发投入大量资金,目标不仅是在运用更少的电力和原材料的情况下更有效的运行,同时还要降低制造成本。

硅谷初创公司图拉科技(Tula Technologies)为通用汽车的大型皮卡和SUV设计了现代汽缸失活系统,公司即将完善一种名为电动汽车动态电机驱动的节能策略,原理是为电机提供脉冲电流,最终提高电机效率。

图拉科技动态电机驱动和工程高级副总裁约翰·富尔斯特(John Fuerst)说,“电池行业真正决定收益百分比的方式是每千瓦时的成本。通用Bolt的电池成本是7200美元,如果缩小3%就可以少花216美元。”

对于正在竭力减少开支的汽车制造商而言,节省几百美元是十分艰难的,这就是它们正在进行提升电机效率和控制电动设备竞赛的原因。

发展有迹可循

事实上,电机已经有近200年的历史。在交通运输中,电机为从踏板车到火车头的多种车辆提供动力。然而,除了丰田普锐斯和雪佛兰Volt等混合动力汽车外,电机在过去120年左右的时间里并未得到普及,原因是汽油的能量大且成本低。

随着电动汽车逐渐抢占燃油车的市场份额,情况正在发生变化。英国供应商GKN电力转动部门总裁德克·凯塞尔格鲁伯(Dirk Kesselgruber)认为,电机的发展速度将远远快于内燃机,后者已经持续发展了一个多世纪。“我不认为电机会用这么长的时间才能达到最佳状态,”凯塞尔格鲁伯说。

“电机有很长的历史,也有很多相关知识可供学习。”凯塞尔格鲁伯解释道,在汽车行业,我们关注两个方面。首先是电机的效率,需要多少能量才能转化成扭矩;其次是成本,包括电机尺寸、接触关键材料程度、冷却和热管理等方面。

美国能源部表示,电动汽车驱动系统能源损失约为15%到20%,而汽油发动机这一数据为64%到75%,其中部分损失由摩擦引起,其他的则为热损失。因此,提高效率不仅是减少电机和齿轮箱内部的摩擦,还包括减少电动机的重量和尺寸以控制热量,进而适应车辆的需要。

技术逐渐成熟

相比内燃机,电机的转速更快且呈现不断提升的趋势,这意味着转子、定子和磁铁必须非常强大,以保证安全。

通用汽车负责电气化战略和电池工程的总经理蒂姆·格雷(Tim Grewe)说:“在如何控制磁铁并实现高速行驶方面,需要进行大量的调整和工程设计。”格雷参与了通用汽车生产的每一款电动汽车和混合动力汽车,从90年代末的EV1到凯迪拉克CELESTIQ

目前,通用汽车已经投入了大量的资源,研究如何优化电机中的磁铁。“从设计层面来说,我们通过使用更少的稀土来制造更好的发动机。”格雷说,“我们进一步完善了磁模型和三维磁计算能力,只在关键位置直接将关键稀土涂在磁铁上,因为磁铁的强度就是扭矩。”

值得一提的是,在短短三年内,汽车零部件供应商博世的工程师将一款电动机的尺寸缩小了近50%。他们将电机、逆变器和变速器集成到一个冲压外壳组成的单元中,从而降低了制造和材料成本。

此外,博世还在寻找减少稀土磁铁使用的方法。博世电机产品经理阿图罗·玛雅(Arturo Maya)表示:“磁铁相当于电机成本的一半,因此有很大的改进潜力。另外,稀土材料也非常重要,我们希望能够以更优惠的方式获得。”

业内人士表示,电池组是电动汽车中最昂贵的部分,提升电机效率可以让车企在不影响行驶里程或性能的情况下减小电池尺寸,进而降低生产成本,这有利于电动汽车的快速普及和发展。(中国经济网 姜智文/编译)

【来源:中国经济网】

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