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新能源汽车电驱动的现状和趋势

2019年07月10日 11:04:16 根源:电动汽车观察家 王凌方

新能源汽车区别于古板汽车最中心的技能于“三电”,即电池、电机、电控。目前,因为续驶里程和平安等题目,财产将阵势部体恤点聚焦电池财产。而对直接决议电动汽车爬坡、加速、最高速率等主要功用目标的电机电控等构成的电驱体系,则体恤相对较少。

那么,目前中国电驱体系的开展处于什么阶段?开展的趋势和艰难又有哪些?

2019年6月26日,国家863方案节能与新能源汽车庞大项目总体组电机义务专家贡俊,“2019南京立异周新能源汽车财产地标峰会”上,对中国电驱动财产开展状况举行了先容。

 

国家863方案节能与新能源汽车庞大项目总体组电机义务专家贡俊

同时,由中国汽车研讨中心有限公司和电动汽车电驱动体系全财产链技能立异计谋联盟主编的《中国新能源汽车电驱动财产开展报告(2019)》(以下简称《电驱动开展报告》)正式发布,厉密评估了中国电驱动的技能现状和题目。

得益于丰厚的稀土资源,中国成为驱动电机生产大国,且生产的驱动电机技能众项目标曾经抵达国际先辈程度。但个体范畴,比如电驱动体系集成才能,以及SiC器件研发、制制等范畴,与海外先辈程度仍保管较大差异。

1.中国电机财产

通通完成国产化

贡俊认为,中国驱动电机财产具备必定优势。跟着国内新能源汽车财产的开展,中国电机财产也取得了长足进步。国内驱动电机财产链完美,自助电机永久占领绝对份额。目前,仅有少数乘用车采用外资企业的电驱动体系,中国曾经变成包罗驱动电机、电机掌握器、变速器、电驱动总成、主要要害材料和要害器件内的完备财产链,并完成国产化。

据中国汽车工业协会2018年统计数据,中国自助配套驱动电机、电机掌握器和电驱动总成比例达95%以上。中国新能源汽车通告中电机和电机掌握器生产企业超越200家,此中前20位的生产企业产品总量占比达7成以上,墟市汇合度相对较高。特别啥菝车范畴基本完成通通国产化配套。

中国驱动电机财产开展呈现出众元化趋势。目前以上海电驱动、精进电动、上海大郡、中车株洲所、联合电子等独立的电机供应商为代外,部分产品曾经完成出口;以姑苏绿控、南京越博等啥菝车动力总成为代外的的企业,自助研发、生产电机和电控,主要为啥菝车配套;另有比亚迪、北汽新能源、长安、奇瑞、蔚来等整车发企业,通过自助修设、合股协作等途径,研发、生产电驱动体系。

中国驱动电机产量占举世总产量的一半以上。有统计数据显示,中国主要驱动电机企业的电机产能已超越300万台(套)。贡俊看来,中国曾经是名副实的驱动电机生产大国。

2中国全体电驱动程度

与国际先辈差异不大

中国算不算是驱动电机强国呢?从功用目标来看中国电机并不差。目前,中国生产的电机技能众项目标曾经抵达国际先辈程度。

《电驱动开展报告》显示,中国自助研发的驱动电机系列化产品功率范围满意250kW以下种种新能源汽车的需求。要害技能目标方面,中国驱动电机的功率密度、服从与国际程度基本相当。

精细来看,中国驱动电机功率密度、体系集成度、电机最高效和转速、绕组制制工艺、冷却散热技能等方面继续进步,与海外先辈程度并驾齐驱。据贡俊先容,中国曾经开辟出功率密度抵达4.5—4.6kW/kg的样机和产品,最高转速抵达13000—16000rpm,并完成了电驱动一体化集成,电机冷却方法涵盖水冷和油冷等众品种型。精细企业方面,精进电动开辟出转矩密度达20.3Nm/kg的啥菝车直驱电机,北京佩特来运用扁导线技能开辟了3500Nm外转子直驱电机,这阐明中国高密度驱动电机和啥菝车电机曾经抵达国际先辈程度。

电机掌握器方面,上海电驱动、上海大郡、中车时代等纷纷推出本人开辟的车用IGBT芯片、双面冷却IGBT模块封装和高功率密度电机掌握器,这也阐明中国高密度电机掌握器的水公道疾速赶超国际先辈程度。比如,上海大郡联合上海道之研发出采用双面水冷构造、输入功率抵达260kW,电机掌握器功率密度抵达23.5W/L的双电机掌握器。该产品与博世的双电机掌握器比较,功率密度目标相当。

贡俊认为,中国新能源汽车财产链中,驱动电机的优势比较分明,这主要得益于中国稀土储藏量大。

不过,许众企业也试图解脱电机对稀土的依赖。以丰田、通用为代外的的海外企业开端研讨采用混淆磁体(含铁氧体等)部分交换钕铁硼材料的可以性,并研发出样机举行验证;低含量重稀土永磁材料曾经本田雅阁等新能源汽车上完成批量运用。

3轮毂电机、48V也是热门

电驱动财产开展进程中的少许热门偏向也值得体恤,比如轮毂电机和48V体系。

贡俊看来,轮毂电机是新能员纠磁同步驱动电机的主要开展偏向,但间隔大范围量产运用仍有很长的道要走。中国部分高校、科研院所、车企都加大了对轮毂电机的研发加入。国内采用轮毂电机的典范企业为比亚迪,其曾经胜利研发轮毂电机(轮边电机)客车上。

但轮毂电机目前保管集成优化计划难度大、功率密度功用请求上等题目,啥菝车和特种车上的运用曾经开端起步,但高速乘用车上运用仍然需求较长时间。

另外,48VBSG集成一体化总成因具有较高的性价比,受到海外众个动力总成集成商的体恤,如大陆、博世、法雷奥、马瑞利、韩国LG等曾经推出了48VBSG样机。《电驱动开展报告》显示,大陆、博世、法雷奥曾经具备48V体系集成才能(BSG+电池+DC/DC),曾经完成装车测试和小批量试制,燃油服从晋升幅度高达12%—15%。

据贡俊先容,中国48VBSG总成程度基本与海外相当,48VBSG、DC/DC变换器和48V动力电池等要害零部件范畴曾经变成财产化才能。但集成才能方面,中国仍然需求联合国内优势资源举行开辟。

4高功率半导体对外依存度高

碳化硅器件差异较大

当然,中国电驱动财产开展也保管必定短板。

起首,行业对国产电力电子器件缺乏认同。贡俊认为,举世高功率半导体仍然被海外企业占领。因为新能源汽车中IGBT等大功率电力电子器件,一般预期寿命20年以上,功率轮回上万次以致百万次以上,且需求差别的状况和气候下义务,于是,其对功用和牢靠性请求都十分厉厉,国内阵势部企业都采用进口产品。稀有据显示,中国墟市需求的新能源汽车IGBT电子产品大约90%都需求进口,主要根源地为欧美及日本。

其次,中国SiC(碳化硅)材料及器件方面的技能研讨起步晚,与海外先辈程度差异较大。不过,国内许众科研院所曾经开端研讨,并取得少许希望。《电驱动开展报告》显示,中国电子科技集团公司第55研讨所、中车株洲所、比亚迪、北京泰科天润等曾经展开SiC功率器件的研讨。泰科天润依黩墟市供应1200V产品,中车时代电器以开辟出1700SiIGBT+SiCDiode的混淆模块样品。

目前,SiC器件所面临的挑衅是资本太高:材料制备资本高;众量量制制工艺不可熟,导致成品率较低。估量2—3年后,SiCMOSFET器件的制制工艺将趋于成熟,SiC器件运用也将趋于优化。

国际上老牌体系总成厂商的集成才能十分强,优势分明。“以大陆、麦格纳、吉凯恩、西萌佑等企业为代外的电驱动体系集成商推出了电驱动一体化总成产品,包罗电力电子与驱动电机级减速器总成,逐渐成为乘用车驱动体系主要运用类型。”贡俊说道。

贡俊看来,中国电机生产资本居高不下。这重假如因为中国电机定制化的产品比较众,尽管一部分东西可以通用化、模块化,可是产品外观并不相同,如许关于具有必定水准的工程师请求较高,这也晋升了人力资源资本。

关于上述题目,贡俊倡议,第一,要发挥顶层计划优势,加大研发,促进中国半导体财产化历程;第二,加速新技能研发和改造,继续晋升中国电驱动财产逐鹿力;第三,要展开众种方式的举世范畴的合股协作,输出比较优势财产,促进中国驱动电机财产的开展。

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