三倍性能:H3X展示採用超高集成度設計的電機原型
近年來,汽車製造商紛紛宣布了向電動化轉型的新計劃。但除了將燃油引擎換成電機,還有許多重要的事情需要完成。有趣的是,作為一家規模很小的初創企業,H3X就希望對電動機展開完全集成的重新設計,以達成遠勝於當前市面上所有競品的性能目標。
據悉,H3X 首席執行官Jason Sylvestre、首席技術官Max Liben、以及首席運營官Eric Maciolek,是在大學參加電動汽車製造和賽車時相識的。
在高科技和汽車行業(包括特斯拉)積累了多年經驗後,他們再次為了改善電機的功率密度而聚到了一起。
無論是電動汽車、還是仍處於早期驗證階段的電動飛行器,動力性能都是影響其走向現實的一大障礙。
對於無人駕駛飛行器來說,幾千瓦小時的電池是必不可少的。此外在輕型設備上,亦可適當使用少量的EV 電池。
遺憾的是,在載重、能量密度、以及電池體積等方面,目前而難以實現更好的平衡,除非電機效能也迎來了巨大的飛越,這正是H3X 所努力的方向。
目前已有部分設計方案能夠將每公斤功率重量比提升10~20% 左右,但H3X 宣稱其電機性能有望達成競爭對手的3 倍。
為達成這一點,通常可藉助在零件上實現更高密度的整合。在某些方面,這些零件有些類似於當前的電動機和電力總成。
通常情況下,動力系統主要分為電機本身、傳動系統、以及變速機構三個部分,且它們擁有各自的殼體、以便彼此獨立地拆裝和出售。
影響“三大件”整合的一大障礙,就是溫度。比如變速機構的零件和冷卻液,可能無法在電機或動力系統的工作溫度下運行,反之亦然。
不過H3X 團隊選擇了一條基本上從頭開始的研發道路,以實現能效的最大化和體積的最小化。具體說來是,他們並沒有簡單地將逆變器盒子等組件都集成到電機外殼上。
他們正在開發的,就是一種真正的集成設計,但同等功率水平的競品中都是獨一無二。其中一些改善相當顯著(多達50%),另一些可能少一些(10~20%),同時兼顧了技術風險方面的控制。
比如最近的一項改動,就在於電源開源硬件可在更高的溫度和更高的負載下運行。在提升性能的同時,還充分利用了基於3D 打印的共享型冷卻基礎架構。
通過新穎的純銅3D 打印技術來製造共享式基礎架構,使得H3X 能夠適應各種定制的內部幾何形狀,在殼體內部署更大的冷卻裝置。
同時H3X 可以將電機、變速和傳動機構都安裝到最佳的位置,而無需擔心現有的螺栓式位置固定方法。
最終結果,就是H3X 推出了首款多合一電機原型—— HPDM-250 。其不僅體型小巧,功率重量比(13)也遠超競爭對手。巧合的是,這一數值也剛好高於中型客機的理論功率密度。