2022-07-20 13:49

可以完全替代内燃机的电机出现了？

额定功率可达峰值功率90%，完全替代内燃机的电机出现了？

文丨智驾网黄华丹

欧盟2035禁燃令掀起的舆论热议尚未平息，日前，德国知名的汽车零部件供应商马勒（Mahle）又宣布推出一款超级连续扭矩（Superior continuous torque）电机，能在不过热的情况下以超过峰值功率90%的输出持续运行。

也就是说，这款电机能像内燃机一样长时间输出高动力，用于持续爬坡及连续加速等场景。

而且，马勒表示，这款电机紧凑、轻便、高效，同时为在所有车型中替代内燃机铺平了道路。

可以完全替代内燃机的电机真的出现了吗？

从马勒的描述中可以看出，这款电机最大的特点在于能以90%的峰值功率长时间运行。

这意味着什么？

01.

额定功率与峰值功率

首先，需要明确的是，和内燃机不同，电机功率分为额定功率和峰值功率。

峰值功率指的是负载突然变化时，电机短时间能带起的最大功率。也就是一般车辆公开参数上能看到的最大功率。它指的是电机瞬时产生动力的大小，决定的是车辆的加速性能。

也就是说，峰值功率影响车辆零百加速时间。通常来说，峰值功率只能持续10-30秒，目前大部分电动车型也就10秒左右。

而电机正常长时间稳定工作时的最大功率为额定功率。额定功率一般在峰值功率的50%左右。不过，不同厂家的产品通常也会有不同的表现。

智驾网（ID：Zhinengqiche）查询到的消息显示，特斯拉Model 3电机峰值功率202kW，额定功率120kW，额定功率约为峰值功率的59.4%。零跑C11峰值功率200kW，额定功率64kW，比率为32%。比亚迪元PLUSEV峰值功率150kW，额定功率65kW，比率为43.3%。

而根据马勒的描述，该款电机额定功率可达到峰值功率的90%以上。

也就是说，在电机峰值功率不变的情况下，电机可以更高的功率长时间运行。

目前新能源汽车的最高速度通常只能达到200km/h，便是受限于其额定功率。而马勒发布的SCT电机能以90%峰值功率连续运行，可大大提高车辆连续加速的能力。也就是说，在同样的峰值功率参数下，车辆可实现更高的速度。

同样，对于长时间爬坡等场景，SCT电机也能轻松应对。对于卡车来说，还可以增加其负载能力。

另一方面，电机额定功率的提高使得其效率提高，要达到电机相同的额定功率所需的峰值功率可以大大减小。

例如，要达到特斯拉120kW的额定功率，目前需要峰值功率202kW的电机，而如果能达到该款电机的效率，只需要峰值功率133kW的电机。这将大大提高电机的使用效率，实现相同的动力效果只需更小的电机即可。

电机减小，同时也意味着使用的材料更少，重量更轻。这一方面能降低电机成本，另一方面也能进一步提高电动汽车的续航。

02.

怎么实现的？

接下来，我们来看看为什么一般电机的额定功率和峰值功率会有这么大的区别？而马勒又是如何做到使其SCT电机能长时间高效运转的。

首先，由于电机在运行时会产生大量热能，如果不能顺利散热，就会对电机造成不可逆的损伤。功率越大，产热越多。

以峰值功率运行时产热过大，一般电机冷却系统无法及时散热，因而只能持续较短的时间。

而马勒表示，其SCT电机之所以能持续以峰值功率的90%运行，便是得益于其独特的集成油冷系统。

马勒对其油冷系统只做了简单的介绍。从官方视频中可以看出，通过中央进气口吸入油，然后利用旋转转子的离心力将油向上泵送并围绕其周围的定子线圈，近距离吸取热量，从而达到为电机降温的效果。

而且，其产生的废热还可以用于车辆的整个系统。

由于暂时未能找到更多关于马勒SCT电机油冷系统的详细资料，此处我们简单介绍一下各种冷却系统的区别，以及一般意义上油冷相对于风冷和水冷的优势。

从图片可以看出，油冷技术可以将油介质直接与电机发热部件接触，使电机转子、定子浸入式冷却。也就是说，使用油冷技术可以将电机部件泡在油里，因而散热效果更佳。

同时，油介质具有绝缘性好、不导磁、凝固点低和沸点高等优点。

水冷是相对比较常用的一种冷却方式。需要在电机壳体内部设置水道，冷却液通过水泵驱动流经水道，从而达到散热效果。一般水冷系统可以和电池包、电控系统的冷却形成一个完整的热管理系统。

一方面，在水冷系统中，热量需要通过绝缘层、定子外壳和水道才能被冷却液带走，散热效果相较油冷没有那么直接。而且，水冷系统由于需要增加水道，又需要兼顾电池包和电控系统的冷却，设计相对复杂且会增加电机体积。

风冷则是三种冷却系统中结构最简单成本最低的冷却方式，利用的是流动空气带走热量的基本原理。其散热效率较低，且无法实现热量的回收利用。

当然，保时捷Taycan使用的也是水冷技术。但毕竟人家作为百万豪车有足够的预算去堆叠技术。Taycan使用的是一套非常复杂的水冷系统，包含高中低温三套独立的热管理系统回路，分别负责乘员舱、电机和电池。此外，Taycan的工程师还使用了制冷的空调循环为水冷系统降温。

而马勒研发的SCT电机旨在适应日常的使用，综合考虑成本、效率，油冷是最合适的选择。

03.

电机能完全取代内燃机了吗？

那么，又为什么说这款电机的研发为电机在所有车型中替代内燃机铺平了道路呢？

我们知道，电机相对于内燃机有很多优势。比如起步迅猛，电能与动能可以互相转化，运转安静、平稳，能量效率高等。

但在高速状态下，内燃机的效率将明显高于电机。此外，在长爬坡、赛车，以及货车大负载等需要长时间输出大动力的场景下，电机也无法与内燃机抗衡。

而马勒此次发布的SCT电机凭借其能以高功率持续运行的特性解决了这个问题。

除了由自身属性决定的，电机在高速工况下耗电量大，马勒的SCT电机确实在一定意义上进一步实现了对内燃机的替代。

而欧盟不久前正式通过2035年全面禁燃的决议，也为电机替代内燃机提供了政策层面的支持。

不过最终德国提出的到2026年再审核混动车型与合成燃料内燃机的折衷方案得到通过，也为内燃机留下了一道口子。

而且，对于纯电动车来说，由于目前还存在着续航、电池安全性等方面的问题，电机真的要完全取代内燃机，还需要一定的时间。

马勒的SCT电机使用的是永磁电机，相较于普通电机，永磁电机的转子为永磁体，无需将能量作为“励磁电流”传输到转子来产生磁场。

因而，永磁电机除了具有功率密度高、结构简单且紧凑、运行可靠等特征外，还可使电机运行更高效且无磨损。

同时，马勒的SCT电机也提供无磁体版本，但相应的所占空间会有所增加。

马勒表示，该电机几乎适用于任何类型的车辆，包括乘用车、商用车、工程机械车和拖拉机等。

两款电机都将在9月德国汉诺威的2022IAA运输展上亮相。

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