在10月5日闭幕的2021天津车展上,上汽通用五菱推出的五菱Nano EV迪士尼疯狂动物城限定款电动汽车颇为吸睛,该款车配装24kW永磁同步电机,最高时速可达100公里;而一周前即9月28日上市的零跑C11纯电动SUV,采用了自研的永磁同步电机,双电机最大输出功率达到400kW,最大扭矩720N·m,拥有4秒级的百公里加速性能……
作为新能源汽车的“动力心脏”,电机是与汽车加速度、最高车速、爬坡能力等重要指标及行车体验直接相关的核心部件。伴随国内新能源汽车市场的增势,电机需求也迎来爆发。同时,在新能源汽车行业由政策驱动走向市场驱动的过程中,整车销售呈现出的一些新特点,也推动电机行业向前发展。
市场力量下的配套考量
当前,汽车电动化成为大势所趋,随之而来的是电机需求也大幅增长。新车上险数据显示,今年1~8月,国内新能源汽车电机搭载量累计达到165.28万台,已达去年全年总量的134%。
10月1日,比亚迪汉EV 5G丹拿版&海豚新车亮相2021南昌车展。动力方面,比亚迪海豚配装最大功率70kW、峰值扭矩180N·m的永磁同步电机;高性能版配装最大功率130kW、峰值扭矩为290N·m的永磁同步电机。另据了解,比亚迪汉EV旗舰车型采用双电机四轮驱动,前电机为最大功率163kW的永磁同步电机,后电机为最大功率200kW的永磁同步电机,续驶里程达550公里,零到百公里加速只需3.9秒。在乘联会最新公布的统计数据中,今年8月,比亚迪汉EV销量达6451辆,配装最大功率135kW永磁同步电机的比亚迪秦PLUS EV销量达6909辆,皆进入当月新能源汽车销量前十之列。
同样屡屡出现在月度新能源汽车销量榜单前列的特斯拉,在新款ModelS、Model X的双电机版上使用了“前置永磁同步电机+后置交流异步电机”的配置。此外,蔚来ES8也采用这样的技术路线配 装电机。
“目前,在永磁同步电机和交流异步电机两大新能源汽车电机类型中,除特斯拉及蔚来的部分车型配装交流异步电机外,北汽新能源、比亚迪、小鹏、哪吒、威马等大多数自主品牌汽车都采用永磁同步电机。” 西安交通大学机电一体化技术协同创新研究中心研究员张绪明 告诉《中国汽车报》记者,两种电机相比,一是永磁同步电机体积小且重量轻、节省空间、更为节电,而交流异步电机体积大、份量重、占用空间较多,所以导致使用交流异步电机的车型相对较大,耗电量相对较高;二是永磁同步电机的效率表现优异,高功率密度使得其工作效率高达97%,缺点是时间长了永磁体有可能退磁,交流异步电机虽然能量转化率低,但不存在退磁问题,还可将峰值功率、额定功率及峰值功率工作时间延长,电机转速相对较高,适合高速巡航等状态的驾驶;三是永磁同步电机依赖稀土材料制成的永磁体,加工工艺复杂,机械强度差,且成本较高,但控制系统简单,交流异步电机无需稀土材料及永磁体,结构相对简单,成本较低,但控制系统复杂。
“很多新能源车企都是立足自身实际情况,决定对两类电机的选择。” 深圳先进技术研究院新能源创新技术中心研究员胡丰林 向记者表示,决定因素包括,一是性价比,也就是寻找性能与成本的最佳平衡点。二是从供应链实际出发,如特斯拉在华建厂前,Model S、Model X基本都采用交流异步电机,宝马i3等很多欧洲品牌电动汽车也是如此,而中国和日本的电动汽车大多使用永磁同步电机。其中的原因之一,是稀土永磁体的供应问题。我国是稀土资源大国,而日本是稀土加工的产业大国,永磁材料钕铁硼世界销量前三的公司,住友特殊金属、新越化学和TDK都是日本企业。三是根据车辆使用场景选择,如特斯拉Model S等车型往往比常态化城市通勤家用车更需适应瞬间加速等状况,交流异步电机有天然优势。
山东省新能源汽车产业研究会顾问成世军 认为,双电机模式既可在一般行驶状态下使用永磁同步电机,从而获得较长的续驶里程,也能在高速行驶时使用双电机,由转速更快的交流异步电机输出更高的速度,还减少了整车成本,可谓是一举多得。