DeepDrive GmbH 公司致力于开发双转子径向磁通电机,旨在为电动汽车提供高效且低成本的驱动单元。其核心技术优势在于:
-
双转子电机设计:
- 通过用第二个转子替代定子背铁,增大了气隙面积,从而在相同尺寸和磁体质量下提升扭矩输出(提高30%)。
- 无定子轭铁的铁损,显著降低部分负载效率损失(WLTP循环中铁损减少约30%)。
- 关键挑战(扭矩传递和绕组冷却)通过独特的绕组技术解决:
- 铝制自适应绕组支架,实现扭矩传递至机壳并确保端绕组冷却。
- 绕组采用扭转刚性的非对称铜条(激光焊接两侧)和分段式绕组,每槽单根导体。
- 转子采用实心钢制造,低合金结构钢具有良好磁化特性,通过深冲工艺制造,表面安装磁体进一步提升功率密度。
-
电磁性能优势:
- 高扭矩输出(相同尺寸和磁体质量下提升30%)和全速域高功率输出。
- 无定子轭铁铁损,铜损优化,NVH表现优异(扭矩纹波<0.5%)。
- 绕组交流损耗极低(无邻近效应,允许使用大导体截面)。
-
材料与制造成本优势:
- 定子:分段式(冲压工艺)减少废料(>90%)。
- 绕组:无钩状弯曲成型,单槽单导体。
- 转子:深冲工艺,实心钢材料。
- 磁体:最小化材料使用,无钇和镝,显著降低成本。
-
集成3L T型逆变器:
- 针对实心转子表面安装磁体易受PWM感应涡流影响的特性,采用混合3L T型逆变器:
- 中点开关电流额定值较小,低电流时3L运行,高电流时2L运行。
- PWM感应损耗降低>75%,3L运行时逆变器效率>99.4%,EMC和轴承电流减少。
-
应用案例与性能验证:
- 中央驱动单元:适用于19-23英寸轮毂,高WLTP和高速公路效率,低驱动单元成本,轻量化设计。
- 轮边驱动单元:最高扭矩1.2kN·m–2.6kN·m/轮,功率100–200kW/轮。
- RM1500(轮边驱动)验证:
- 系统已完全运行(含3L T型逆变器、DC链断开MOSFET、EMC滤波器、密封逆变器),准备车辆集成。
- 性能测试:峰值扭矩1500N·m,持续扭矩720N·m,峰值功率120kW,持续功率80kW,与仿真高度吻合。
- 效率测试:峰值效率>97.5%(含逆变器),低扭矩区域效率集中,WLTP或高速公路驾驶循环与高效区重合。
- WLTP循环损失:1.0kWh/100km(C级车),1.3kWh/100km(D级车),拖曳损失<0.2kWh/100km。
- 与现有技术相比,WLTP效率提升+16%(特斯拉Model 3 Highland),进一步优化可提升25%续航里程。
-
结论与展望:
- 效率仍是电动汽车驱动单元开发的主要驱动力,双转子电机结合高效率与低成本。
- 双转子轮边或中央电机是目前最高效的电动推进系统,可提升车辆续航里程20%以上。
- 不同类型的变速箱便于集成到紧凑的车内空间。
- 未来将推进中央驱动车辆集成,持续进行耐久性、密封件和振动验证,并利用GaN/vGaN逆变器技术进一步提升系统效率。