小米自研超级电机V8s:每分钟27200转的背后

科技   2024-11-04 11:11   上海  

芝能科技出品


小米汽车SU7 Ultra (原型车)征战纽北,以6分46秒874的成绩刷新了该赛道的最快四门车纪录。这背后的核心是小米自研的超级电机V8s,一款号称目前全球动力性能最强的电机


前段时间我们被邀请到小米汽车总部,和电驱动研发团队的核心成员一起拆解了这款电机,并一起探讨它的开发历程和技术创新。跟小米的每一次交流,都能感觉小米是一家认真造车的公司,值得被信赖。本文将交流内容分享给大家。


备注1: 纽北是德国纽博格林赛道的北环赛道,全名为Nordschleife,中文简称“纽北”。赛道全长20.8公里,是世界上最著名、最具挑战性的赛车赛道之一,拥有177个弯道和接近300米的路面落差,因此对车手和车辆的性能要求极高。

备注2: 小米计划在十年内成为纽北最快的量产四门电动汽车,目前这个记录的保持者是保时捷的turbo GT,成绩为7分07秒55。


小米电机的核心故事

● 小米V8s的研发背景?


小米进入汽车行业的目标是打造全球顶尖的电动车型,其中尤以电驱动技术为核心。我们初衷是创造一款加速最快、极速最高的四门电动车。因此,SU7 Ultra从设计之初就定位为超高性能的新能源车型,而要实现这个愿景,需要一台性能卓越的电机。我们评估了市场上的供应商,但现有电机难以满足我们的性能要求,于是我们决定自主研发。


● 在电机开发过程中的最大挑战是什么?


最大的挑战在于实现功率、扭矩和效率的完美平衡。电驱动技术的研发非常复杂,要在提升动力的同时,确保高效率和优良的操控性能。比如,我们的电机设计最高转速达到了27200rpm,功率高达425kW,而重量却控制在了39.9kg,达到了全球电机领域的顶尖功率密度。为此,小米从材料、构型、算法到工艺,每一步都经历了反复的研究与测试。



● 在材料上,小米在自研电机有哪些具体的突破


小米为V8s电机的转子选用了960MPa超强硅钢材料,这使得电机的强度达到了航空发动机级别。这一材料的使用,不仅让转速大幅提升,还确保了电机在极端条件下的稳定性。

为此,小米与材料行业的领先企业建立了联合研发实验室,通过了100多次实验,最终找到了最合适的合金成分组合。这不仅提高了材料的耐用性,也大大减小了电机在高负载时的能量损耗。

● 构型方面,小米采用了哪些新技术?


在散热方面,小米开发了立体循环油冷散热系统,在纽北测试中,电机的温度最高降低了30℃。
小米还采用了54槽6极的定转子极槽配合设计,这使得槽满率提升至77%,从而减少了电机的铁损,同时提升了整体效率。这些技术都在V8s电机中得到了应用,使得SU7 Ultra的性能更上一层楼。


●  V8s在能耗效率方面表现如何?您可以详细讲一下吗?


V8s的电驱效率达到了98.11%,目前在业内处于领先水平。

小米团队一直在探索如何将电机效率最大化。为了更准确计算铜耗和电耗,解决行业用软件模型准确衡量铁耗难题,小米创铁耗系数模型,创新地解决了电机铜耗和铁耗的综合控制问题,真正实现了Maximum Torque Per Loss (MTPL)的控制策略。这种控制策略能确保电机在全工况下都能实现最优效率,不仅提升了续航能力,还有效降低了电能的浪费。





●  控制策略上,小米的三电机系统如何优化驾驶体验?


小米的三电机扭矩矢量控制技术,让SU7 Ultra在动态驾驶中具有出色的操控性。这套系统每秒可以刷新500次指令,并在15毫秒内完成0-90%的扭矩调节,让驾驶者在弯道中获得更精准的控制。在湿滑路面上,它还能自动调节轮间的扭矩分配,大大减少了车辆的打滑现象,为驾驶者提供了更稳定的驾驶体验。


●  与市场上其他高性能电动车相比,小米的V8s有哪些优势呢?


小米V8s对标的主要竞品是Tesla Model S Plaid、Porsche Taycan Turbo GT (Weissach Package) 和 Lucid Air Dream/P (双电机)等。
V8s不仅在峰值功率、扭矩密度上有显著提升,甚至实现了比这些顶级车型更高的效率。此外,得益于先进的工艺和材料创新,V8s电机的功率密度达到10.34kW/kg,远远领先于竞品。同时,SU7 Ultra的极速也超过了350km/h,达到了量产车的顶尖水平。

●  小米是否有进一步的研发计划?


小米团队坚持“三代同研”的理念——即在量产一代、开发一代、预研一代的基础上不断探索新技术。目前我们正研发碳纤维缠绕技术,用以进一步提高转子的强度和效率。
另外,小米还计划将这些技术成果逐步下放到更多车型中,让更广泛的用户都能享受到顶尖电驱技术带来的驾驶体验。



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