От нефтяного охлаждения до сверхпроводящего: взглянуть на технологический маршрут спор о двигателях электромобилей

От нефтяного охлаждения до сверхпроводящего: взглянуть на технологический маршрут спор о двигателях электромобилей

I. Осевой поток постоянный магнитный двигатель

 знаю, что

В отличие от традиционных двигателей радиального потока (где магнитное поле перпендикулярно валу ротора), двигатели осевого потока имеют параллельное направление магнитного поля, выровненное с валом. Эти двигатели используют дискообразную структуру, где компоненты статора и ротора укладываются осеально. Эта конструкция значительно снижает длину магнитной цепи, уменьшает потери магнитного некаука и обеспечивает более высокие скорости заполнения обмотки.

Основное преимущество ：

Плотность мощности: до 5,8 кВт/кг (по сравнению с традиционными двигателями примерно на 3,2 кВт/кг), с уменьшением размера на 30%, что делает его идеальным для компактных применений транспортных средств. Эффективность: повышает эффективность на 3% -5% в широком диапазоне скорости, особенно подходит для сценариев с высоким содержанием вершины, таких как транспортные средства для бездорожья или автомобили с высоким уровнем производительности. Рассеяние тепла: двойная конструкция охлаждения снижает повышение температуры на 15%, обеспечивая устойчивый мощный выход.

Случай применения ：

Ferrari SF90 Stradale: Используя двигатель осевого потока YASA, пиковая мощность системы составляет до 160 кВт, что помогает автомобилю ускоряться с 0-100 км/ч всего за 2,5 секунды.

сбросить рукавиц:

Затраты на производство: процесс точного ламинирования требует высокой, а стоимость массового производства на 20% ~ 30% выше, чем у традиционных двигателей. Зрелость цепочки поставок: только несколько предприятий (такие как YASA, Magnax) имеют масштабные производственные мощности в мире.

Будущие перспективы:

Ожидается, что после 2025 года, с улучшением процесса штамповки и снижением затрат на материал (например, применение нериентации кремниевой стали), осевой двигатель потока будет постепенно проникнуть на рынок автомобилей пассажиров в 300 000 юаней.

2. Распределенный привод мотор

знаю, что

Двигатель напрямую интегрируется в колесо, и каждое колесо управляется независимо через электронный управление, устраняя традиционные механические детали, такие как вал передачи и дифференциал.

Основное преимущество ：

Эффективность пространства: пространство шасси выделяется, а гибкость батареи увеличивается на 40%. Производительность обработки: точность управления вектором крутящего момента достигает ± 0,5 °, поддерживая специальные функции вождения, такие как «рулевое управление танком» и «режим краба». Эффективность восстановления энергии: четыре независимых колеса восстанавливают кинетическую энергию, улучшая общий диапазон на 8% до 12%.

Случай применения ：

Мотор Hub ProteanDrive: он использовался в Extravil Electric Commercial Thercover в Великобритании, с пиковой мощностью одного двигателя 75 кВт и общей массой системы всего 36 кг.

сбросить рукавиц:

Весенняя масса: увеличение не скрещивания может повлиять на реакцию подвески, и ее необходимо сопоставить с активной системой подвески (например, CDC непрерывного контроля демпфирования). Герметизация и рассеяние тепла: защита IP67 и конструкция охлаждения масла увеличивает стоимость и трудно производить в массе.

Будущие перспективы:

Коммерческие транспортные средства и высококлассные пассажирские автомобили являются первыми, которые применяются, и зрелость контролируемой технологии шасси будет способствовать его популярности после 2025 года.

3. Система электрического привода третьего поколения (SIC/GAN)

знаю, что

Материалы из карбида кремния (SIC) и нитрида галлия (GAN) имеют высокое электрическое поле с расщеплением и высокую теплопроводность, которые могут использоваться для производства высокочастотных, высоких температурных и низких мощностей.

Основное преимущество ：

Повышение эффективности: инверторы SIC MOSFET снижают потери на 70% по сравнению с IGBT на основе кремния, достижение эффективности моторной системы превышает 97%. Высокая совместимость напряжения: поддерживает платформы 800 В с повышением эффективности зарядки 30% (например, архитектура Porsche Taycan 800 В). Легкий дизайн: уменьшает размер компонентов теплового рассеяния, снижая общую массу системы электрического привода на 15%.

Случай применения ：

Tesla Model 3: Использование модуля SIC Stmicroelectronics, диапазон увеличивается на 6%. Byd E-Platform 3.0: все серии оснащены электрическим контролем SIC, а эффективность комплексной рабочей состояния достигает 89,7%.

Прогресс индустриализации:

Китай сформировал полную отраслевую сеть SIC (такую как San 'Optoelectronics и Tianyue Advanced), а в 2024 году стоимость внутренних 6-дюймовых пластин SIC упадет до 400 долларов за штуку, что привело к быстрому увеличению уровня проникновения.

4. Немарящие Земли Постоянные магнитные материалы

знаю, что

Уменьшите зависимость от редкоземельных элементов путем улучшения ферритового магнетизма или разработки новых композитных магнитов (например, NDFEB + феррит).

Основное преимущество ：

Преимущество стоимости: стоимость ферритовых магнитов составляет всего 1/5 ~ 1/3 стоимости NDFEB. Безопасность ресурсов: Китай составляет 37% резервов редкоземельных элементов, но сталкивается с рисками в международной цепочке поставок. Неуровные технологии Земли могут повысить устойчивость промышленной цепи. Высокая температурная производительность: некоторые ферритовые материалы имеют скорость размагничивания ниже 5% при 150 ℃, что делает их подходящими для высокотемпературных сред.

Случай применения ：

Гибридная энергосистема Gac Jielang: применяется недорогой ферритовый двигатель, а продукт магнитной энергии увеличивается до 45 мг (близко к уровню низкого уровня NDFEB). Metals Hitachi: NDFEB Magnet «нет тяжелой редкоземельной», а высокая температурная сопротивление улучшается на 50%.

сбросить рукавиц:

Магнитная производительность узкого места: верхний предел ферритной магнитной энергии составляет около 50 мг, что трудно удовлетворить спрос на высококлассные транспортные средства. Сложность процесса: композитные магнитные материалы должны точно контролировать распределение магнитных цепи, а скорость урожайности массового производства необходимо улучшить.

5. Интеллектуальный алгоритм управления--Многоцелевая управление оптимизацией в реальном времени

знаю, что

Основываясь на модели прогнозирующего контроля (MPC) и цифровой технологии Twin, параметры двигателя динамически корректируются для адаптации к различным условиям работы.

Основное преимущество ：

Оптимизация потребления энергии: во время высокоскоростного круиза слабый магнитный контроль используется для снижения потери железа и повышения общей энергоэффективности на 5%. Тепловое управление: температура обмотки прогнозируется в режиме реального времени, а стратегия охлаждения корректируется, чтобы увеличить продолжительность пиковой мощности на 20%.

случай :
Nio ET7: оснащенная интеллектуальной системой теплового управления, непрерывная мощность двигателя увеличивается на 25%. Huawei Drive One: принимает алгоритм оптимизации ИИ, а скорость покрытия диаграммы карты эффективности электрического привода достигает 92%.

6. Управление здравоохранением, управляемым ИИ

знаю, что

Машинное обучение используется для анализа вибрации и текущих сигналов для реализации прогнозирования неисправностей и оптимизации жизни.

Основное преимущество ：

Предупреждение о разломе: сеть LSTM может предсказать неисправность подшипника с точностью более 92%, сокращая время не простоя. Расширение срока службы: динамическая корректировка стратегии ШИМ может продлить срок службы IGBT на 30%.

случай :

Обновление Tesla OTA: в 2023 году логика управления двигателем была оптимизирована посредством обновлений программного обеспечения, снижая риски отзыва на 70%. Siemens Sidrive IQ: Промышленная система управления моторным здравоохранением была перенесена на новые энергетические транспортные средства.

7. Технические принципы и классификация технологии глобального эффективного теплового управления

Технология двойного нефтяного охлаждения

Увеличение затрат: требует высоких нефтяных насосов и уплотнений, что приводит к увеличению затрат на системные затраты на 8% -12%. Сложность технического обслуживания: риски для цепи нефти требуют регулярного технического обслуживания, что повышает расходы на техническое обслуживание пользователей. Непрерывное повышение мощности: по сравнению с традиционной технологией водяного охлаждения, постоянная выходная мощность увеличивается на 25% (например, пиковая мощность двигателя Nio ET7, оснащенная этой технологией, достигает 480 кВт). Контроль температуры: повышение температуры обмотки статора уменьшается на 15-20 ° ℃, что позволяет более агрессивным стратегиям управления (например, режим непрерывного выброса). Принцип работы: охлаждающие масляные каналы расположены внутри обмотков статора двигателя, в то время как распыление масла применяется на вал ротора для одновременного и эффективного теплового рассеивания как статора, так и ротора.

Фазовое изменение Материал Технологии тепловой диссипации

Ограничение срока службы цикла: материал с фазовым изменением испытывает на 10% -15% снижение термического хранения после 5000 фазовых переходов. Низкотемпературный запуск. Запуск: затвердевание материала в холодных средах может задержать тепловую реакцию. Переходной буферизация теплового шока: поглощает 200 кДж/кг тепла во время быстрого ускорения или операций с высокой нагрузкой, снижая скорость повышения температуры на 40%. Легкий дизайн: снижает вес на 30% по сравнению с традиционными радиаторами (например, BMW IX Motor достигает снижения веса на 5,2 кг). Принцип работы: Материалы с изменением фазы, такие как соединения на основе парафина и металлоорганические рамки (MOF), встроены в корпус двигателя или слоты статора, поглощая тепло посредством плавления в тепловое рассеяние буфера.

перспектива приложения:

Краткосрочный (до 2025 года): двойная технология нефтяного охлаждения станет широко распространенной в высокопроизводительных транспортных средствах по цене выше 300 000 юаней (например, Tesla Plaid и Nio ET9), с ожидаемой скоростью проникновения 35%. Долгосрочный (2030): комбинация материалов с фазовым изменением и решений жидкого охлаждения будет доминировать на рынке, в частности, решает проблемы локализованных перегрева в моделях высоковольтных платформ 800 В.

8. Технический принцип системы электрического привода в одном

Мотор, редуктор, инвертор, преобразователь постоянного тока/постоянного тока, встроенное зарядное устройство (OBC), PDU (блок распределения питания), VCU (контроллер транспортного средства), BMS (система управления аккумулятором) и другие модули очень интегрированы для формирования компактного электрического привода.

Основное преимущество ：

Оптимизация размера и веса: система BYD 8-в-1 достигает 40% снижения объема и уменьшения веса на 20%, при этом плотность мощности достигает 2,5 кВт/кг. Повышение эффективности: укороченная длина жгута снижает потерю передачи энергии на 3%, достигая общей эффективности, превышающей 91% (как видно в системе Huawei Driveone). Контроль затрат: модульное производство снижает производственные затраты на 15% при сокращении времени сборки на 50%.

Недостатки: сложность технического обслуживания: высоко интегрированные части разлома должны быть разобраны для замены, а стоимость технического обслуживания увеличивается на 30%. Задача управления тепловой обработкой: в компактной компоновке локальная температура горячей точки может увеличиться на 8-10 ℃, поэтому необходимо укрепить конструкцию рассеяния тепла.

перспектива приложения:

Рынок пассажирских транспортных средств: уровень проникновения систем с несколькими в одном в моделях A-класса и выше будет превышать 60% к 2025 году, в основном обусловленным BYD, Tesla и Geely. Коммерческая адаптация транспортных средств: из -за меньшего количества пространственных ограничений в поле с тяжелым грузовиком скорость продвижения медленнее (ожидается, что к 2030 году скорость проникновения достигнет 30%).

9. Технический принцип сверхпроводящего двигателя технологии

Используя характеристики нулевой резистентности сверхпроводящих материалов при низких температурах, катушки с высокой плотностью тока производятся для значительного повышения плотности мощности и эффективности.

Основное преимущество ：

Скальон о плотности мощности: MGB. Сверхпроводящая катушка достигает плотности крутящего момента 200 нм/кг при 20 тыс. (Диапазон температуры жидкого азота), превосходя традиционные двигатели 30 нм/кг. Прорыв эффективности: с нулевой потерей сопротивления теоретическая эффективность приближается к 99,5%, в то время как цель практической инженерии составляет 98%. Легкий дизайн: взвешивание всего лишь треть обычных двигателей для эквивалентной выходной мощности, что делает его идеальным для специализированных приложений, таких как летающие автомобили.

худшая сила или положение:

Охлаждающая система является сложной: устройство циркуляции жидкого азота увеличивает объем (составляет 40% моторной системы) и энергопотребление (мощность охлаждения составляет 5% выходной мощности). Стоимость высока: стоимость сверхпроводящих материалов + система охлаждения более чем в 10 раз больше, чем у традиционных двигателей, и ее трудно коммерциализировать.

перспектива приложения:

Краткосрочный тест: Toyota планирует запустить прототип тяжелого грузовика с топливными элементами, оснащенным сверхпроводящим двигателем в 2025 году, а диапазон будет увеличен до 1000 км. Долгосрочный потенциал: если высокотемпературные сверхпроводящие материалы (такие как оксид меди иттрия бария) прорывают зону температуры жидкого азота (77K), он может попасть на рынок высококлассных автомобилей после 2035 года.

10. Технический принцип композитного двигателя Magnetic Gear

Переменная передача скорости без механического контакта реализуется принципом модуляции магнитного поля, а двигатель и магнитная передача интегрированы.

Основное преимущество ：

Повышенная эффективность передачи: устраняет потерю трения передачи, достигая 98,5% механической эффективности (по сравнению с приблизительно 95% традиционными редукторами). Проект без технического обслуживания: бесконтактная передача устраняет изменения смазки, снижая затраты на обслуживание жизненного цикла на 70%. Оптимизация NVH: устраняет шумоподавление передачи и снижает уровень внутреннего звукового давления на 5db (a).

худшая сила или положение:

Предел плотности крутящего момента: плотность крутящего момента текущего лабораторного прототипа составляет всего 50 нм/кг, которую необходимо увеличить до 80 нм/кг, чтобы быть конкурентоспособным. Сложность управления: необходимо разработать новый алгоритм управления ориентацией магнитного поля, а стоимость разработки программного обеспечения увеличивается на 200%.

перспектива приложения:

Прорыв в конкретных сценариях: он может быть применен к роскошным электромобилям (например, итерационные модели Spectre Rolls-Royce) до 2030 года, сосредоточившись на молчании и гладкости. Путь замены технологии: если стоимость постоянных магнитных материалов уменьшается, технология магнитной передачи может постепенно заменить двухскоростной трансмиссии.

11. Технический принцип утилизируемого моторного дизайна

Благодаря модульной структуре, легкой разборке и процессу соединения и биологическим материалам может быть достигнуто эффективное восстановление и повторное использование моторных компонентов.

Основное преимущество ：

Улучшенное восстановление редкоземельного заземления: дизайн сегментированного магнита повышает восстановление неодимий железного бора (NDFEB) с 60% до 95% (на основе данных теста на двигатель BMW IX). Снижение углеродного следа: изоляционные материалы на основе биологической основы, такие как полилактивная кислота, достигают 40% снижения эмиссии жизненного цикла. Соответствие нормативным требованиям: соответствует новой директиве ЕС в Директиве по аккумуляции для ≥90% частоты моторики, эффективно избегая торговых барьеров.

худшая сила или положение:

Компромисс производительности: съемная структура снижает жесткость статора на 10% и увеличивает риск высокоскоростной вибрации. Увеличение затрат: модульная конструкция увеличивает стоимость производства на 8%~ 12%, что должно быть разбавлено масштабным эффектом.

перспектива приложения:

Рынок, основанный на политике: регионы со строгими правилами, такими как ЕС и Китай, ведут лидерство в популяризации, и к 2027 году доля переработанных двигателей превысит 25%. Ожидается, что материалы для инноваций в области материальных инноваций: увеличиваемые материалы на основе био на основе графена, которые будут повышать рейтинг температурной стойкости до 200 ℃, увеличивая их применение к высокоэффективным автомобилям.

Резюме: путь и проблемы коммерциализации технологий

Технические преимущества и ограничения сроки коммерциализации: полноценное высокоэффективное тепловое управление с повышенной стабильностью выходной мощности, продление срока службы двигателя. Сложность системы увеличивает затраты на техническое обслуживание. 2025: Зрелые (для транспортных средств премиального). Проблемы технического обслуживания сохраняются, несмотря на масштабированную реализацию теплового управления (2023 г. Коэффициент проникновения 40%). Сверхпроводящие двигатели демонстрируют чрезвычайную эффективность и плотность мощности. Охлаждающие системы остаются громоздкими и чрезмерно дорогими. 2030+ (коммерческие транспортные средства ведут заряд): Композитные двигатели магнитного передачи обеспечивают безмолвную работу без технического обслуживания с прорывами эффективности, хотя плотность крутящего момента остается недостаточной, а системы управления остаются сложными. 2035 (Рынок роскошных автомобилей): утилизируемые моторные проекты соответствуют стандартам соблюдения экологических требований с устойчивым использованием ресурсов. Компромиссы производительности происходят из -за высоких начальных затрат. 2026 (регионы с регулированием)