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揭秘长安“数智电驱”十层油冷扁线电机
发布:2023-12-12


长安启源A05在10月底上市,短短1个月的时间它和A07的累积订单已经达到2万台,说它是爆款完全没有问题。这款产品除了拥有足够个性的外观、简洁合理的内饰布局和满足家用的内部空间,当然更值得关注还有它全新的数智电驱混动系统


启源A05以及将上市的A06、Q05都采用的是名为“数智电驱”的P1+P3双电机混动系统,和行业先发的比亚迪DMi相比,启源的这套P1+P3技术含量如何? 


其中 P13 高效数智电驱采用 P13 双电机混动构型,支持纯电驱动、串联混合驱动、并联混合驱动、能量回收等多种工作模式。极限加速时支持三动力同驱,实现更快的动力输出。如果对比比亚迪的DM-i在后段加速更加凌厉,日常行驶时两者混动行驶质感比较接近。 


采用混动驱动时,电机是主要的动力来源之一,承担着快速扭矩响应、能量回收、调节工况点等任务。本次长安在研发这套混动系统技术时,把电机进行了创新式设计。例如全球电混首发的 10 层 Hairpin扁线油冷电机技术。扁线电机的层数,就是在一个定子槽内放入的扁铜线数量。电机层数经历了从 2 层、4 层到 6 层、8 层的过程。目前行业仍以 6 层为主,少量采用了 8 层。纯电领域,特斯拉最先在产品上将电机层数做到了 10 层。但是在混动领域里面,长安是第一个全球拥有此项技术的车企,跟比亚迪DMi相比,启源这套“数智电驱”拥有215匹的功率(DMi是197匹),最高效率达到了97.8%。工程师介绍说,这套电驱至少三五年内行业领先。



为什么扁线层数越多就会越有优势?

首先要解释一个叫做叫集肤效应,交变电流在导体中分布是不均匀的,集中于导体外表层,因此叫集肤效应。通俗来说,就是铜线的外表面比内部的贡献更大,理论上外表面越多越有优势。10 层铜线就有 10 圈外表面,电机层数的增加,能够有效提升材料利用率,达到更高的功率与效率。最终数智电驱电机峰值功率达到 158kW,功率密度达到 7kW/kg。最高效率 97.8%,效率 90%以上区域超过 90%。


据了解,总共做了500多台样机的样本调试,最终才攻克了10层的难题。那么10层电机有哪些制造难点呢?


▶  10 层电机需要13 台伺服电机同时工作;

▶  360 个焊点在点间距不足 2mm 空间的精确焊接,因此10层Hairpin 扁线电机不仅混动领域技术,还在工艺上做出了一些突破。说完铜线就到硅钢片,长安的电机选用了厚度0.27mm 的硅钢片,这是量产最薄的硅钢片规格。相同电机叠高下,选用的硅钢片厚度越薄,其涡流损耗越小,即常说的铁损更低。0.27mm 硅钢片电机比竞品 0.3mm 硅钢片电机效率提高 0.3%。


10层电机再怎么强都好,都需要相关联的系统开发才能和它相匹配,这里就包括高效率高算力的电机控制器、智慧热管理系统、高效传动系统。首先在长安采用一颗四核、每核 300 兆算力的 TC387 芯片作为 MCU 主芯片。其算力相比竞品的两个单核芯片提升 50%,能够实现高精度动态扭矩响应控制。


此外我们从10层扁线电机和6层电机的实物对比能看出:10层电机的定子,轴向仅有54mm,而友商的6层电机定子,轴向尺寸95mm。更扁的造型有助于减重,也减少了电驱总成的轴向尺寸。对比实物,10层电机定子直径更大厚度更薄,6层电机的定子直径更小厚度更高。     


电机功率密度更大,对电机相关配套的要求也更高。这体现在以下两个方面:首先是电机控制器算力要更强,启源采用的是四核、每核算力300兆赫兹的TC387芯片作为MCU主芯片,对比竞品两颗单核芯片的配置,算力至少提升了50%,不仅能让电机转速和扭矩控制更合理(降噪节能),而且也为电机的智能控制奠定了算力基础。    


其次是油冷控制。启源的油冷设计首先让油泵转速与车速解耦,而且不是让机油按照一个固定的油路走,而是通过四根集成油管(上面有很多喷淋孔)实现“定点喷淋”,不管是电机还是齿轮,按需控制,哪里温度高就喷哪里,此外转子还可以向外甩油,让定子、转子都能通过机油来降温,官方称之为“精准打靶双重冷却”。再加上通过内外循环的快速调温和精准温控,从而让电机始终工作在60摄氏度左右,在高温下电机性能也不会衰减。


那为什么是60度?工程师告诉我们,电机工作其实是温度越低越好(例如极低温下导体会出现电阻为零的超导现象),另一方面,温度过低也会让机油变粘稠增加搅油阻力,因此60度是一个平衡的选择,这个温度下电机能保持综合效率最高。


文章来源:NE时代新能源

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