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在小米官宣進(jìn)軍電動(dòng)汽車行業(yè)的第1003天，也就是2023年12月28日，小米汽車首次向世人展示自己的核心技術(shù)庫(kù)。而在漫長(zhǎng)的發(fā)布會(huì)中，電機(jī)被擺在了第一位。
在自嘲因推遲發(fā)布時(shí)間導(dǎo)致原業(yè)界最高轉(zhuǎn)速電機(jī)成績(jī)被友商截胡后，小米集團(tuán)創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO雷軍順勢(shì)又拿出了超級(jí)電機(jī)V8s，以27200rpm轉(zhuǎn)速成績(jī)刷新業(yè)界最高成績(jī)，并揚(yáng)言，不管花多少時(shí)間，不管花多少代價(jià)，超越特斯拉，打造出一款世界上轉(zhuǎn)速最快的電機(jī)。
造就造轉(zhuǎn)速最高的電機(jī)
梳理發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)信息，此次小米汽車發(fā)布了三款超級(jí)電機(jī)，即V6、V6s及V8s。
其中V6及V6s便是小米汽車自去年底便已被成功研制并定于今年8月對(duì)外發(fā)布的首款超級(jí)電機(jī)，21000rpm超高轉(zhuǎn)速，輕松超越了特斯拉Model S paid、保時(shí)捷Taycan Turbo所搭載的電機(jī)。目前這兩款電機(jī)已全面量產(chǎn)，并搭載于小米SU7首批車型上。
要知道，2023款特斯拉Model S Plaid是目前全球性能最佳的電動(dòng)汽車之一，百公里加速2.1秒，最高時(shí)速可達(dá)322公里，其所搭載的電機(jī)據(jù)稱最高轉(zhuǎn)速也不過20000rpm，峰值功率1020ps、最高扭矩1400N·m。
從小米給出的對(duì)比參數(shù)不難看出，被視為競(jìng)品的保時(shí)捷 Taycan Turbo后置電機(jī)，在更低轉(zhuǎn)速上限時(shí)擁有著更高的峰值扭矩和峰值功率，但反過來看，更高功率密度的小米超級(jí)電機(jī)V6s的體積重量將更具優(yōu)勢(shì)。且要知道的是，無論是保時(shí)捷Taycan Turbo還是特斯拉Model S Plaid的售價(jià)都遠(yuǎn)超小米SU7。
回到最高轉(zhuǎn)速上來，V6/V6s發(fā)布時(shí)間不過推遲了數(shù)月，原定的世界最高轉(zhuǎn)速電機(jī)的成績(jī)便被友商所截胡。11月，華為首發(fā)業(yè)內(nèi)量產(chǎn)最高轉(zhuǎn)速的電機(jī)，每分鐘轉(zhuǎn)速可達(dá)22000rpm，最高效率達(dá)到了98%。
“仔細(xì)研究友商電機(jī)，發(fā)現(xiàn)除轉(zhuǎn)速外，最高功率、最大扭矩、功率密度等三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上都比我們?nèi)醪簧佟！崩总娺M(jìn)一步總結(jié)道，“我還是可以自豪地說，小米超級(jí)電機(jī)V6和V6s依然是同級(jí)別中最領(lǐng)先、最強(qiáng)大的電機(jī)之一?！?/p>
但顯然，于首款車型尚未面世的小米汽車而言，首次技術(shù)發(fā)布會(huì)必須拋出足夠強(qiáng)悍的產(chǎn)品來，畢竟市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，沒有人會(huì)記住第二名。
于是，由小米完全自主研發(fā)、自主生產(chǎn)的第三款超級(jí)電機(jī)V8s同臺(tái)發(fā)布，每分鐘轉(zhuǎn)速可達(dá)27200rpm，最高效率98.11%，電機(jī)功率密度10.14kw/kg。
可以說是句句不提華為，卻句句都是。
而秉著成熟一代、研發(fā)一代、預(yù)研一代的理念，在三款超級(jí)電機(jī)的基礎(chǔ)上，小米實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步完成了 35000 轉(zhuǎn)電機(jī)的技術(shù)預(yù)研，采用了全新的碳纖維極光纏繞轉(zhuǎn)子工藝。該技術(shù)通過激光原位固化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了碳纖維纏繞轉(zhuǎn)子，從而獲得更高的良率、更好的預(yù)緊力，達(dá)成更高的轉(zhuǎn)速。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)，唯“高”至上
轉(zhuǎn)速高，簡(jiǎn)單理解便是加速快，目的是在保持電機(jī)體積重量不變的情況下提高功率，從而提升動(dòng)力性能，打造更高極速和更快加速度的高性能車?；蛘邉t是在保持功率不變的情況下，做小扭矩，減小尺寸和重量，從而做高功率密度，將成本降下來。
也正因此，作為新能源汽車核心驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)高效化、高功率密度、低成本化發(fā)展過程中，高轉(zhuǎn)速始始終被視為重要抓手和必由之路。
根據(jù)蓋世汽車研究院配套數(shù)據(jù)顯示，新能源電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速由最初的10,000rpm，增大到現(xiàn)在普遍流行的14,000-16,000rpm，部分高性能電動(dòng)汽車則逐漸上車16,000~19,000rpm電機(jī)，如特斯拉的19,000rpm，再如小鵬汽車的18,000rrpm。
為進(jìn)一步提高電機(jī)功率密度，目前業(yè)內(nèi)已逐漸量產(chǎn)20,000rpm高速電機(jī)，且越來越多車企朝著更高轉(zhuǎn)速持續(xù)邁進(jìn)，如前文提及的華為22,000rpm電機(jī)，現(xiàn)已上車智界S7，亦有紅旗于今年6月發(fā)布的全新一代高性能M220模塊化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)最高轉(zhuǎn)速就已突破22,000rpm，將首發(fā)上車紅旗E001；再往前追溯，今年3月，廣汽埃安發(fā)布全新一代高性能集成電驅(qū)技術(shù)群——夸克電驅(qū)，并已上車昊鉑SSR，電機(jī)功率密度高達(dá)12kW/kg，有消息稱其轉(zhuǎn)速高達(dá)25,000rpm。
而此次發(fā)布的小米超級(jí)電機(jī)V8s目前已量產(chǎn)，且定于2025年正式面向市場(chǎng)，27,200rpm超高轉(zhuǎn)速，則再次刷新全球電機(jī)轉(zhuǎn)速的天花板。
高轉(zhuǎn)速下，需要做的還有很多
事實(shí)上，對(duì)于一款量產(chǎn)的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品來說，提升電機(jī)的轉(zhuǎn)速，不僅需要高強(qiáng)度的轉(zhuǎn)子，更高速的齒軸、軸承，最難的是如何實(shí)現(xiàn)高效的散熱。
據(jù)介紹，小米超級(jí)電機(jī)V8s的定轉(zhuǎn)子經(jīng)過了重新設(shè)計(jì)，達(dá)到了77%的槽滿率。作為參考，保時(shí)捷Taycan的兩臺(tái)永磁同步電機(jī)采用了發(fā)夾式繞組方式，槽滿率70%。而過高的槽滿率，會(huì)增加絕緣擊穿的風(fēng)險(xiǎn)、電機(jī)溫升過高。
要知道，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，沖片和磁鋼都會(huì)受到離心力的作用。轉(zhuǎn)速越高，離心力越大。當(dāng)沖片上的開孔較多較大時(shí)，孔之間的間隙就會(huì)比較小。這時(shí)在較大的離心力的作用下，沖片體脆弱部分的強(qiáng)度可能超過其屈服強(qiáng)，其變形也可能會(huì)影響氣隙變小，從而引起性能變化甚至掃膛。
對(duì)此，特斯拉Plaid版電機(jī)中便直接取消了應(yīng)力脆弱的隔磁橋，用獨(dú)特的機(jī)器纏繞碳纖維護(hù)套工藝，減少漏磁的同時(shí)提高轉(zhuǎn)速的上限。今年4月，博格華納亦推出一款25,000rpm電機(jī)碳纖維轉(zhuǎn)子方案，此外包括東風(fēng)汽車的馬赫E、匯川聯(lián)合動(dòng)力等企業(yè)均推出了碳纖維轉(zhuǎn)子。但與之而來的便是碳纖維復(fù)合材料的成本及機(jī)器纏繞的工藝難度。
對(duì)此，小米超級(jí)電機(jī)V8s則是選擇直接改進(jìn)材料，與合作伙伴一起創(chuàng)新打造出新一代超高強(qiáng)度硅鋼，屈服強(qiáng)度可達(dá)到960MPa。
而針對(duì)高轉(zhuǎn)速帶來的散熱需求，V8s重新設(shè)計(jì)的電機(jī)散熱系統(tǒng)，采用雙向立體油冷技術(shù)，成功將散熱效率提升超過50%，最高溫度下降了30%，從而進(jìn)一步提高電機(jī)的可靠性和耐久性。
此外，V8s還全系配備自研全球領(lǐng)先的SiC電控模塊，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)99.85%。
截至目前，小米汽車在電機(jī)領(lǐng)域的整個(gè)研發(fā)過程中已申請(qǐng)155項(xiàng)專利，已授權(quán)60項(xiàng)專利，構(gòu)建了一整套專利體系。
至此，小米從電機(jī)設(shè)計(jì)、材料強(qiáng)度、高效散熱多個(gè)方面來保證電機(jī)的功率、效率和安全，但隨之而來的必將是更高的生產(chǎn)成本和更高定位、售價(jià)的車型產(chǎn)品。
如前文所說，現(xiàn)階段業(yè)內(nèi)已出現(xiàn)多種20,000rpm驅(qū)動(dòng)電機(jī)解決方案，但成本依然是高速電機(jī)批量化應(yīng)用前的一大攔路虎。能否平衡性能與成本極為關(guān)鍵，小米汽車自然也難以回避這一問題。
“不管花多少時(shí)間，付出怎樣的代價(jià)，我們都要在核心技術(shù)領(lǐng)域里，要做到行業(yè)領(lǐng)先水平?！崩总姀?qiáng)調(diào)，“小米將持續(xù)投入電機(jī)研發(fā)，力爭(zhēng)成為全球電機(jī)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者?！?/p>
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