驱动电机技术发展趋势:集成一体化、永磁高效化、数字智能化 点击:610 | 回复:0



小灬歪

    
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发表于:2021-03-03 10:17:11
楼主

驱动电机及体系工业的总体状况
依据中国轿车工业协会的数据,2018年我国新能源轿车产销量别离完成127万辆和125.6万辆,较上年同期别离增长59.9%和61.7%,接连多年保持高速增长。数据标明,轿车动力电动化已成为轿车行业必然趋势,新能源轿车市场局势仍将继续保持快速开展。

驱动电机是新能源轿车核心要害部件,在我国“三纵三横”的研制布局和多年国家科技项目的支持下,我国新能源轿车驱动电机体系技能和工业随同国家新能源轿车同步快速开展。

从多年来我国新能源轿车首要配套供货商散布看,我国自主驱动电机始终占据肯定份额,仅有极少数几个乘用车车型选用外资企业提供的驱动电机体系,我国现已形成了从驱动电机、电机操控器、变速器、电驱动总成、首要要害资料和要害器材的完整工业链,并悉数完成了国产化。
以中汽协2018年统计数据为例,我国自主配套驱动电机、电机操控器和电驱动总成的份额到达95%以上。从工业规划看,我国新能源轿车布告中驱动电机和电机操控器出产企业到达200余家,前20位出产企业的驱动电机和电机操控器产品占总量的份额到达70%以上;特别是在新能源公交客车、纯电动货车和纯电动物流车使用范畴,几乎悉数由本土供货商配套。


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驱动电机及体系技能开展状况
1、驱动电机及体系技能开展特色
1)高速度、高密度、高功率、低噪音和低成本是新能源驱动电机的要点开展方向,扁导线绕组成为提高转矩和功率密度以及功率的首要手段,是面向2020年量产电机的工艺道路要点方向之一。
近年来,我国驱动电机在功率密度、体系集成度、电机最高功率和转速、绕组制作工艺、冷却散热技能等方面继续进步,与国外先进水平并驾齐驱;一起,我国驱动电机研讨开端延伸至振荡噪音和铁磁资料层面,进一步提高驱动电机的规划精度、工艺制作水平以及产质量量。

2)在电机操控器本体技能方面,经过继续进行集成化规划与多种操控器的功用集成,我国电机操控器集成度和功率密度水平继续提高。在电机操控器产品方面,我国选用电力电子集成优化规划技能,将轿车级功率模块、超薄膜电容器与复合母排、高效散热器以及功率部件连接件的优化规划,进一步提高了电机操控器本体功率密度,从8kW/L提高至12~16kW/L。IGBT芯片双面焊接与模块双面冷却技能、电力电子集成技能是不断提高电机操控器集成度、功率密度和功率的首要技能开展方向。

结合我国“十三五”科技部要点研制计划新能源轿车严重专项实施,上海电驱动、上海大郡、中车年代等推出了自主开宣布了车用IGBT芯片、双面冷却IGBT模块封装和高功率密度电机操控器,我国高密度电机操控器技能水平敏捷追赶国际先进水平。

3)在电驱动总成方面,经过将驱动电机、电机操控器、减速器一体化集成,进一步提高了电驱动总成体系的集成度,成为纯电动乘用车动力总成技能方向之一。选用一体化电驱动总成可省去三相交流电缆和接插件,又大幅度提高体系可靠性;一起,经过将驱动电机与减速器直接集成为通用模块化产品,一方面能够进一步降低总成体积和重量,另一方面经过集成化和精细化的匹配,提高电驱动总成的NVH水平。


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近年来,我国自主研制的使用于乘用车的电驱动一体化总成开发成功并使用于国内多个新能源乘用车进行试验验证,多个企业开发了电驱动总成产品。

2、驱动电机及体系首要技能突破点
1)在高密度驱动电机方面,我国首要电机研制企业如上海电驱动、精进电动、中车年代电动、苏州汇川、安徽巨一自动化、比亚迪、华域电动等等纷纷开宣布功率密度到达3.8~4.6kW/kg的样机和产品,最高转速达13000~16000pm,并完成了电驱动一体化集成,电机冷却方式涵盖水冷和油冷多种类型,技能目标到达国际先进水平。
一起,华域轿车为上汽EDU二代电驱动总成和纯电动轿车渠道配套驱动电机选用扁导线,一起与麦格纳建立合资公司为群众MEB渠道配套扁导线感应电机;精进电动依托国家要点研制计划专项开发了高速乘用车扁导线电机样机;上海电驱动将扁导线技能使用于48VBSG电机总成,为上汽通用混合动力轿车配套。

另外,精进电动还开宣布转矩密度到达20.3Nm/kg的商用车直驱电机,北京佩特来使用扁导线技能开发了3500Nm外转子直驱电机,天津松正、菲仕电机也签到开宣布了商用车扁导线直驱电机,我国商用车电机技能水平总体到达国际先进水平。

2)在高密度电机操控器方面,上海电驱动联合上海道之,选用芯片双面焊接工艺和电力电子功率组件的直焊互连工艺,研宣布峰值功率125kW高密度电机操控器,30s功率密度到达17.5kW/L,10s峰值功率密度到达23.1kW/L;中车年代电气选用自主IGBT芯片、双面焊接与双面冷却技能、自主驱动芯片和电力电子集成封装技能,开宣布600A/750V双面散热模块及组件产品,依据双核MCU(微处理器)芯片开宣布功率密度到达20kW/L以上的电机操控器;上海大郡联合上海道之选用双面焊接模块与双面水冷结构,经过功率组件的模块化组合,开宣布输入功率到达260kW,电机操控器功率密度到达23.5kW/L,双电机操控器与国外同类双操控器产品相比较,功率密度目标相当。

3) 在电驱动总成方面,上海电驱动、精进电动、中车年代、汇川技能、上海大郡、巨一自动化、宁波火山电气、深圳比亚迪等均开发了集成电机、操控器和减速器的一体化总成,总成峰值功率95~150kW,总成输出转矩3200~3900Nm,总成输出转速1200~1500rpm。
一起,我国重庆青山、株洲欧格瑞、上海轿车变速器等已开宣布了最高转速12000rpm的高速减速器。其中,上汽变速器开发了最高转速到达16000rpm高速减速器,我国高速减速器(大于12000rpm)技能和产品正在快速追赶国外先进水平。

4)在轮毂电机自主开发方面,中国轿车工程研讨院与上海电驱动协作,联合开发电动轮总成样机,选用拼快式定子铁心、超短端部绕线和双面水冷结构技能,转矩密度到达20.6Nm/kg,功率密度到达2.1kW/kg,相同功率和转矩目标的电机重量和尺寸均减轻30%以上。
在商用车电动轮范畴,深圳比亚迪、宇通客车、安凯客车先后研制并工业化轮边和轮毂电机驱动的新能源客车,在新能源客车使用方面取得了杰出的效果。一起,我国在轮毂电机和电动轮方面的工业并购加速,浙江亚太机电、浙江万安科技、湖北泰特机电等多家企业与国外厂商经过合资,快速推进散布式驱动工业开展。

5)在驱动电机体系工业链方面,我国电驱动体系工业联盟继续开展,联盟产品涵盖了硅钢、磁钢、绝缘资料、高速轴承、IGBT器材、碳化硅器材、膜电容器、传感器、集成芯片等要害上游资料和器材,联盟在高密度电机操控器、全碳化硅电机操控器、高密度驱动电机、电驱动总成等方面取得进展,在核心零部件方面推进研制与验证,有望进一步提高我国零部件自主竞争力。


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我国驱动电机体系技能差距及技能开展趋势
从国内外新能源轿车驱动电机体系技能开展趋势看,朝着集成一体化、永磁高效化、数字智能化方向开展,并依据驱动电机和电机操控器本体技能方向,分解为不同技能开展范畴。

1、在驱动电机方面,以不断提高资料利用率、不断提高电机与整车工况功率匹配以及提高电机质量和降低成本为首要技能开展方向。我国驱动电机在功率密度、转速、功率等要害技能目标与国外相当,在扁导线制作工艺方面有必定堆集;一起加大低重稀土永磁资料、耐电晕耐高温绝缘资料、高强度高热导耐高温绝缘资料及骨架、直接油冷电机资料的兼容性、高导磁低损耗资料代替使用问题的研讨。

2、在电机操控器方面,技能开展方向是更高功率密度和更高功率,双面焊接与单面/双面冷却是电机操控器干流封装工艺技能;我国如嘉兴斯达(上海道之)、中车年代电动、深圳比亚迪等在IGBT功率模块封装、操控器体系级工程化集成才能提高很快,部分自主IGBT模块现已完成量产。电力电子晶圆和芯片、相关集成电路(IC)等方面资料、技能和工艺、产品有待加强,在国产IGBT晶圆使用方面我国正在加速推进。

3、电驱动一体化总成是乘用车范畴一个清晰的产品开展方向,我国起步与国外基本同步,我国有多个企业推出了电驱动总成产品,上海轿车变速器研制了16000rpm高速减速器样机,我国需求加速自主高速减速器及其轴承、齿轮等配套要害零部件开发,并强化电机和减速器的深度集成。一起,新能源乘用车电力电子总成以DCDC变换器、AC/DC车载充电机以及高压配电单元(PDU)的集成化为另一个总成方向。

4、轮毂电动轮依然是新能源轿车行业开展的热门之一,轮毂电机开展需求从电动轮总成视点进行集成开发。轮毂电机集成、安全与操控问题仍是瓶颈技能,轮毂电机作为一个技能方向需继续关注和增加研讨投入。轮毂电机在商用车(公交客车)和特种车辆(低速多轮驱动电动车辆)使用现已开端起步,但轮毂电机在高速乘用车的工程化及批量使用仍需求较长时刻。




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