广汽埃安夸克电驱 2.0 量产下线,三项全球第一背后的秘密
2023年12月28日,当雷军意气风发的在北京国家会议中心宣布其自主研发和生产的超级电机 V8s转速达到,为全球量产电机转速第一时,他一定没想到,这个「第一」的有效期仅仅只有8个月。
2024年8月23日,广汽埃安总经理古惠南在广州宣布,以非晶合金量产为核心突破的广汽埃安夸克电驱2.0量产下线。凭借着98.5%全球最高量产电机效率、13kW/kg全球最高量产电机功率密度、全球最高量产电机转速等三项全球第一,超越了特斯拉、问界、小米、极氪等新能源品牌。
那么,埃安的“夸克电驱2.0”是如何横空出世的?为何它能一举拿下三个全球第一?将会给汽车行业带来哪些改变?
一举拿下三个“全球第一”
对于新能源汽车而言,“三电”技术——电池系统(电池)和电驱动系统(电驱)、电控制系统(电控)共同构成了新能源汽车的动力和控制中枢,直接决定着车辆的性能和安全性。
“三电”之中,电驱是新能源汽车的“心脏”,包含了传动机构、电动机和逆变器等关键部件,负责将电能转换为机械能,驱动汽车前进。
在发布会现场,古惠南难掩喜色。因为夸克电驱2.0是当前世界上最先进的量产电驱,打败了特斯拉、华为、小米等一众友商,拿下了三个全球第一。
在量产电机效率上,夸克电驱2.0以高达98.5%的电机效率已经无限逼近了物理极限100%的室温超导,甚至超过了雷军引以为傲但尚未量产的小米电机,尽管后者以98.11%电机效率超过华为、极氪和特斯拉等巨头。
除了电机效率,电机的功率密度也是一个重要指标。在新能源汽车行业发展的10年中,电机功率密度已经从2kw/kg提升至6kw/kg。埃安去年发布的夸克电驱1.0直接将功率密度提升至12kw/kg,率先突破特斯拉在电驱上的研发。在此之前,电机功率密度这一座山峰上的皇冠属于大洋彼岸的Lucid,499kW的电机仅重74kg,功率密度达到了7kW/kg。
而这次发布的夸克电驱2.0的功率密度进一步提高到了13kW/kg,这一数字几乎是行业平均水平的两倍之多。埃安官方表示,这一数值远远超过了小米、特斯拉和极氪。
而在车企们经常宣传的电机转速上,夸克电驱2.0的转速高达,同样超越了众多竞争对手。能够与之相比的,只有一些尚在实验室的产品。
夸克电驱2.0的黑科技
众所周知,电机的最大难题就是功率密度。在相同功率条件下,质量功率密度高了,电机就会更轻,有利于车辆的减重。而体积功率密度提高,则有利于车辆的空间布局,可以给车内提供更大的乘坐空间,或者可以布置更多的电机来实现极致的性能。
故而,人们一直都在追求一种功率密度更高的电机。电机提升有效功率密度有两条主要路径:一是在重量或体积不变的情况下实现更大的功率输出,或在功率不变的情况下实现更小体积、更轻量化;二是避免高功率输出损耗,从而对电机材料、工艺、软件、封装等各方面提出更高要求。夸克电驱技术就是围绕着“高功率密度,低发热损耗”两个核心点进行研发的。
夸克电驱2.0显然是找到了解决问题的“密匙”,那便是被称为“液态金属”的非晶合金,这种材料通常是应用于航母。中国科学院院士朱美芳称,夸克电驱2.0量产是一场由“非晶材料革命”掀起的电驱“能源效率革命”。
那么,什么是非晶合金呢?金属在熔化后,内部原子处于活跃状态。一旦金属开始冷却,原子就会随着温度的下降,而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来,形成晶体。但如果冷却过程很快,原子还来不及重新排列就被凝固住了,就产生了非晶体。非晶态合金是具有非晶体原子结构的金属合金。
非晶态合金与晶态合金相比,在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。比如以铁元素为主的非晶态合金为例,它就具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。
因为非晶材料这样一系列优良特性,国内外均对其开展了系统性的理论与应用研究。非晶电机的研发始于上世纪90年代初,1996年美国的Light ,Inc.(LE公司)成功将非晶材料应用到电机上并实现产业化,但在电机领域的应用还处于起步阶段。
在业内,量产电机最高效率到达98%后,已经接近物理极限,每提升0.1%都是世界级难题。尽管各大车企仍会通过各种办法优化,但收效甚微。于是,夸克电驱2.0创新性的采用了非晶合金。这是当今世界最先进的软磁材料,非常易于磁化,而且磁导率是普通硅钢片的20-100倍。同时,其厚度仅为标准A4纸张厚度的1/4,比传统硅钢片的材料厚度减薄90%,铁损下降50%以上。因此,基于这一材料打造的非晶合金电机,效率可以无限逼近100%的室温超导,最终实现极限突破。
此次突破材料瓶颈,从设计、工艺和结构出发,自研新材料专利工艺,从0到1实现全球首个非晶合金电驱的量产,也将让电驱产业链再上新台阶,提升中国品牌在全球的技术地位。
不加油箱电池组,续航增加150km
如果说三项全球第一和其背后的黑科技都是高高在上荣誉,那么增加续航则是夸克电驱2.0能带给用户实打实的体验。
埃安官方表示,夸克电驱2.0可以让纯电用户不用加电池,续航也能增加50km。四驱用户可以获得高性能四驱,与两驱续航一样长的用车体验,实现性能与续航双向平衡。未来的增程用户,也可以感受到不用大油箱,续航也能增加150km的体验。
据消息人士透露,广汽埃安夸克电驱2.0将率先搭载到昊铂品牌系列车型,增加更长续航。最好的电驱加上最好的智驾,由此也可以看出埃安将昊铂打造成高端品牌的决心和投入。
得益于非晶合金的优秀性能,夸克电驱在业内也引发了其它车企的跟进。据悉,某总部在杭州的车企已在5月进行样车测试,预计2025年在某款车型量产非晶电机相关车辆,规划产量5000 - 10000台。后续有可能推广到全平台。
数据显示,目前中国新能源汽车保有量是2472万辆。如果按每辆车每年行驶1万km计算。同样的能量消耗,搭载非晶合金电驱的情况下,可以多跑185亿公里,相当于绕地球赤道462万圈、每年可节省900亿度电=三峡电站年发电总量。
显然,不论是站在用户角度,还是站在国家能源角度,以夸克电驱2.0为代表的搭载非晶合金电驱的电驱都有诸多好处。相信随着技术的不断进步和产业化进程的加快,非晶电机有望在新能源汽车行业发挥更加重要的作用。