Было хорошее интервью с техническим директором Lightyear, он рассказал там подробности.
- пиковая кратковременная отдача каждого из четырёх мотор-колёс равна 40 кВт, в сумме 160 кВт, однако она ограничена выбором типа ячеек батареи, поэтому установлена на уровне 20 кВт для каждого, в сумме 80 кВт,
- таким образом, моторы оптимизированы не под максимальную пиковую отдачу, а под максимальную среднюю эффективность, поэтому требования к производительности системы терморегулирования минимальны, что в свою очередь снижает её вес, и потребление ею энергии,
- ротор моторов выполнен с 30-ю парами полюсов, за счёт чего частота электрического преобразования в 32 кГц соответствует механической частоте, так как отклонения всегда увеличивают потери, и достаточно небольшого, для их заметного повышения,
- для отслеживания отклонений в инвертере есть мониторинг формы сигнала в реальном времени,
- применено точное позиционирование магнитов в роторе,
- за счёт снижение толщины ламинированных наборных пластин до минимума снижены вихревые токи в стали ротора и статора,
- для повышения эффективности на самых низких уровнях отдачи до максимума увеличено количество меди в обмотках статора,
- применены лучшие подшипники, вернее их защитная обойма, ведь они дают около 1/3 потерь мотора, неснижаемых,
- пиковая эффективность мотора равна 97%, средняя 93%,
- применены инвертеры собственной разработки, четыре штуки, по количеству электромоторов, каждый на пиковые 20 кВт, так как ни один из доступных на рыке не подошёл по компоновке и эффективности, за счёт слишком большой их проектной отдачи, на 100-300 кВт пиковых,
- в них использованы MOSFET транзисторы на карбиде кремния, но не для повышения пиковых токов, ради достижения повышенной мощности, в сотни кВт, что обычно для современного рынка электромобилей, а для кардинального упрощения системы терморегулирования инвертеров, что в свою очередь снижает её вес, и потребление ею энергии,
- инвертер почти не нуждается в охлаждении, он способен работать только на воздушном, но это в свою очередь повышает аэросопротивление, поэтому для его охлаждения всё же выбрана гликолевая система,
- транзисторы на карбиде кремния идут с поверхностным монтажём, припаяны корпусами к плате, отвод тепла идёт через неё, на корпус инвертера, вместо их соединения с модулем жидкостного охлаждения, как например в Модель 3 от Тесла, и у остальных производителей,
- базовая частота преобразования инвертеров равна 32 кГц, она переменная, ради повышения эффективности, причём скорее моторов, за счёт меньшего уровня гармонических искажений формы сигнала, и меньшего искажения результирующего электомагнитного поля, снижения потерь в стали ротора и статора, и медных обмотках статора,
- особый фокус сделан на снижении потребления энергии процессором инвертера, цепями драйвера, датчиками, а также на снижении уровня электромагнитного излучения,
- применены две системы терморегулирования, водно-гликолевая для батареи, моторов, и инвертеров, и фреонная, для кондиционирования салона, с теплообменником между ними,
- средняя эффективность батарея-колесо равна 91%, за счёт применения маломощных и высокоэффективных моторов и инвертеров, и отсутствия механической трансмиссии, её подшипников, на фоне того что у нынешних электрических авто она от 70 до 85%,
- далее, учтено то что повышение эффективности инвертеров существующих авто на 1-2% за счёт замены в них 400-вольтовой архитектуры с кремниевыми IGBT транзисторами на 800-вольтовую с MOSFET транзисторами на карбиде кремния, и такое же по величине повышение средней эффективности моторов, за счет перехода с асинхронных индукционных на синхронные электромашины с постоянными магнитами, несопоставимо с ростом потерь на десятки процентов от неоптимальной компоновки, повышенного аэросопротивления, повышенного веса, и повышенного сопротивления качению шин,
- возможности по оптимизации здесь велики, например снижение веса авто на 100 кг за счёт смена стали кузова на алюминий, и сопутствующих мер, даёт ещё минус 30 кг за счёт оптимизации компонент под новый вес авто, на новом витке оптимизации эти минус 30 кг дают ещё минус 15 кг, что и было реализовано,
- популярная сейчас скейтборд компоновка батареи примерно на 10% повышает высоту посадки в салоне, следовательно фронтальную проекцию, и в итоге аэросопротивление, поэтому эффективнее сделать её с выемками под ступни, что и было реализовано,
- отказ от приоритета разгонной динамики с использованием в батарее потребительских цилиндрических ячеек формата 21700, оптимизированных под максимальную гравиметрическую плотность, в ущерб пиковым токам, с токами разряда в 0.1С при обычной езде, и пиковыми в 1С (зарядки, менее 1С), увеличивает срок службы батареи, и резко снижает требования к производительности системы терморегулирования, что в свою очередь снижает её вес, и потребление ею энергии, это и было реализовано,
- наиболее эффективны диски и шины минимальной ширины, так как шина даже с меньшим сопротивлением качению, но более широкая, даёт такое повышение фронтального сечения, и за счёт этого аэросопротивления, что выигрыш за счёт меньшего сопротивления качению обнуляется, поэтому здесь применены максимально узкие,
Учитывая всё это, для обеспечения запаса хода в 400-600 километров оказалось достаточно батареи в 60 кВт-ч, весящей около 370 кг, на фоне батарей в 85-95 кВт-ч у существующих авто, весящих от 550 до 700 кг.
Разработка, экспериментальные прототипы.
Итоговые параметры:
- 5,057 длина x 1,898 ширина x 1,426 высота, размерный класс Е/F,
- 1.6 тонны веса, при 60 кВт-ч батарее, и алюминиевом кузове, с углеволоконными композитными капотом, панелью крыши, и задней дверью, и стекловолоконными композитными передними крыльями,
- 0.43 м2 аэросопротивления = 0.19 Сd x 2.26 м2 фронтального сечения,
- 9 кВт-ч среднего расхода энергии (50% город + 50% трасса 110 км/ч) в умеренном климате, и 15 кВт-ч в холодном,
- 0-100 км/ч за 10 секунд, учитывая вес, и 80 кВт пиковой отдачи моторов,
- до 160 км/ч максимальной скорости, учитывая аэросопротивление, и 40 кВт долговременной отдачи моторов.
