新能源轿车电驱动体系要害技能立异展开趋势
时间: 2023-02-06 作者: 华体会体育比分轿车的BOM本钱中,电池组的本钱是最高的,其次便是电驱动体系的本钱了,电驱动体系的本钱包含
那么作为新能源轿车中第二重要的部件,它的需求是什么,工业现状怎么,要害技能有哪些,有什么展开趋势呢?
在不久前的一个轿车论坛上,来自上海电驱动有限公司的车辆作业集团首席技能官张舟云谈到了国内驱动电机技能的首要有六大需求。
一是低速时高转矩、高速时恒功率,具有宽调速规模。也便是说车辆起步的时分可以有高转矩,高速运转时可以进行恒功率输出,电机的调速规模能到达1:3到1:4以上;
二是高功率,即选用稀土永磁和电磁规划优化,使驱动电机最高功率可以到达97%以上,电机超越85%的高功率区到达85%以上;
三是高密度、小型轻量化、集成化。即选用液冷结构、高电磁负荷、高功用磁钢、高转速等技能,完成电机小型轻量化和高密度化,并要求完成电传动体系集成、电力电子集成;
四是牢靠性、耐久性、免保护、可回收。因为车用电机处于振荡大、冲击大、尘埃多、温度改变大的环境下运转,这就必定要求电机体系具有耐冲击、长寿命、免保护,以及可回收运用。
五是低振荡噪声、电磁兼容与低本钱。电动轿车NVH(振荡噪声)和EMC/EMI技能是整车研发水平的重要衡量目标,电机本钱的凹凸是决议电动轿车能否工业化的重要因素。这也是电机电控体系供货商的应战地点,既要确保产品的低本钱,还需求继续坚持产品的功用不下降,还要继续投入新技能的研发。
六是智能化、自确诊与高安全性。这要求电机在运转过程中可以完成状况检测、自我确诊与毛病预警及分即处理才能,还要具有高功用安全等级。
在张舟云看来,驱动电机方面,我国驱动电机在功率密度、最高功率、峰值转速、绕组制作工艺、冷却散热技能等方面与国外适当;多家驱动电机企业产能到达数十万套级以上,部分产品批量出口欧美,比方精进电机就有些产品出口到了欧美国家。
在电力电子方面,五年前的确跟世界厂商之间有不少距离,但在最近五年,我国的车用电力电子操控器产品展开迅速,现已很挨近世界厂商的水准了。我国的自主、双面冷却IGBT模块封装、高功率密度电机操控器水平挨近国外同类产品;碳化硅器材、全碳化硅操控器现已开端研发,自主封装碳化硅模块完成了量产。据比亚迪半导体有限公司芯片研发总监吴海平介绍,比亚迪在上一年就推出了第三代SiCMOSFET模块,选用了超声波焊接和纳米银烧结技能,该产品现已在比亚迪最新的汉上得到是运用。其第四代SiC+双面散热型的SiC产品也正在研发傍边。
现在Tesla的Model3也运用了SiC逆变器,张舟云以为现在的SiC逆变器价格仍是偏贵的,但跟着越来越多的车企运用,价格应该会降下来。他估计未来两三年会有越来越多的车企选用SiC产品。
在工业链方面,我国建立了电动轿车电驱动体系全工业链技能立异战略联盟,在要害资料和要害器材方面形成了自主的技能与产品,完成国产化代替和批量运用。
在新能源技能运用过程中,驱动电机、电机操控器和减速器深度集成的电驱动一体化总成是新能源轿车范畴的首要技能方向。现在,国外以博世、大陆轿车、麦格纳、吉凯恩、博格华纳、采埃孚等为代表的电驱动体系集成商推出了电驱动一体化总程产品。我国起步与国外根本同步,比方上海电驱动、精进电动、巨一、汇川、比亚迪、上汽变速器等均推出了三合一电驱动总成体系,最高转速到达13000~16000rpm,长闲适动EV460、比亚迪元EV360、广汽Aion S已批量上市,精进电动的三合一电驱动总成完成出口。
集成化带来的优势是非常显着的,不只可以减小体系体积与质量,进步整车安置便利性,增加车内乘坐空间;体系间的能量损耗也有望进一步下降,整体功率大幅进步;并且因为壳体、连接件的省掉,体系本钱与价格将会明显下降;此外,也有利于模块化规范供货,缩短研发周期与匹配周期。
当然,集成化也是有一些坏处的,比方前期研发与匹配费用将会增加;NVH、牢靠性、散热等技能目标应战难度进步,对研发才能要求更高;而规范化供货也意味着定制化空间有限,车企需求做出更多退让。
不过,整体来看,集成化电驱动/电控体系是利大于弊的,现已成为了新能源轿车技能展开趋势。
现在,电驱动体系的集成以三合一技能道路为干流,行将电机、电控(逆变器)与减速器集成为电驱桥,常见于插电混动和纯电动车上。电控体系的集成则倾向多合一模块,通常将变压器、车载充电机、加热器、功率分流模块等进行集成,乃至会将VCU(整车操控器)、MCU等包含在内。国内的北汽新能源、长安新能源、中车年代等开发了多种办法的多合一总成,其间北汽EMD(E-Motion Drive)3.0动力总成体系为代表的纯电多合一动力总成现已搭载在EU5系列车型上了。
跟着未来纯电动车型的进一步浸透,集成化新能源模块的运用将更加广泛。尤其是三合一的电驱动,因为其体积小、重量轻、本钱低一级中心优势,在合资车企和自主品牌未来的纯电渠道车型上均将成为标配。
比方在2020年北京世界车展上,精进电动展现了其全新一代的三合一电驱动总成(EDM)完成了高度的集成化和轻量化,各个子总成也都到达了世界抢先的技能水准。精进电动在电机和减速器上都选用了公司独特的“无泵油水复合冷却”技能,不光完成了高强度的冷却,也避免了油泵带来的功率损耗;结合高效电机和减速器的规划,该总成到达了职业杰出的接连功率水平。
华为则展现了其多合一电驱动体系DriveONE,据华为展台技能人员介绍,这是业界首款超交融动力域处理方案,该体系经过电机、MCU、PDU、OBC、DCDC、减速器、BCU七大部件的高度集成,不只完成了机械部件和功率部件的深度交融,还将智能化带入到电驱动体系中,完成了端云协同与操控归一。
广汽新能源则发布了高功用两挡双电机“四合一”集成电驱,完成了双电机、操控器和两挡减速器深度集成。据介绍,接下来埃安系列车型将搭载该项新技能,到时百公里加速用时缩短至2秒区间,改写“我国最快的车”的加速记载。
详细来说,电驱动体系的要害技能包含驱动电机、电力电子器材、高速减变速器等。
在高密度驱动电机方面,群众、沃尔沃、克莱斯勒等驱动电机最高转速在不断进步,最高到达了16000rpm,Tesla的Model 3电机到达了17900rpm。从绕组结构上看,发卡式绕组/扁导线绕组成为了清晰的技能方向之一,现在通用、丰田和本田等企业在此类电机方面有投入,扁导线电机的电机功率密度可到达3.8~4.6kW/L。此外因为稀土资料的稀缺性,业界企业遍及在寻求不必稀土或许少用稀土的电机产品。
在高密度电机操控器方面,芯片双面焊接和体系级封装是当时国外电机操控器干流封装办法,比方电装、博世、大陆等集成操控器功率密度现已到达了16~25kW/L。在双电机插电式混动和高功率乘用车运用范畴,直流电压正出现出从250V~450V进步到500V~800V的进步趋势中。
在电力电子器材方面,除了现在常用的IGBT和MOSFET功率器材外,最近最受重视的莫过于SiC器材在轿车上的运用。SiC器材的高温、高效和高频特性是完成电机操控器功率密度和功率继续进步的要害要素。现在丰田、日立和电产推出了全SiC PCU。丰田带载SiC PCU载工况下较IGBT PCU损耗下降了30%。Tesla选用规范的SiC器材并联办法,研发的大电流全SiC电机操控器现已在整车上开端运用了。据张舟云泄漏,我国中科院电工所、比亚迪、中车和精进电动等也研发了SiC电机操控器样机。其间,电工所的操控器功率密度到达了37.1kW/L@85℃。
在高速减速器方面,博格华纳、吉凯恩、麦格纳等开宣布了14000~18000rpm的高速减速器。我国上汽变速器、重庆青山、比亚迪等自主减速器产等第最高转速在12000~14000rpm之间,其间有厂商正在开发16000rpm减速器产品。好消息是,我国正继续在轴承、齿轮等配套要害零部件方面加速开发,并强化电机和减速器的深度集成。
张舟云共享说,电驱动体系的要害立异技能还包含NVH功用的进步和EMC/EMI的优化。
总的来说,电驱动一体化总成是新能源轿车的展开方向,咱们还需求再深度耦合集成规划、高速减速器,以及轴承、齿轮等要害零部件开发方面继续投入,研宣布更多技能立异,功用优异,又本钱可控的产品。因为轿车工业其实对本钱要求也是很高,企业怎么在既确保低本钱的情况下,制作出客户功用要求的产品来至关重要。
经过这些年的展开,其实我国的电驱动体系工业链现已取得了长足展开,国产化代替份额在逐渐上升中。
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