星谷实验室UPT变速器:电动力的狂想曲

来源:http://www.ddbbsr.com 作者:市场观察 人气:79 发布时间:2020-02-15
摘要:关于新能源弯道超车的口号没有断过。如何做到?不妨来看看LINC上的星谷实验室和UPT变速器,放在一起,就是一篇电动力的狂想曲。 车云按:优信拍LINC汽车创业大赛决赛的四个技术类

  关于新能源弯道超车的口号没有断过。如何做到?不妨来看看LINC上的星谷实验室和UPT变速器,放在一起,就是一篇电动力的狂想曲。

  车云按:优信拍LINC汽车创业大赛决赛的四个技术类项目中,两个与安全相关的已经详细介绍过了,剩下的两个队伍,星谷实验室和UTP变速器,做的事情则是不约而同的与电动车、混合动力相关。一个通过穷举法在电动机的性能和成本上取得了突破,并打算将其付诸于量产,以一条自动化生产线来打天下;一个对单级变速箱做了一个小小的改动,让低性能的电动机也可以发挥出高性能的效果。

  星谷实验室是LINC决赛最佳项目奖的获得者。不论是“性能是特斯拉所用电机2.5倍,成本是其三分之一”,还是“我们想做的事情,是让中国人拥有世界上最先进的电机”,都让星谷实验室的CEO陈拯民成为了LINC决赛当天人气最高的创业者。

  据创始人陈拯民介绍,星谷实验室目前的研发成果是两款星谷电机,一款SuperMotor性能是特斯拉Model S上电机的2.5倍,成本相同,SuperCheapMotor是SuperMotor的成本改进版,性能略高于Model S,成本更低一点。

  在这里,电机性能指的是功率密度。所谓功率密度,在电动机上,是指电动机输出的最大功率与电动机的总重量之比,单位为千瓦/千克,也就是说,功率密度越高,相同重量的电动机,输出的最大功率越高。现在特斯拉Model S上富田电动机功率密度为1.7千瓦/千克,而星谷电机的功率密度则达到了4,11月份这个数字又突破到了5。

  作为一个技术控,车云菌第一反应,是好奇星谷在什么方面取得了技术突破。熟悉的人都知道,电动机自被发明以来,所使用的原理是高中物理中就有提到的电生磁,然后产生磁力扭矩,将电池的电能变成机械能,作为动力。现在的电动机在原理上都是大同小异,要想取得突破就要从材料、结构、加工工艺上下苦工。

  因为目前还处于保密阶段,所以星谷电机上究竟哪一块取得了突破车云菌还不得而知。不过,据陈拯民表示,自从开始研发以来,他们用穷举法在材料、结构和加工工艺上逐一进行试验,然后选择了一个能够兼顾性能和成本的方案。

  一直以来,电动机的限制其实并不在于功率密度的高低,在电动机的设计比赛中就出现过功率密度为7千瓦/千克的产品,代价就是成本高得让人无法直视。性能与成本无法兼顾,或者说高性能的电机无法以较低成本进行量产和商业化,才是扼制电动机发展的最主要因素。身为电动机狂热爱好者,陈拯民同样熟知这一点,所以他说,星谷想做的并不单纯是研发出一个产品,而是设计出一条产能足够的自动化生产线。

  星谷实验室对于这条自动化生产线是这样规划的:全自动生产,入口扔原料,出口就能出完成品,并完成相关的检测工作,全程不需要人工干预;生产线万台左右;可以根据合作厂商的需求定制建设生产线。

  这条生产线目前还在研发中,处于“手工验证自动化”阶段,还没有实现完全的自动化,产能是否达标亦有待验证。

  星谷实验室的商业模式也与这条生产线息息相关,陈拯民的打算是进行技术投资,提供电机的设计方案与生产线,对购买方案和生产线的厂商技术入股,是一个类似于技术供应商的角色。星谷自己,并不会涉足生产制造。星谷想通过这种方法,将兼顾性能与成本的电机推广出去,以技术壁垒打破价格壁垒。深圳租赁柴油发电机

  未来星谷要做的产品不会局限于电机,而是着重于车辆的底层硬件技术,把所有的功能集成到底层硬件之上。深圳租赁柴油发电机比如说,可以在电机中嵌入无线通讯模块,开放API给第三方开发应用。

  这个团队的产品研发过程,在资源整合上用上了时兴的“众筹”。研发实验室是哈工大的,测试实验室在威海、生产线在合肥,而这些目前都是免费提供给星谷的。从去年五月份开始研发,到今年七月份产品定型的过程中,星谷实验室的花费在两百万人民币左右,这些伸出免费援助之手的机构和企业,功不可没。大概目前唯一属于星谷实验室的,是北京负责市场与销售的基地,收购了北京德上科技。

  所以陈拯民现在在考虑的事情,是做一个纵向孵化器。对于同样秉承“技术壁垒打破价格壁垒”理念的团队,或者合作,或者投资,或者融入,把星谷打造成一个科研集团,给常年受到体制打压的工程师们,打造一个更开放的研发环境和更顺畅的创业环境。

  情怀满满、理想远大、商业模式亦有可取之处,如果你同样在现场,或许会与当天47%的人一样,容易被这一段激情昂扬的发言所感染,而给他们投上自己的一票。但是,不管是技术入股还是孵化器,都是未来的事情,就像跳房子,跳到这一格,星谷要做好的还是当下。要成为一个技术供应商,有真正属于自己的技术才是最核心的竞争力,离开这个根基,其他都是虚无。

  相比于星谷的宏大,UPT变速器团队在做的事情充分展现了细节所展现出的魅力。

  UPT创始人郑广州一派学术范儿,第一眼给人的感觉很像老师。在给车云菌介绍的时候,他就说他们在做的事情是一件很小的事。

  所谓UPT,是Uninterruptible Power Transmission,即不中断动力变速器,这个不中断动力,也是UPT产品的核心所在。郑广州开发这款变速器的目的,是将它用在插电式混合动力和纯电动系统之中,以较小成本来提升汽车的性能。那么,他们是怎么实现的呢?

  我们知道,一般的电动机,由于特性所在,能够一直工作在最大扭矩状态,所以只用了单机变速器,而不像发动机因为工况复杂,为了保证经济性和动力性能,所用的变速器是越来越复杂。不过现在也有一些企业,比如通用,正在开发多级变速器,这是为啥呢?郑广州给车云菌解惑,电动机虽然能一直工作在最大扭矩状态,但是却无法一直工作在最大功率状态,如果想进一步提升性能,或者让本身性能较低的电动机迸发出更大的力量,那么多级变速器是必不可少的。

  UPT变速器最初是以混合动力为原型进行开发的。上图为UPT变速器原理示意图,从变速器结构中可以看出,发动机与电动机都可以驱动输出轴,将动力传递到汽车的主减速器之上,而让两者可以独立驱动或者联合驱动的核心所在就是图中标注的K1、K2、K3和K4。这是四个同步器。在四个同步器所在的地方,将传统变速器上的一根轴变成了两根,把发动机和电动机的动力输出用不同的齿轮组来承担,同步器控制两根轴的接合与断开。

  控制系统上则沿用了手动变速器的思路。传统手动变速器的弊端在于两点,一是离合器的磨损难以检测,二是换挡的时候容易出现动力中断,容易造成动力源和输出之间同步效果不好的问题,加大磨损降低寿命。

  UPT上通过将发动机与电动机的动力输出分开,在需要换挡的时候,通过同步器控制,至少有一个动力源是在驱动输出轴,来实现动力的不中断输出。而且,因为两个动力源被分开,零部件的扭矩负载减小,变速器的成本降低。

  在这个原理基础之上,UPT团队还开发出了专门针对低速电动车的一个简化版:将图中的发动机部分换成另外一个电动机,变速器变成两档输出。两个电动机分别连接一套传动齿轮,低速的时候,传动速比低齿轮组带动输出轴,另外一套电机也可以提供辅助动力;高速的时候,传动速比高齿轮组输出,另外一个电机可以通过同步器共同输出,提高功率。

  发改委前段时间发布了纯电动汽车生产企业准入规定,规定让纯电动生产门槛降低,但是技术门槛很高,现有的低速电动车很难达到这一标准,获得生产资质。郑广州也正是看到了这个契机,才对原来较为复杂的方案进行了简化,变成双电机纯电动驱动。目前,这两套系统还处于理论阶段,双电机版本可以满足发改文的发文要求,50千瓦的电机(两个电机的综合),可以让车辆性能满足最大速度120公里/小时,0-50公里加速时间5秒。

  要说UPT模式的弊端也是显而易见的。实现手段简单的好处是成本低,只要同步器的控制机制做好了就可以达到目的,但是短处在于被移植性高。虽然UPT已经申请到了专利,但是大家都懂,在山寨文化盛行的地方,他们还需要给自己增加更多的砝码。

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