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电动汽车电机产业化的难点

导读: 在各类新能源汽车中,贡俊认为最有可能大规模产业化的是混合动力的客车和纯电动的轿车。对于新能源汽车用驱动电机系统,贡俊也介绍了其发展现状、趋势、面临的挑战包括中外发展差距,以及电机产业化难点。

  在各类新能源汽车中,贡俊认为最有可能大规模产业化的是混合动力的客车和纯电动的轿车。对于新能源汽车用驱动电机系统,贡俊也介绍了其发展现状、趋势、面临的挑战包括中外发展差距,以及电机产业化难点。

  一、我国车用驱动电机系统发展现状

  新能源汽车用驱动电机系统主要分为永磁电机、交流异步电机、开关磁阻电机这样三种,目前以永磁电机为主要产品。

  我国在车用驱动电机系统发面已取得了一定的进展。首先,现代设计理念与方案得到了有效的验证,即用现代车用电机系统设计理念,解决了多目标高性能车用电机的极限设计与多领域精确分析以及结合应用控制策略系统集成仿真的深层次技术难题。车用驱动电机满足了节能与新能源汽车对高效率、高密度的应用需求,经过电机测试基地的统一测试,大多数技术指标达到了整车提出的要求。

  其次,我国运用新原理,进行了新技术产品开发。国内部分企业、研究单位和高校对一些新原理的电机系统,如基于双机械端口电机的电力无级变速系统(EVT)、混合励磁电机系统等,进行了积极研究探索,有些已做出了样机,有的进行了台架试验和装车。

  同时,我们在部分关键共性技术研究取得了突破。车用驱动电机系统产品链部分共性基础技术,如满足各种整车封装需求的电机转子位置传感器、绝缘材料、永磁材料取得了突破,并在上车的电机产品中得到了良好的应用。

  再次,我国将关键制造工艺成果成功应用到了工程实践。对车用电机制造工艺进行了有益的研究探索,如拼块式铁心、高密度的绕线技术和整体充磁工艺等已开始用于产品实践。

  最后,我国规范了产品技术标准。国家863节能与新能源汽车重大专项办公室对整车的需求和应用、电机系统单位的研制和生产进行了调研;整车和零部件企业对技术进行了对接和研讨,重点讨论电气接口、机械接口统一性,并针对可靠性评价测试方法进一步征求了整车企业意见;同时,我国组织汽车技术研究中心和电机测试基地,结合目前的整车发展需求,提出并上报有关标准修改建议书,为制定和修改标准做好了充分准备。

  二、发展趋势

  我国车用驱动电机系统有三个技术发展方向:永磁化、数字化和集成化。

  永磁化是指永磁电机具有功率密度和转矩密度高、效率高、便于维护的优点。采用矢量控制的驱动控制系统,可使永磁电动机具有宽广的调速范围。

  数字化不仅包括驱动控制的数字化,驱动到数控系统接口的数字化,而且还应该包括测量单元数字化。用软件最大程度上地代替硬件,除完成要求的控制功能外,还可以具有保护、故障监控、自诊断等其他功能。

  电机汽车应用一个很大的特征是电机系统的集成化。主要体现在两个方面的集成化:

  1)电机方面——电机与发动机总成、电机与变速箱的总成。电机驱动技术向着集成化的方向发展有利于减小整个系统的重量和体积,并可以有效的降低系统的制造成本。

  2)控制器方面——电力电子总成(功率器件、驱动、控制、传感器、电源等)。这种集成方法可以较好地解决不同工艺的电路之间的组合和高电压隔离等问题,具有较高的集成度,也可以比较有效地减小体积和重量,国外的大陆公司、博世等公司已有小批量生产能力。国内厂商刚起步,还存在分布参数、电磁兼容、传热等具有较高难度的技术问题,并且尚不能有效地降低成本,达到较高的可靠性。

  在技术发展的同时,电机系统也在向产业化多品种、小批量规模化生产模式靠拢,在目前这阶段需要特别解决多品种、小批量柔性生产的工艺和工程化问题。

  目前欧美和部分日本整车企业加快了在我国寻找和培育电机供应商的步伐。他们一般采取自己开发生产控制系统,电机制造外包给供应商伙伴(多半在中国)的策略。

  三、面临的挑战

  中国在电动汽车关键零部件方面的电机技术进步很大,但是在产品集成度、可靠性和系统应用技术方面,却与国际先进水平存在较大差距,主要体现在这样几个方面:中国考核可靠性与使用寿命的发放不明确,考核工作做得不够到位;电机、控制器、DC/DC的体积、质量总体偏大;对环境适应性研究的考核也存在不足;模块化设计不够完善,插接件标准没有有效统一,工程化程度有待提高;关键电力电子元器件也只能仰赖进口而没有自产的能力。

  除了弥补以上差距,我们还要进行新产品技术和关键共性技术方面的研究,主要是这样一些技术产品:新型电机一体化动力总成,低嗓音高效一体化发电机组,耐恶劣环境稀土永磁材料,低成本高性能绝缘材料,高集成度、低成本轴角位置模数转换器等等。

  四、(相比电池)电动汽车的电机的产业化难点

  电机是与整车联系很密切的的东西,基本都需要和整车进行同步开发,很难大规模标准化生产,只能根据各个车型来具体规划和生产。电机很难像电池那样做成一个标准化的产品,第一步希望能做到接口方面标准化。 

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