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国内外驱动电机技术前景

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国内外驱动电机技术前景

发布日期:2018-07-03 作者:承德盛乾特种电机制造有限公司 点击:


因为商场的约束及电动轿车用电驱动体系的老练度不行,国际上电动轿车电驱动体系专门的供货商不多,一般由传统电机企业、轿车电子企业或电池企业拓宽的供货商供给。现在国外新能源轿车驱动体系的首要企业有美国 Enova公司和 UQM公司、加拿大Ballard 、美国 Arzue(原 Solectric公司) 、日本东京电机公司部属的日本富士电子研讨所和德国磁电 (MM)公司等。Enova公司规划、制作和测验新能源轿车和混合动力轿车的相关产品,包含能量办理单元、电驱动操控单元、电机驱动体系等,首要产品是感应电机驱动体系。美国UQM公司专门为军工出产配套电机及其操控体系,产品以永磁无刷电机及其操控体系为主,种类和系列化较为全面,使用车型包含电动轿车和电动客车。加拿大Ballard公司是世界领先的燃料电池研发、出产厂商,一起还供给燃料电池轿车和其他电动轿车的电驱动体系。Arzue是美国闻名的混合动力用电力设备出产商,其产品使用于军事和混合动力轿车上。日本东京电机公司部属的日本富士电子研讨所供给永磁电机驱动体系,为丰田轿车公司配套。


现在,电动轿车用驱动电机的商场正处于成长期,老练产品已有使用,但还没有呈现构成规划商场的产品,商场展开空间巨大。国外的电机出产企业现已能够供给合格的电驱动体系产品,但产品型号与标准较少,价格较贵,而且因为受到整车企业专利约束等原因,想在商场上找到适宜的产品还不太简单。未来的车用驱动电机商场需要产品型号多样、价格适中的供货商。跟着电动轿车商场的展开,国外的驱动电机供货商会很快老练,并以高端与体系级产品为主。


美国企业间加强技能合作,在多个方面获得展开。美国能源部安排展开了FCVT方案,电力电子与电机项目是该方案7个子项目之一。多个研讨机构与轿车厂商及相关公司组成了 FreedomCar 联盟,一起展开面向轿车使用的先进电力电子技能的研讨,并在下降电机出产本钱、改进电机功率、削减对永磁资料的需求以及电机和发动机一体化规划等方面获得了展开。别的,低铁损的非晶铁磁资料现已开端在样车上使用,可是现在本钱较高。


欧洲电机工业敏捷调整,操控器集成化趋势显着。欧盟委员会提出了多项鼓舞展开电动轿车的战略,欧洲电机工业呈现快速调整趋势。电动轿车工业展开和欧洲轿车厂商的压力是调整的动力。在车用电机及其操控体系范畴,大陆、联电、AVL等企业均以电驱动集成体系的整套解决方案向轿车厂商进行推行。以大陆电力电子集成操控器为例,该操控器集成了电机操控器、低压DC/DC变换器、整车操控器等,体系功率密度大于 1 05 KW/kg ,体积密度到达120 KW/ L以上。联合电子选用电力电子混合集成技能,将双 DC/AC操控器和 DC/DC集成,功率密度到达1 0 KW/kg 以上,产品现已批量配套混合动力轿车和纯电动轿车等车型。


日本丰田普瑞斯的技能道路成为混合动力技能展开的代表。第三代普瑞斯逆变器改变了传统的封装结构,替代了贵重资料,大大下降了电机及其操控体系的本钱。第三代集成操控器将 PCU 、ECU 、逆变器、升压转换器、DC/DC转换器等悉数集成。与第二代比较,第三代散热机构的体积缩小2 / 3 ,电力操控单元 (PCU )的分量减轻了3 6 %,体积缩小了3 7%。第三代普瑞斯的驱动电机选用新的硅钢资料缩小体积,并去掉传动皮带结构,前进体系电压并为电机装备减速器,在完成小型化的一起前进了输出功率;发电机选用粉末铁芯直接铸成和会集绕组的方法,线圈的环绕方法从曩昔的散布环绕改为了会集环绕,线圈端部缩短了3 0 %。


整体而言,美、欧开发的电动客车多选用沟通异步电机,为了下降车重,电机壳体大多选用铸铝资料,电机恒功率规划较宽,最高转速可达基速的2~25倍。日本近年来上市的电动轿车大多选用永磁同步电机,电机恒功率规划很宽,最高转速可达基速的 5倍,在功率密度、产品集成度方面具有较大优势。


(2 )我国驱动电机技能展开现状


经过近十几年国家对电动轿车用电机体系的会集研发和使用,我国已自主开发了满意各类电动轿车需求的驱动电机体系产品,获得了一大批电机体系的相关知识产权,构成具有中心竞争才能的车用驱动电机体系批量出产才能。我国自主开发的永磁同步电机、沟通异步电机和开关磁阻电机现已完成了与整车工业化技能配套,电机分量比功率超越26 8 KW/kg ,电机体系最高功率到达9 4 %以上,系列化产品的功率规划覆盖了2 0 0 KW以下电动轿车用电机动力的需求,各类电机体系的中心目标均到达相同功率等级的国际先进水平。


我国电动客车以沟通异步电机和开关磁阻电机为主,混合动力客车用大功率电机可靠性与噪声水平有显着改进,已开端具有工业化条件。沟通异步电机驱动体系方面,我国已树立了具有自主知识产权的异步电机驱动体系开发渠道,构成了中小批量的开发、制作、实验及服务体系,大功率异步电机体系已广泛使用于各类电动客车。经过演示运转和小规划商场化使用,产品可靠性得到了开端验证。开关磁阻电机驱动体系已构成优化规划和自主研发才能,经过合理规划电机结构、改进操控技能,产品功能根本满意整车需求。


在电机产品方面,我国以高密度永磁电机为代表的各类车用电机获得了显着前进。永磁同步电机体系已构成了必定的研发和出产才能,开发了不同系列产品,可使用于各类电动轿车。产品中心技能目标到达国际先进水平,但整体水平与国外仍有必定距离;根本具有永磁同步电机集成化规划才能;大都公司仍处于小规划试制出产阶段,少量公司已出资树立车用驱动电机体系专用出产线。


在电机规划方面,选用现代车用电机体系规划理念,开端解决了多目标、高功能车用电机的极限规划、多范畴准确剖析以及结合使用操控战略体系集成仿真的技能难题,选用结构集成规划技能,完成了电机与变速器在机械、电磁、热的高度方面一体化规划与使用。


在新式电机技能方面,国内部分企业、研讨单位和高校正一些新原理的电机体系,如根据双机械端口能量变换器电机 (EVT) 、混合励磁电机体系等,进行了活跃研讨探究,有些现已开宣布样机体系,部分进行了台架实验和装车。此外,我国电机企业还对车用电机制作工艺进行了有利的研讨探究,如拼块式铁心、高密度的绕线技能和整体充磁工艺等已开端用于产品实践。


在电机体系检测验验方面,我国车用驱动电机体系的检测验验手法有必定改进,电机测验基地树立了电机及操控器专用功能检测验验台架;具有了较完备的功能检测和开端环境实验检测条件;部分企业单位注重实验才能的建造,建成或正在建造一批实验台架;少量电机研发企业与整车企业一起展开测验标准的研讨与拟定作业,一起进行典型工况下的动力总成台架可靠性实验查核。

在电机及其操控体系的要害资料与要害零部件方面,如转速方位传感器的研发、高功能低本钱绝缘资料开发、车用电机专用电工钢开发、电机磁性资料的稳定性研讨获得了显著效果。永磁电机的首要资料有钕铁硼磁钢、硅钢等。国内研发的钕铁硼永磁体最高作业温度可达2 8 0 ℃,技能水平与德国和日本比较挨近。硅钢是制作电机铁心的重要磁性资料,其本钱占电机本体的2 0 %左右,其厚度对铁耗有较大影响。日本已出产出 02 7m m硅钢片用于车用电机,我国也开宣布厚度027~ 035mm不同标准的硅钢片。车用电机方位转速传感器多为旋转变压器,前期根本选用进口产品,近期我国部分公司已具有旋转变压器的研宣布产才能,产品精度、可靠性与国外已根本适当。IGBT管芯根本
依靠进口,价格较高,国产车用 IGBT管芯尚处于研讨和小批量阶段,国产化封装 IGBT已开端批量使用。


与国外发达国家比较,我国驱动电机技能展开面对的问题和距离首要体现在以下几点。


技能方面:可靠性和环境适应性查核尚有缺乏;DC/AC和 DC/DC的电力电子总成体积遍及偏大,集成度不行;要害电力电子元器件尚需进口,其本钱简直占到操控器近一半左右,但现在已有部分企业开端研发,并在国内操控器企业开端试用;上游工业链没有彻底构成,质量还没有彻底到达轿车工业的需求。


工业化方面:现在国内在演示运转的一切电动车辆中,简直都选用了国内企业的电机。因为配套数量较少,大都企业在电机制作环节的投入都不太大,制作规划都较小,出产自动化水平较低,大都厂家仍选用手艺绕线圈、手艺装配等传统工艺,形成产品一致性较差,部分企业正在进行自动化制作和测验设备的配套研发与建造,与国外大公司尚有不小的距离。


电机种类


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