提高效率3%意味着什么马可,电动汽车也能为汽车制造商节省数百美元

编译 ｜ 杨玉科

编辑 ｜ 葛帮宁

出品 ｜ 帮宁工作室（gbngzs）

对于电动汽车来说，效率就是金钱。

即使只有2%~3%的效率提高，电动汽车也能为汽车制造商节省数百美元。这样，电动汽车的成本可以逐渐接近燃油汽车，其盈利能力将越来越强。

当整个汽车行业将产品开发的枪口对准某一部件时，它最终会变得更小、更轻、更简单、更强大、更高效。通常，由于工程师找到了降低贵金属和其他原材料含量的方法，并提高了制造效率，该部件的成本将更低。

这是电动汽车的核心部件之一——电机正在经历的事情，它刚刚进入了一段漫长的改造之旅。

▍提高效率3%意味着什么

马可，通用汽车总裁·睿思（Mark Reuss）在接受Automotive News采访中说:主要是损失。目前，我们刚刚开始优化损失，控制电机。

和其他汽车制造商和大多数供应商一样，通用汽车在电机领域投入了大量资金。其目标不仅是使电机在使用更少的电力、稀土磁体和铜时更有效地运行，而且还要降低制造成本。

作为一个行业，我们可以互相学习，我们拉克Celestiq在活动中说。

硅谷初创公司图拉科技（Tula Technologies）现代汽缸休息技术已应用于通用汽车的大型皮卡和SUV。

未来，公司将完善电动汽车动态电机驱动系统的节能策略（Dynamic Motor Drive）。该系统通过电流脉冲控制电机，每秒关闭并打开数千次。

图拉科技副总裁约翰负责该项目·福尔斯特（John Fuerst），3%的效率提升诠释了雪佛兰的效率提升Bolt这意味着什么？图拉技术正在使用中。Bolt车队测试动态电机驱动系统。

行业真正衡量收入百分比的方法是每千瓦时的电池成本。电池有多大？Bolt例如，它的电池价值7200美元。若将其缩小3%，则可节省216美元。

当汽车制造商试图节省开支时，很少节省数百美元，这就是为什么人们开始竞争改进电机和控制电力和电子设备。

事实上，电机已有近200年的历史。在交通领域，电机为从踏板车到火车头的所有交通工具提供动力。

但在过去的120年里，除了丰田普锐斯和雪佛兰，由于汽油所含的能量和与其他燃料相比的低成本优势Volt除了混合动力车型，电机只是断断续续地出现在汽车上。

到目前为止，为了满足乘用车的独特需求，很少使用电机来阻碍优化过程。当然，随着汽车制造商竞相用电动汽车代替燃料汽车，情况正在发生变化。

英国供应商GKN电力总裁德克·凯塞尔格鲁伯（Dirk Kesselgruber）他说：我认为电机的发展速度远快于内燃机，它已经持续了一个多世纪。我认为电机不需要这么长的旅程才能达到最佳状态。

和博世、美国车桥、达纳等传动系统供应商一样，GKN拥有一系列电动驱动装置，其中大部分已大规模生产。

凯塞尔格鲁伯说，电机（电机）非常古老，有很多关于它的研究和研究。在汽车行业，他们关注两个方面：一是电机的效率，转换成扭矩需要多少能量？

二是成本因素，涵盖所有电机尺寸、接触关键材料程度、冷却热管理、电机高速等。

▍改进无处不在

美国能源部表示，一个典型的电动汽车驱动系统通常会造成15%到20%的能源损失。相比之下，汽油发动机的能源损失4%到75%，有的是摩擦造成的，有的是热损失。

目前，汽车制造商和供应商的工程师进展迅速，提高了整体效率，降低了成本。提高效率不仅是为了减少电机与齿轮箱之间的内部摩擦，而且是为了减少电机的重量和尺寸，控制热量，优化电机速度，以满足车辆的需要。

Lucid Air配备的紧凑型电机是目前市场上最轻、最强的电机。在视频演示中，Lucid管理者解释了它的工作原理，并展示了如何减轻重量和提高功率。

在电机中，定子72槽比其他竞争对手大，一根粗铜线形成连续波。大多数其他电机的槽都充满了绝缘铜线，每根铜线之间的空气间隔导致效率低下。

Lucid首席执行官彼得·罗林森（Peter Rawlinson）新闻发布会上说：我把效率看得比什么都重要。

在定子冲片中加入微冷却槽，通过高压传动流，从源头上消除热量Lucid一个重大突破。这大大提高了电机的功率和效率，尤其是在高速下。电机额定功率为670马力，但重量仅为67磅。

另一项创新包括将差速器放在转子内，使整个驱动单元非常紧凑和轻便。

Lucid艾玛德·德拉（Emad Dlala）向Automotive News由于采用了全面的方法，解释说，能够实现如此突破性的动力密度和效率。

你不能只关注一个领域。你必须到处寻找改进。哪里可以进一步改进？简短的答案无处不在。我们看到了逆变器、电机和变速器的改进潜力。

德拉补充道：我们在电机冷却方面开辟了一个新的领域，但我们相信有进一步改进的可能性。铜绕组技术将继续发展和改进，机电架构也将如此。还有更多的电力和电子要做，如芯片、电容器等。

各领域的功率密度和效率都有不同程度的提高。总的来说，整个动力系统的改进潜力巨大。我们永远不能躺在过去的功劳簿上。他强调。

▍金钱就是效率

电机的速度比内燃机快得多，随着技术的进步，每分钟的转速可能会增加。有些汽车电机的速度可以达到每分钟2万转或更高，这意味着转子、定子和磁铁必须非常强大，以防止它们飞走。

蒂姆·格雷（Tim Grewe）它是通用汽车电气化战略和电池工程的总经理。他认为，在如何控制磁铁和如何实现高速运行方面，需要进行大量的调整和工程设计，就像调整进气歧管一样。

格雷参与了1990年代末通用汽车生产的每一辆电动汽车和混合动力汽车EV1到凯迪拉克Celestiq，最新的电动汽车将于明年第四季度上市。

目前，通用汽车已经投入了大量的电动汽车研发资源，学习如何优化电机中的磁铁。雪佛兰于2011年推出Volt自混合动力汽车以来，通用汽车在这一领域的改进只是工程师提高效率和降低成本的一部分途径。

在设计层面，我们使用更少的稀土来制造更好的电机。第一代就像磁铁内部的催化剂。Volt在磁铁的各个地方，我们都使用了二代。Volt在中间，我们基本上减半了用量，只放在需要的地方。

格雷补充道，Ultium电机已经提升到一个新的水平。我们提高了磁模型和三维磁场计算能力，只在需要的地方直接在磁铁上涂抹关键稀土。

在短短三年内，德国供应商博世的工程师将其中一台电动驱动装置的尺寸缩小了近50%。它们将电机、逆变器和变速器集成到冲压外壳组成的单元中，降低了制造和材料的成本和重量。

博世仍在寻找减少稀土磁铁使用的方法——稀土磁铁是电机中最昂贵的部件。其电机产品经理阿图罗·玛雅（ArturoMaya）电机有很大的改进潜力，稀土材料非常重要，我们希望以更实惠的方式获得磁铁。

磁铁的成本相当于电机的一半。博世工程师还在研究电机中的铜绕组和用于零件结构的金属。

日本变速箱和传动系统部件供应商爱信（Aisin）虽然它不生产电机，但它正在以热管理的形式研究电动汽车动力系统的效率。在最佳温度下保持电池和电机可以提高里程，延长电池寿命。

在今年9月举行的底特律车展上，爱信展示了一个完整的电动汽车动力系统，集成了汽车暖通空调系统。如果电机需要冷却，汽车空调压缩机就可以完成这项工作。暖通空调系统还可以保持电池在最佳温度。

爱德华·佩罗斯基（Edward Perosky）直接冷却电机本身可以使其保持在适合驾驶的热管理水平。

由于电池组是电动汽车中最昂贵的部分，更高的电机效率使汽车制造商能够在不影响里程或性能的情况下减小尺寸。

电力传动系统的快速改进是可能的，部分原因是电机及其辅助驱动装置比传统的汽油发动机和传动装置简单得多。典型的前轮驱动四缸汽车有大约200个动态部件。相比之下，雪佛兰Bolt只有13个活动部件。

这些改进电动汽车的努力涉及到汽车行业的各个领域。

德国博泽等小型电机供应商正在努力改进他们的电机。博泽生产的电机涉及动力推拉门、窗户、后挡板、风扇和天窗。电机消耗的电能越少，重量越轻，充电后直接影响电动汽车的里程。

博泽最近推出了一个集散热器冷却风扇、护罩和电机于一体的轻量级冷却模块。汽车提供动力电机的能量消耗越小，里程越长。

正如Lucid罗林森表示，实现更高的效率将促进电池尺寸和成本的降低，进而促进电动汽车的广泛应用。

(本文部分内容综合Automotive News部分图片来自网络)