聊聊卷到冒火星子的比亞迪580千瓦電機(jī)

汽車電機(jī)雖低調(diào)，卻承載著車輛動力之核心。本文聚焦比亞迪580千瓦逆天電機(jī)，深入探討電機(jī)功率密度、轉(zhuǎn)速提升背后的技術(shù)角逐與市場內(nèi)卷，揭秘電機(jī)設(shè)計與優(yōu)化的復(fù)雜工程藝術(shù)。

最近，比亞迪拋出一款580千瓦的電機(jī)，晃瞎了人們的雙眼，這臺電機(jī)的各類參數(shù)目前仍是半抱琵琶半遮面。

我們在比亞迪揭秘之前先來探討一下，這個大電機(jī)有哪些值得關(guān)注的層面。

01

相較于熙熙攘攘的自動駕駛、智能座艙，汽車電機(jī)方面的熱度一直不高，它就像是人到中年的男人一樣默默扛下了所有，卻不出任何風(fēng)頭。

不過，消費(fèi)者的無感，并不代表各大車企停止了在電機(jī)方面的內(nèi)卷。

在迪王這臺逆天的電機(jī)問世之前，說到電驅(qū)，執(zhí)全球之牛耳者當(dāng)屬Lucid。

這家快要破產(chǎn)的美國新勢力早在幾年前就做出了一款超高功率密度、超大功率集成電驅(qū)，實現(xiàn)了真正的“遙遙領(lǐng)先”。

2020年9月，伴隨著旗下車型Lucid Air的發(fā)布，Lucid推出了一款74公斤的500千瓦電驅(qū)。

2021年10月，Ludic Air開啟交付，這款超級高效、超大功率的電機(jī)正式進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)。

或許已經(jīng)有心癢的小伙伴掐指一算，74公斤，500千瓦，得出質(zhì)量功率密度為6.8千瓦/公斤。

拉個清單看一看，甚至不及極氪上使用的威睿800V集成電驅(qū)，威睿800V集成電驅(qū)中的電機(jī)質(zhì)量功率密度為7.85千瓦/公斤。

對比下來，Lucid電驅(qū)似乎一般般。其實不然，這是因為大家混淆了電機(jī)功率密度和電驅(qū)功率密度的概念。

對三合一集成電驅(qū)而言，電機(jī)只是包括電機(jī)、電機(jī)控制器、變速器、殼體在內(nèi)的集成電驅(qū)的一部分而已。

在某些車企的宣傳口徑中，計算電機(jī)的質(zhì)量功率密度時，連電機(jī)水冷或油冷系統(tǒng)都不包含在內(nèi)，得出來的數(shù)字水的一匹。

大家可能對這個74千克重、峰值功率500千瓦的數(shù)據(jù)沒有什么概念，放出一張對比圖，讓大家震撼震撼。

特斯拉Model S上的電機(jī)重量為89公斤，峰值功率為205千瓦。

代表國內(nèi)第一梯隊的華為三合一集成電驅(qū)重量85公斤，峰值功率僅為150千瓦。

回去找一下您的體育老師，幫你算一下數(shù)學(xué)題，你就能知道Lucid這種遙遙領(lǐng)先到底有多么“讓人窒息”！

因此，對于比亞迪這款580千瓦電機(jī)，真正應(yīng)該關(guān)心的是功率密度，至于功率數(shù)字，實在沒有多大意義！

02

長江后浪推前浪，一代更比一代強(qiáng)。尤其是在卷到冒火星子的智能電動汽車市場，參賽選手們更是不遑多讓。

在這場電驅(qū)的軍備競賽中，電機(jī)轉(zhuǎn)速是卷得最熱鬧的那個賽道。

各大車企在提高電機(jī)轉(zhuǎn)速上有多內(nèi)卷呢？

三年前，如果把早在2021年就將量產(chǎn)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速推進(jìn)到20000轉(zhuǎn)的Lucid放在一邊，大家還可以對將峰值轉(zhuǎn)速干到19000轉(zhuǎn)的特斯拉點一個贊，但是現(xiàn)在，19000轉(zhuǎn)這個數(shù)字已經(jīng)上不了高手比拼的及格線了。

拉一拉時間線，一度坐擁地表最強(qiáng)電機(jī)的Lucid 21年量產(chǎn)的電機(jī)峰值轉(zhuǎn)速為20000轉(zhuǎn)。

2023年，隨著仰望U8的量產(chǎn)，比亞迪將電機(jī)最高轉(zhuǎn)速提高到20500轉(zhuǎn)。

24年，華為量產(chǎn)全新一代DriveONE 800伏高壓碳化硅黃金動力平臺，將電機(jī)最高轉(zhuǎn)速拉到22000轉(zhuǎn)。

同年，小米SU7問世，超級電機(jī)V6s峰值轉(zhuǎn)速21000轉(zhuǎn)，據(jù)悉，即將量產(chǎn)搭載在SU 7 Ultra上的V8s峰值轉(zhuǎn)速更是高達(dá)27200轉(zhuǎn)。

大家奮勇爭先，你追我趕，如此狂卷，到底所為哪般？

前面其實已經(jīng)說得很明白了，功率密度才是重點，不過，上面談的是質(zhì)量功率密度，決定這臺電機(jī)有多重，間接決定整車的百公里電耗水平。

還有一個重要的指標(biāo)是體積功率密度，它決定這臺電機(jī)有多大，間接決定整車的布置和用戶及其看重的車內(nèi)空間。

大功率是提高汽車動力性的應(yīng)有之義，比亞迪這臺580千瓦電機(jī)的功率數(shù)字?jǐn)[在這里，為了也是一種程序上的正義。

根據(jù)公式P=FW（功率=扭矩*轉(zhuǎn)速），在功率P一定的前提下，為了保證電機(jī)的尺寸不過度增加，只有提高電機(jī)轉(zhuǎn)速W這條路徑。

據(jù)悉，比亞迪通過各項技術(shù)將這臺580千瓦大電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速做到了30500轉(zhuǎn)！

或許有人看著小米V8s峰值轉(zhuǎn)速27200轉(zhuǎn)，對30500這個數(shù)字不再心生波瀾，但是我告訴你，小米SU7 Ultra搭載的V8s和比亞迪這款電機(jī)在量產(chǎn)規(guī)模上可不是一個概念！

03

雖說魚和熊掌不可兼得，但被慣壞了的用戶是既要又要還嚷嚷著官人我還要的。

對于比亞迪來說，它必須在下降電機(jī)重量、縮小電機(jī)尺寸的同時，保持強(qiáng)勁的動能，實現(xiàn)空間與性能的微妙平衡，還要控制電機(jī)發(fā)熱，保證電機(jī)壽命。

作為一個半吊子科研人員，我?guī)е蠹也乱徊卤葋喌线@臺電機(jī)背后的技術(shù)手段。

對于千頭萬緒的問題，需要分而析之。

既然電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子組成，那么，下降定轉(zhuǎn)子的尺寸和重量就可以下降作為整體的電機(jī)的尺寸和重量。

不過，在下降定轉(zhuǎn)子尺寸和重量的同時，還必須滿足功率、發(fā)熱、壽命的約束，不可不管不顧，要展現(xiàn)在多重約束中尋求最優(yōu)解的工程藝術(shù)。

定子這邊，電壓平臺高壓化是見效最顯著的技術(shù)手段。

拿蔚來介紹ET9高壓平臺優(yōu)勢的圖借花獻(xiàn)佛，從400伏平臺到900伏電壓平臺之后，電線的橫截面積可以下降68%，重量下降50%！

上面說的是單根電線。對于由多根電線成簇組成的繞組，還可以進(jìn)一步通過扁線或波繞的方式提高其槽滿率。

所謂槽滿率，指的是所有導(dǎo)線截面積的總和在定子槽有效截面積中的占比。

顯然，導(dǎo)線在定子槽內(nèi)填充得越緊密，槽滿率越高，功率密度就越高。

一個可以拿來對比的數(shù)字是，傳統(tǒng)圓線繞組的槽滿率在50%左右，扁線繞組的槽滿率可以達(dá)到75%左右。

轉(zhuǎn)子這邊繼續(xù)沿用分而析之的思路。轉(zhuǎn)子由永磁體、導(dǎo)磁材料、絕緣材料、結(jié)構(gòu)支撐材料組成，作為主要構(gòu)成要素的永磁體決定著轉(zhuǎn)子的磁通，進(jìn)而決定著電機(jī)的功率。

永磁體材料的“最大磁能積”越大，永磁體在單位體積內(nèi)存儲的磁能量越高，就能產(chǎn)生更大的磁通。

顯然，選用更高磁能積的永磁體材料便可以控制永磁體的重量和尺寸，進(jìn)而下降轉(zhuǎn)子的尺寸和重量。

這么拆解下來，是不是思路就漸漸清晰了？

工程設(shè)計之難，難就難在和力、熱、電、磁相關(guān)的一系列物理規(guī)律構(gòu)筑起了看似不可逾越的圍欄，需要工程師們發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，在復(fù)雜多樣的物理約束中尋求設(shè)計的最優(yōu)解。

所以，除了上述那些手段，還需要考慮材料創(chuàng)新、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化、溫度控制、高效冷卻、工藝升級、仿真分析，里面的水且深著呢。