内燃机研发难,难道电机就容易么?
原创2020-11-12 07:10

内燃机研发难,难道电机就容易么?

沃尔沃前一阵在上海建立了电机实验室,准备与欧洲联合研发第二代沃尔沃电机驱动系统。


其实电动车市场中,目前但凡是销量不错的车型,所采用的电机都是自研的。之所以如此,是因为电机研发就如同内燃机研发一样,对于电动车来说是比较核心的技术壁垒之一。因为电机表现直接影响着续航、性能等关键参数,所以沃尔沃要想在电动车市场真正有所立足,就必须自己深入研发自己的电机和整套电驱系统。



相信不少人听过这样一句话:“中国大力发展新能源汽车,其中一个重要的原因即是内燃机技术一直处于落后状态,换到电驱更容易实现弯道超车。”


对于很多人人来说,可能认为电动车用的电机其实与“四驱车”“普通电机”一样,并不算多么复杂。所以直接推导出电动汽车其实没啥技术含量,无非就是四个轮子加台电机和电池。但这个观点错在两点,其一是“四驱车”的电机也有千差万别,但凡小时候玩过四驱车的都知道,虽然尺寸一样,但是不同的电机性能天差地别;其二是“普通电机”基本上都是固定位置,只要能完成生产目标,对体积尺寸重量并没有严格的要求,而电动车所用的电机则是需要在尽量缩小体积重量,达到尽量大的功率。


其实除了上述不同,汽车所采用的电机还要求“低转速高扭矩”用于汽车起步性能,“较高的最高转速”用于省去变速箱,“全工况效率高”用于解决电动车携带有限的电池续航问题等。


可以说,电动车所采用的电机研发,丝毫不比内燃机研发容易到哪里去。


电机研发难在哪?


目前电动车所采用的绝大多数为“异步感应电机”和“永磁同步电机”,“异步感应电机”具有更高的极限转速,最高可超过15000转,同时拥有很强的过载能力,最大可达到额定值的5倍,并且这种电机结构坚固、成本低、可靠性好。唯二的缺点是效率略低于“永磁同步电机”和同功率下比“永磁同步电机”尺寸大一些,不同车型会根据具体情况和售价,采用适合的电机类型。


注:特斯拉Model 3所采用虽然也是“永磁同步电机”,但稍有不同的是特斯拉的电机是“开关磁阻永磁同步电机”,区别在于这种电机可以调节磁场大小,由此达到低速时扭矩大,高速行驶时提供更高转速保证功率。


此外,电动车所采用的电机都是由电池提供直流电源,通过逆变器转换成交流电供给电机使用;同时电机需要一套电机控制器来协调控制电机的输出动力和动能回收;然后还需要加装固定齿比的齿轮箱进行变扭再传递给轮子;另外这套系统中冷却系统也非常关键,影响着整体的性能表现。



这些东西组合在一起,如何能够达到更小的体积、更轻的重量、更大的功率,都关乎着电动车最直接的空间、续航、性能表现。


为此,沃尔沃上海电机实验室配备了来自奥地利AVL公司和德国CTS公司的电机测试设备,两家业界顶级的测量设备供应商,给沃尔沃带来了业内领先水平的设备控制精度、测量精度以及可靠性。


这个实验室的测功机最大功率是400KW,电压最大可以支持到1200V,数据采样率高达2兆赫兹,测量精度可达0.01%,这些在同类实验室当中都是非常高的标准。此外还可以对负载、压力、温度变化以及各种路况和车型的模拟与检测。未来将用于所有涉及中国的产品验证(包括插混),以及配合欧洲实验室进行第二代电驱系统的研发。


其实按理说,沃尔沃在中国建立一个电机实验室并没有什么新鲜的,尤其是一众新造车势力早已实现和完成了这一步。但是如果配合上去年沃尔沃宣布的一件事,就能从中看出一些端倪,即沃尔沃的长远目标和规划。


沃尔沃想干啥?


去年沃尔沃宣布了成立中国电池实验室,其实与电机实验室同在一栋工厂里;今年又加速建设尽快完成了上海电机实验室的落成。


其实无论是上海的电机实验室还是电池实验室,只是沃尔沃在中国的第一家。所以这并不是说沃尔沃要将全部研发任务搬迁至中国上海,而是利用中国市场“近水楼台先得月”的优势,一方面针对最符合中国市场需求进行车型研发;另一方面则是通过中欧两端实验室的高度联动,利用两边实验室的成果进行协同研发。


尤其像电池实验室,虽然沃尔沃并不会自己从配方角度进行创新和生产电池,但是由于电池供应商(宁德时代,LG Chem)就在中国,所以沃尔沃选择在上海电池实验室进行电池电芯的安全测试,而在欧洲进行整个电池包的安全测试,这样能够进一步提高产品迭代的速率和保证电动车安全的每一个细节。


当然,沃尔沃也只是从供应商那采购电芯,真正的组装成电池模组再到电池包是在沃尔沃路桥工厂完成。即沃尔沃是要通过自家实验室的测试结果,判断供应商所提供电池是否有问题,是否符合安全标准,以确保不会出现像前一阵某品牌采购“有问题”电池接二连三的出事故。此外沃尔沃为了应对安全问题,在对电池进行装车测试时候,并没有基于本地的标准进行,而是采用高于行业或者常规的标准进行测试并得到通过。


另外沃尔沃在中国市场拥有这样的实验室,可以让整个电动车序列更加有系统化的能力;沃尔沃将会拥有本地强的零部件供应能力、以及本地测试能力,并因此灵活针对不停变换的消费者需求进行产品优化。


本质上沃尔沃是通过两个中国市场的实验室,实现利用中国市场庞大的供应链体系,和本地化节省出的成本,对未来整体电动化布局进行提前规划。毕竟沃尔沃长远目标是2025年销量中50%为电动车,并且力求生产制造端的全球气候零负荷运营。


实话说沃尔沃在电动化的进程并不算特别迅捷,但是通过前后的两次布局可以看出,沃尔沃是想要在保证电动车型实际表现的基础上,尽快在中国市场推出售价更为合理的车型以提高竞争力。



在采访沃尔沃工程师Per Edberg时有一句话令笔者印象深刻,也是这句话让笔者更加正视了一些这家“缓缓来迟”的品牌:“虽然业务相关的问题我作为工程师不该回答,但是如果有这样的机会,沃尔沃研发的电驱系统将会提供全行业,我认为那会对消费者是一个福祉。”

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