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只有特斯拉和長安啟源數智AI電驅能夠實現10層繞組的壯舉?解讀長安啟源數智AI電驅(下)

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2023-11-30 17:49:49821瀏覽

我們上一期已經討論了長安啟源數智AI電驅(上)的引擎為什麼如此省油,達到了每百公里綜合油耗0.98L的效果。這一期我們來探討一下它的電動機是如何實現如此省電高效能的

只有特斯拉和長安啟源數智AI電驅能夠實現10層繞組的壯舉?解讀長安啟源數智AI電驅(下)

只有長安和特斯拉使用到10層繞組

#長安啟源數智AI電驅最大的亮點之一就是應用到10層的馬達繞組,在此之前用到過10層的只有特斯拉,10層馬達已經是頂流的存在,因為這個對馬達做到更高功率和更高效率很關鍵。

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在電磁學中存在一種現像被稱為集膚效應。當導體中存在交流電或交變電磁場時,導體內部的電流分佈是不均勻的。電流主要集中在導體的表面層,也就是所謂的「皮膚」層。越靠近導體表面,電流密度越大,而導體內部的電流則較小。這就是所謂的集膚效應

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也就是說銅線在外表面比內部的貢獻更大,越多越好,1根銅線就有1圈外表面,10根就是10圈。所謂扁線馬達的層數(銅線根數),就是在定子槽內放入的扁形銅線的數量。隨著馬達層數的增加,槽滿率更高,材料的利用率也上升,最終達到更高的功率和效率。

根據官方的數據,長安啟源的這套數智AI電驅馬達的電驅峰值功率達到158kW(比亞迪秦PLUS是145kW),功率密度達到7kW/kg,最高效率97.8%,而且90%以上的效率超過了90%。

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至於這樣的設計難度有多高,這裡暫時不展開,哪怕做到12層也是可以的,在實驗室可以呈現出來,但是量產就要考慮到更多很實際的問題了,第一個就是成本太高。

現在其他競品很多還在做6層,少數做到8層,如聲名大噪是比亞迪DM-i混動用的就是6層。

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特斯拉和長安啟源是全球唯二量產使用10層Hairpin扁線油冷電機繞組技術的車企。長安啟源的P1發電馬達有8層,P3驅動馬達有10層。需要提醒的是,特斯拉是純電動車,而長安啟源是插混車型,顯示了長安對電動部分的重視程度

在混合驅動中,馬達是主要的動力來源,承擔著快速扭力反應、能量回收、調節工況點等任務,所以下大本錢應用在電驅上。考慮到設計製造的難度和成本,長安啟源10層Hairpin扁線馬達可能會在3-5年內保持領先。

0.27mm矽鋼片「遙遙領先」

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觀察P3馬達上定子上的10層銅線,接著來說轉子上的矽鋼片。由於定子的設計轉速高達13000rpm,因此對矽鋼片的品質標準要求非常高

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競品品牌大概做到0.3mm的厚度,矽鋼片要做薄同時要克服捲邊的問題。而長安啟源這台驅動馬達選用了厚度0.27mm的矽鋼片,這是量產最薄的矽鋼片規格。相同馬達疊高下,選用的矽鋼片厚度越薄,其渦流損耗越小,即常說的鐵損更低。 0.27mm矽鋼片馬達比競品0.3mm矽鋼片馬達效率提高0.3%。

降低轉速,增加對極,實現輕量化

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這套電驅將P1馬達和離合器高度集成,把離合器內置在P1馬達內,透過這種創新的方式使得傳動系統可以做成3軸6齒,而競品是4軸8齒,減少了一根軸兩齒,體積變小,重量也更輕,效率上還能增加1%。

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官方數據這套長安啟源數智AI電驅的重量僅110kg,比競品輕了30kg左右;而體積小了26%,高度低了81mm。

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電動驅動系統輕量化的好處是車輛的設計更具可能性,可以實現更低趴、更具運動感的外觀,並且能夠節省前機艙空間,從而提供更寬敞的乘員艙空間

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長安啟源將P1電機進行小型化,並直接與發動機輸出軸相連,實現同軸輸出,這樣就節省了一個軸和兩個齒輪,並且不需要再進行升速,從而實現了與發動機高效率區的完美結合

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但要在較低的轉速的情況下爆發出大扭矩,就需要以更多的極數的方式來達到目的。因為馬達轉速越高,所產生的功率就越大,但長安啟源的這台P1馬達的設計轉速並不算高,是6500rpm。

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而馬達極數越多,馬達的有效體積就越大,就可以彌補功率密度不足。所謂對極(磁極),就是成對存在的N極和S極,1個N極和1個S極就形成一個對極。

長安數智AI電驅的P1馬達採用了8層繞組,擁有12對極(競品為4對極)。這使得馬達在低轉速6500rpm下也能獲得很大的電流,而競品要達到相同效果則需要19500rpm

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它的P1馬達設計成12對磁極,P3馬達也有6對磁極。由於電機極對數比競品多,P1、P3電機的功率密度均有提高,其中P3電機的功率密度達到7kW/kg,而像比亞迪DM-i混動的高轉電機,這個數據也只做到6kW/kg。

四核心晶片演算法實作省油

在省油這塊,以往「極致的腳法」可能會取得不錯的效果,但來到電動化時代,晶片算力的作用大大加強,它能即時幫你做出最省油的方案。

長安啟源的這套電驅配套的控制器是一顆四核心、每核心300兆算力的TC387晶片作為MCU主晶片,其算力相比競品的兩個單核心晶片提升50 %。

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控制系統會將馬達、電池、引擎、傳動系統等所有參數輸入PCU,並隨時擷取駕駛員、車輛等500多類信息,持續動態尋優,在用戶實際使用場景中,可節能6% 。

例如,透過利用導航訊息,可以對整個行程進行規劃,合理分配能量,在通暢時使用燃油,在擁擠時使用電力。在像重慶這樣的山路條件下,你可以透過踩油門的方式來減小差別,就好像在平地上開車一樣

需要進行改寫的內容是:概括

分析下來,長安啟源的這套數智AI電驅的核心是電,電驅是主力,而發動機負責打配合,所以相比起來電機部分的重要性更高。

透過10層扁線馬達繞組、量產最薄0.27mm矽鋼片、以及重新設計的高整合式發電機和12對磁極等技術疊加實現更省油更省電。引擎主打高效,把驅動更多交給電機,驅動電機最大功率已經有158kW,基本上都能輕鬆驅動一台中型SUV了。

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引擎的動力並不會過剩,但是驅動馬達的功率很高,這樣的設計使得車輛既省油又有勁,有點像讓牛少吃草但多幹活的感覺,這是最佳的組合方式。此外,這種電動驅動系統並不會導致過高的成本,這也使得整輛車的價格更加親民。現在,你可以放心地選擇電動驅動了,而且價格也非常合理。長安啟源是否可以成為你購車的首選?

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