Lucid Motors電機技術獨家揭秘！馬斯克的噩夢？特斯拉前高管的反擊？地表最強電機的核心專利！

大家好 我是大劉 應粉絲的要求 本集視頻 我們來講特斯拉目前爲止最有力的競爭對手 lucid motors 很多人都在期待我解說 lucid 搞得我壓力非常大 這期視頻呢 我錄了一遍 後來擴充腳本又錄了一遍 希望大家滿意 從市場地位來說 lucid其實對特斯拉呢沒有什麼威脅 還不如中國的未來小鵬理想等品牌 但是從技術層面來說 lucid是目前唯一在創新力度上能夠跟特斯拉叫板的一個品牌 我們就以lucid air這臺旗艦車型爲例來進行深度的講解 我們主要圍繞電機展開 然後在綜合講解lucid air整體的設計理念 在觀看這期視頻之前呢 建議你先去看一下我之前發佈的三期關於特斯拉電機技術的視頻 這樣的話你就能夠更加理解lucid的創新之處 在之前由卡內基梅隆大學做的研究中啊 lucid air平均每英里的能耗是218瓦時 而特斯拉model s呢是250瓦時 對於效率的極致追求呢 是lucid能夠跟特斯拉叫板的一個重要因素 所以研究lucid就是研究它是如何進一步優化電動車的效率的 目前lucid air最長的續航是836公里 注意這個是epa測試標準 而特斯拉model s呢最長爲651公里 lucid之所以能夠實現這樣的續航 涉及的因素有很多 一方面它的電池容量比特斯拉要大 另一方面lucid對於電機總成進行了非常細緻的優化 爲了追求效率 可以說是無所不用其極 lucid air應用的也是永磁同步電機 同樣有磁阻轉矩的加持 換句話說 它的技術路徑啊跟特斯拉所謂的永磁同步磁阻電機呢是一模一樣的 而lucid的電機技術呢似乎比它的車名氣還要大 的確啊 它的電機呢是目前量產電動車中啊功率密度最高的電機 同時也是峯值功率最大的電機 而我們要講lucid電機的創新呢 其實還是先從轉子的設計上來着手 在之前的視頻裏 我們講過 永磁電機的轉子呢是有很多的硅鋼片疊加而成的 而每個硅鋼片呢都會進行打孔 把永磁體嵌入其中 這要注意啊 爲什麼現在主流的設計方案都是要把永磁體嵌入到轉子裏面去呢 永磁電機根據磁鐵的位置分爲表面磁鐵和內置磁鐵 表面磁鐵呢顧名思義就是把磁鐵放到轉子的表面 這樣的話 這個磁鐵啊就是一個弧形的 然後它的上面需要有另外一層金屬來固定它 這個時候呢 在電機工作時 上面這一層金屬殼呢就容易產生感應電流 毫無疑問增加了熱損耗 而且不用我說 你也知道啊 把磁鐵放到轉子表面的無疑增加了轉子的直徑 而且磁鐵上方的金屬殼啊 必須要格外的堅固 才能防止磁鐵被離心力給甩出去 但問題是 任何金屬都會受熱膨脹 要確保轉子在高速運轉時 磁鐵能夠被牢牢固定住 而且金屬殼呢又不能膨脹的太大 這對於金屬外殼的材料是一個非常大的考驗 所以我們將泳磁體呢直接放到轉子裏面去 那麼爲了在轉子裏面多放幾塊泳磁體啊 所以我們設計了一種微型方案 讓一組泳磁體以微型夾角的方式對立擺放 這是一種非常常規而且簡單的排列方式 它能夠讓轉子內壁儘可能存放多的泳磁體 但是把泳磁體放到轉子裏面遇到了一個問題 因爲泳磁體的磁場要穿越硅鋼片與釘子發生作用 那麼這個時候呢 在硅鋼片的局部啊就會形成閉合磁場 這部分磁場呢由於沒有跟釘子干涉 所以屬於無效磁場 這叫漏磁 那麼爲了儘可能降低漏磁 我們就需要減小這些漏磁的途徑 所以你會發現在model3的電機轉子中呢 雖然泳磁體是一個長方體 但是它所處的空隙並不是長方形的 而是留下了一些空隙 這麼做的目的是爲了讓隔磁橋的寬度儘可能減小 請看這個圖線 紅圈內的就是隔磁橋 隔磁橋越窄就越能達到磁寶盒 從而限制漏磁 所以對於泳磁電機的轉子來說呢 要把泳磁體嵌入其中 既要保證泳磁體能夠被固定牢固 又要確保隔磁橋不能太寬 否則會影響效率 model3的轉子打孔呢 算是比較簡單的 有些車的電機碟片設計非常的複雜 因爲當把泳磁體放進去的時候呢 你要同時考慮結構穩定性 減小漏磁以及在磁阻原理下質感性的走向問題 所以你會發現很多轉子的碟片打孔啊 就跟一片雪花一樣 相當的複雜 那麼有的觀衆就會發問了 爲什麼不把泳磁體做成跟轉子打孔一樣的形狀 這樣不就把空隙給填滿了嗎 問題在於目前電動車使用的主流泳磁體 即鋁鐵棚泳磁體啊 它不能隨便加工成任意的形狀 通常呢 就是長方形 弧形 圓形等幾個常見的相對規則的形狀 所以電動車使用的一般都是長方形磁鐵 轉子打孔時呢 只要能夠流出一個空間來 把這個磁鐵給放進去就可以了 在瞭解了這些背景知識以後呢 我們就可以來說一說Lucy的電機呢 到底是創新在什麼地方 前面說到 轉子疊片的打孔中呢 長方形的泳磁體只佔了大部分空隙 還流出一些空隙來 在model三的轉子中呢 流出的空隙是個三角形 還比較規則 但是有些電機呢 它爲了減小隔磁條的寬度 同時又想把泳磁體給牢牢固定住 所以呢 它的轉子打孔啊 形狀非常複雜 那麼在Lucy的電機的轉子中呢 它的疊片打孔啊是這樣的 大家可以看到啊 Lucy的電機也是採用了六級單位設計 但是與model三不同的是Lucy的電機的打孔呢不太規則 這張圖片的是嵌入了泳磁體後的轉子 大家可以看到啊 長方形的泳磁體嵌入後呢 每個打孔中還留下了兩部分形狀對稱的異形空間 那麼這個像牙齒一樣的凸起部分呢 就是爲了把磁鐵給固定住而設計的 流出的這部分空隙呢 其實是比較浪費的 那麼我們能否把它給填滿呢 這樣的話不就儘可能讓泳磁體的體積增大嗎 從而就增加了磁通量 答案是肯定的 Lucy的給出的方案呢 就是在這些空隙中啊再嵌入單獨的泳磁體 哎 前面不是說泳磁體不能做成任意的形狀嗎 在這裏大家要明白一點 泳磁體分爲燒解泳磁體和粘解泳磁體 燒解泳磁體的密度呢最大 性能最強 但是呢 缺點是它的製作工藝要加工成異形 成本很高 而粘解泳磁體呢 雖然磁性小 但是呢 可以加工成任意形狀 甚至可以直接澆注進需要填充的空隙中 所以Lucy的工程師呢 就腦洞大開 在鑽子打孔中啊 嵌入長方形的燒解泳磁體後 又在留下的空隙中呢 嵌入了粘解泳磁體 這樣一來呢 就讓鑽子打孔啊 填滿了泳磁體 這就是Lucy的混合磁鐵技術 利用這種方案呢 就在有限空間內儘可能增加了磁通量 從而直接能夠影響電機的扭矩響應 在這個圖片中啊 橫向座標軸是電機轉速 縱向座標軸呢 是對應的扭矩 虛線801是傳統電機的扭矩 而實現803呢 是採用了混合磁鐵技術的電機 可以明顯看到啊 混合磁鐵由於磁性更大 所以它在相同的轉速下能夠帶來一定幅度的扭矩提升 那麼換句話說 就是爲了實現相同的扭矩 803的效率更高 需要的能耗相對較小 這其實是lucid在能效管理方面所做的一些努力 所以從轉子的設計來看呢 lucid研究的還是比較深的 從這裏我們也能看出啊 lucid在思路上與特斯拉的差異化 特斯拉play的版電機呢 爲了提高效率 直接取消了隔磁橋 把轉子外殼拆掉 直接換成了碳纖維 這是一種比較激進的辦法 在不改變永磁體的前提下 通過對轉子結構的顛覆來實現更高的效率 而lucid沒有對轉子結構進行改變 而是遵循了空間最優的原則 儘可能充分利用現有的設計 發揮最大的能效 實際上空間最優原則呢 一直是貫穿lucid整臺車的設計的 至少在電機方面 他除了對轉子裏的永磁體進行優化外呢 還對釘子的設計提出了新的概念 這裏主要涉及電機的冷卻系統 lucid電機的冷卻管道呢 是直接被集成到了釘子裏面的 這樣既能節省外部空間 同時呢 也能夠優化內部的熱管理 在這方面 lucid有一個單獨的專利 叫做同軸冷卻系統 對於一個電機來說 除了轉子要發揮最大的磁性以外呢 釘子上的繞度線圈由於通電後會產生大量的熱 是一個非常關鍵的能量損耗 因此工程師要想辦法給釘子降溫 而lucid經過對釘子進行數學建模後發現 在釘子的空間結構中呢 存在一些死角 是沒有產生電磁感應的 所以工程師就把冷卻管道直接穿進這些死角中 成爲了釘子結構的一部分 這樣呢 就能讓冷卻液儘可能靠近釘子的線圈 最大程度進行降溫 溫度降低了 銅線的電阻就降低了 效率又提升了 另外呢 lucid對於釘子線圈的纏繞模式也進行了數學化的這個建模 找到了最優的解決方案 讓銅線各個部分的溫度保持一致 這樣的話就能夠避免局部電阻增大帶來的全局影響 此外 在電池組這方面 lucid也並沒有像特斯拉一樣的把電池設計成一個方方正正的形狀 而是充分利用車內空間啊 讓電池組的形狀呢 去適應這些空間的幾何形狀 說白了就是哪裏還空着 就在哪裏多安幾塊電池 所以lucid的電池組呢 最高達到了118千瓦時 比特斯拉整整多出了18千瓦時 並不是因爲lucid採用的2170電池有多麼高級 僅僅是因爲lucid在底盤空間優化方面下了功夫 塞進了更多的電池組 而要想節省出這些空間來 就需要壓縮其他硬件的體積 比如說電機總成 lucid air的電機集成化設計 應該說水平還是可以的 一個電機 一個逆變器 一個變速箱 一個差速器組成的動力單元只有74公斤重 其中呢 變速箱和差速器是直接集成到電機總成中的 這讓lucid air的單個動力單元呢 比特斯拉要輕45% 而每個動力單元呢 能夠輸出650馬力 升功率在整個市面上都是數一數二的 所謂的高度集成化呢 本質上就是對於空間利用率的極度壓榨 這其實也不是什麼高科技啊 只是說每家企業在技術層面呢 它的價值取向不一樣 lucid的現任ceo peter rodinson曾經是特斯拉的高管 當年全權負責model s這臺車的工程設計 他有一個非常顯赫的履歷 就是曾經在蓮花汽車任職 而蓮花汽車呢 是以輕量化技術著稱的 所以我認爲啊 rodinson其實把當年沒有在特斯拉充分發揮出來的價值呢 全部釋放到了lucid air這臺車上 而model s的研發經歷呢 也反過來給他提供了一些前車之鑑 得益於對電機總成的高度集成 lucid air整臺車多出了很多空間 除了剛纔說的電池組啊 可以佔用更多底盤空間來安放電池外 那麼這臺車的前備箱的容積啊 高達280升 而model s呢 是150升 同時呢 車內空間也得到了很大提升 那麼這個呢 我們就不細說了 那麼最後呢 再說兩點 lucid採用的是一個900伏的電池系統 而目前主流的標準是400伏 實際上升壓呢 是電動車發展的一個趨勢 爲什麼要升壓呢 因爲同樣的功率下 更高的電壓意味着更小的電流 也就意味着更低的熱損耗 同時呢 電流變小 車載線纜的重量也就可以減輕 因爲不需要運載那麼大的電流了 從而呢 可以降低車重 這也是lucid在能效方面所做的努力 當然 升壓帶來的最直接的結果就是 當我們把電流也做大的時候呢 可以實現更強的功率輸出和輸入 從而呢 提高電機性能以及充電速度 但是由於升壓啊 是通過串聯電池模組的方式實現的 所以對於單個電芯的一致性要求呢比較高 所以呢 也不是那麼容易做的 但是隨着當前動力電池的成熟度不斷提高啊 至少在2170這個標準下呢 lucid有這個機會直接做到900伏 關於這個話題呢 我們以後有機會再詳說啊 另外一點 lucid採用的逆變器也是應用了碳化硅技術 跟model3採用的碳化硅multifat是一樣的 所以呢 追求極致效率的lucid在逆變器方面自然也是緊跟時代潮流 關於碳化硅呢 看我的上一集視頻 聽完我的講解 那麼對於lucid我們能夠看出來啊 它是一個在效率上鑽研到極致的品牌 跟特斯拉一樣呢 兩個品牌其實都沒有什麼顛覆性的技術 但是比起特斯拉那種激進的創新理念 lucid顯得要更加沉穩 更加具有工匠精神 當然 無論你再怎麼創新 把車設計出來跟把車量產出來是兩回事 我是大劉 下一集視頻呢 我們講電動車領域最忽悠人的營銷概念 比亞迪刀片電池 我們下集再見