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新能源汽车驱动电机已经处于风口,企业该如何分羹?

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发布:liuxianglong 来源: CST三交产研
PostTime:3-6-2018 23:09
随着新能源汽车被提升至国家高度,作为核心部件之一的驱动电机毫无疑问被推上风口。从整车到独立新能源汽车电机企业

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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导读

随着新能源汽车被提升至国家高度,作为核心部件之一的驱动电机毫无疑问被推上风口。从整车到独立新能源汽车电机企业,从要研究单位到汽配销售公司,从政府到民间,大量资金涌入,促进着驱动电机技术完成了一次又次更高级的升级,从直流到交流,从感应到轮毂,未来还将更智能化、集成化。随着新能源汽车的爆发,我们相信电机市场也会迎来自己的黄金时代,而涉及的新材料、电子、机械等企业也将从中受益。

1 驱动电机的基本情

2 驱动电机与工程塑料

驱动电机系统主要是由电机及其控制器组成,其中电机主要由定子、转子、机壳、连接器、旋转变压器等零部件装配而成。

驱动电机行业产业链上游是电解铜(电磁线)、硅钢、钢材、铝材、绝缘材料、永磁材料等原材料供应商。

3 驱动电机的发展状况

3.1 驱动电机的发展历程

汽车电机与工业电机的区别

新能源电机的要求

布置空间有限,封装尺寸需针对性设计

有效的瞬时功率和功率密度

工作环境温度变化大(-40℃~+105℃)

较高的效率

安全

须符合车辆电气控制安全性能指标和规定

通常为冷水冷却

能实现能量回馈

需要精确的力矩控制,动态性能要好

低速大扭矩、高速宽调速,控制精度要高,动态响应快

功能密度>2.5kw/kg

高密度,轻量化

性价比高

坚固、可靠,防尘防水能力,高电压、低成本

正是基于此,新能源汽车驱动电机在不断地革新换代以满足上述要求,其经历了一个较长的发展过程。

主要的驱动电机分类如下:

最初的直流电机,到现在的交流异步电机,永磁同步电机,且最新的开关磁阻电机也在快速发展,异步感应电机的研究也一直在推进。这几种电机的特点如下:

性能及类型

直流电机

异步电机

永磁同步电机

开关磁阻电机

转速范围/rpm

4000~6000

12000~20000

4000~10000

>15000

功率密度

轻高

重量

体积

可靠性

一般

结构坚固性

控制器成本

一般

峰值效率(%)

85-89

90-95

95-97

80-90

数据来源:EVTank

3.2 驱动电机的发展方向

新能源汽车驱动电机性能上的目标是:小型轻量化;高效性;更出色的转矩特性;使用寿命长,可靠性高;噪声低;价格低廉。

而在技术方向发展呈现了下面的趋势:

4 驱动电机主要类型介绍

4.1 永磁同步电机

来源:盖世汽车社区

(1)优点

具有较高的功率密度与转矩密度,就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度,便于布置,还可以把更多的空间贡献给车内,更多的质量也为增加新能源汽车的续航里程起到了积极作用。

(2)缺点

转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下,会产生磁性衰退的现象,所以在相对复杂的工作条件下,电机容易发生损坏,而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统成本较高。

(3)应用

一汽、东风、长安、奇瑞等。

目前,我国的永磁同步电机已经形成了一定的研发和生产能力,产品技术指标已接近国际先进水平,而且已经基本具备永磁同步电机集成化的能力。

4.2 异步电机

异步电动机(Asynchronous Motor)又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。

当电动机的三相定子绕组通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。当导体在磁场内切割磁力线时,在导体内产生感应电流,“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。

(1)优点

比永磁同步电机成本更低、工艺更简单、运行可靠耐用、维修更方便,而且能忍受大幅度的工作温度变化。反之,温度大幅变化会损坏永磁同步电动机。转速范围广泛以及高达20000rpm左右的峰值转速,即使不匹配二级差速器也能够满足该级别车型高速巡航的转速需求,高能量密度也是无敌。

(2)缺点

体积重量上和体积上没有优势,功率因数滞后,轻载功率因数低,调速性能稍差。

(3)应用

特斯拉等国际知名品牌。

4.3 开关磁阻电机

开关磁阻电机是一种新型调速电机,调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点,是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。

4.4 轮毂电机

轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术,它的最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内,得以将电动车辆的机械部分大为简化。

(1)优点

(2)缺点

(3)有待解决问题

(4)应用:

5 驱动电机生产企业

目前国内新能源汽车驱动电机生产企业主要有三类,包括整车生产企业、通用电机生产企业以及单独的新能源汽车驱动电机生产企业。这三类企业各有特点,各有优势,未来将共同快速发展。

生产企业

特点

代表

整车生产企业

具有丰富的传统整车或零部件研发设计生产经验,具有雄厚的经济实力和人才储备,具有先天的开发优势。

比亚迪、万向集团、上汽集团、一汽集团、二汽集团、东风集团等

通用电机生产企业

具有多年传统电机研发设计生产经验,具有较雄厚的经济实力和研发储备,联合研究单位和车企共同推进

大洋电机、江特电机、中纺锐力等

单独的新能源汽车驱动电机生产企业

注重新能源汽车控制系统的研发投入,技术能力较强,市场拓展手段灵活

北京精进电动、上海电驱动、上海大郡等

2016年,大约有56.24%的新能源汽车驱动电机由整车厂生产,43.76%的驱动电机由第三方电机企业生产(下图左)。EVTank分析认为,参照国外的成熟经验,未来以整车厂主导生产驱动电机的可能性较大。

EVTank在研究报告中统计了2016年国内有销量的新

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