五年內EV電機的技術(shù)制高點(diǎn)在哪里？

      電機汽車(chē)產(chǎn)業(yè)風(fēng)起云涌，資本巨頭競相上臺，可謂是你未唱罷，我又登場(chǎng)。在各個(gè)維度上行業(yè)競爭已日臻白熱化。有互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和傳統企業(yè)間的模式競爭，有原生企業(yè)和外來(lái)企業(yè)之間的標準之爭，有下游企業(yè)和上游企業(yè)之間的成本權重之爭。而這些競爭中最核心的還是技術(shù)競爭力的比拼。在EV核心技術(shù)領(lǐng)域三電中，技術(shù)路線(xiàn)呈現百家爭鳴的形勢。

      EV電機的技術(shù)發(fā)展必然圍繞車(chē)輛需求展開(kāi)的，有什么樣的車(chē)輛需求，就有什么樣的電機。從車(chē)輛角度，有五個(gè)核心需求：

      1、高功率密度： 高功率密度的電機電控即能實(shí)現輕量化，又能節省珍貴的安裝空間；

      2、低成本化：成本的競爭必然是各大車(chē)企的焦灼點(diǎn)，達到同樣的性能，能夠節省多少成本，就相當于帶來(lái)了多少利潤；

      3、高集成性：最好電機電控減速集成為一個(gè)產(chǎn)品，如此不僅能加強技術(shù)整合度，更能減少多頭推諉扯皮的現象；

      4、良好的NVH特性：低噪音、低振動(dòng)、高平順度的產(chǎn)品更能獲得消費者的喜愛(ài)。

      5、更高的效率：更高的效率不但能帶來(lái)更高的續航里程，還能減少蓄電池用量和壽命，從而降低成本。
高功率密度舉例

      如何實(shí)現高功率密度，其實(shí)有兩條途徑,一條是走高速化，另外一條是走高轉矩密度。前者的代表是prius的永磁同步電機，后者的代表是盤(pán)式電機。

      以prius為例2015年推出的第四代永磁同步電機，轉速較第三代提高了3500rpm，相應的功率密度提高了10%。
低成本化的技術(shù)路線(xiàn)舉例

      永磁同步電機以高性能優(yōu)勢而占得主導性?xún)?yōu)勢，但卻一直存在高成本的缺點(diǎn)。如何克服缺點(diǎn)，目前正在發(fā)展的是無(wú)稀土和輕稀土兩條技術(shù)路線(xiàn)。

      輕稀土技術(shù)有很多種，一種是少用永磁體，多用磁阻轉矩的路線(xiàn)。還有一種是采用低成本稀土材料。比如無(wú)Dy銣鐵硼技術(shù)，雖然無(wú)Dy的磁材，要么剩磁低，要么矯頑力低。但通過(guò)采用SPOKE等磁極結構設計，可以達到性能相當，成本明顯下降的效果。

      比輕稀土更進(jìn)一步的是無(wú)稀土技術(shù)，比較典型的是鐵氧體助磁的同步磁阻電機和開(kāi)關(guān)磁阻電機兩條技術(shù)路線(xiàn)。前者是目前各方比較看好的技術(shù)路線(xiàn)，已有產(chǎn)品在上車(chē)試驗。下圖是日本一所大學(xué)開(kāi)發(fā)的電機產(chǎn)品，月牙形的磁極中塞的是鐵氧體材料。通過(guò)優(yōu)化設計，可以獲得很高的磁阻轉矩，同時(shí)轉矩脈動(dòng)控制在7%以?xún)?。這類(lèi)產(chǎn)品的成本會(huì )比永磁同步下降20~30%。
高集成化產(chǎn)品舉例

      這里說(shuō)的高集成化是電機、電控、減速器三位一體高度集成產(chǎn)品。通過(guò)集成可以提高系統功率密度，系統整合度，降低NVH等系統性故障的可能性，許多國內外企業(yè)都在投入研發(fā) 。
      值得一提是英國Equipmake公司的產(chǎn)品，通過(guò)高度集成，將持續功率75kw的電機做到電機重量14kg，驅動(dòng)總成24.5kg以?xún)?。一旦產(chǎn)品化成功，將獲得無(wú)與倫比的競爭優(yōu)勢。
高效化技術(shù)路線(xiàn)舉例

      在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，電機高效已經(jīng)是默認選項。單從額定的指標來(lái)講，無(wú)論是電機和電控效率已經(jīng)非常高了，可以?xún)?yōu)化的空間是有限性的。因此需要轉換思路，需要從指標高效思維切換成運行高效。所謂運行高效，就是指在車(chē)輛實(shí)際運行工況中綜合下來(lái)的平均效率高。這就關(guān)系到低速、高速、輕載、高載等綜合效率。

      在實(shí)際車(chē)輛行駛工況中，有高速有低速，有重載有輕載，無(wú)論怎么優(yōu)化，很難做到全工作面高效的。雙電機驅動(dòng)形式，就是配置了兩臺性能差異化的電機，一臺偏向高速輕載高效，一臺偏向低速重載高效。通過(guò)單電機運行和雙電機運行的組合搭配，可以實(shí)現等效電機的高效區域大幅度拓寬。Prius2017版的雙電機驅動(dòng)系統就是該思路的代表。
優(yōu)秀NVH性能技術(shù)路線(xiàn)舉例

      NVH問(wèn)題一直是新能源電機開(kāi)發(fā)的挑戰。 追求高效率，高功率密度和優(yōu)秀的振動(dòng)噪音特性在很多時(shí)候是相互制衡的，其中電機的轉矩脈動(dòng)是關(guān)鍵。因此電機技術(shù)專(zhuān)家們開(kāi)發(fā)出了很多細分技術(shù)來(lái)應對，總的來(lái)說(shuō)有這么幾大類(lèi)：

      第一類(lèi)是精細化修形技術(shù)，在定子齒表面或者轉子表面開(kāi)輔助槽、挖孔等。

      第二類(lèi)是多層磁極設計，在轉子上設置雙層或者三層的磁鋼，通過(guò)優(yōu)化氣隙磁密波形，獲得更低的轉矩脈動(dòng)；

      第三類(lèi)是精細化斜極或斜槽，通過(guò)人字斜極、正弦斜極、zig-zag斜極獲得即能抑制轉矩脈動(dòng)，又要防止定子發(fā)生扭轉共振的技術(shù)優(yōu)勢。

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