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电动汽车电机及驱动系统的技术、市场、企业深度剖析

电池技巧、电机驱动及其操纵技巧、能量束缚技巧以及电动汽车整车技巧为电动汽车四大枢纽技巧。电控编制用于操纵电池、电机等组件,其效用包含:电池束缚,启发机、电动性能量束缚等。

电控编制由ECU 等操纵编制、传感器等感觉编制、驾驶员妄思识别等子编制构成。电控编制的质料本钱占比不高,但必要过程众次试验本事独揽枢纽算法,加倍是搀杂动力汽车涉及油、电搀杂的操纵战术,技巧壁垒较高。

电机操纵器行为新能源汽车中毗连电池与电机的电能转换单位,是电机驱动及操纵编制的中心,紧要包罗IGBT功率半导体模块及其合系电道等硬件一面以及电机操纵算法及逻辑扞卫等软件一面。

电机驱动操纵编制(包含驱动电机和电机操纵器)是新能源汽车车辆行使中的紧要实施构造,操纵和驱动个性决心了汽车行驶的紧要本能目标。

1、电子操纵模块(ElectronicController)包含硬件电道和相应的操纵软件。硬件电道紧要包含微执掌器及其最小编制、对电机电流,电压,转速,温度等状况的监测电道、种种硬件扞卫电道,以及与整车操纵器、电池束缚编制等外部操纵单位数据交互的通讯电道。操纵软件遵循区别类型电机的特色杀青相应的操纵算法。

2、驱动器(Driver)将微操纵器对电机的操纵信号转换为驱动功率变换器的驱动信号,并杀青功率信号和操纵信号的隔绝。

3、功率变换模块(PowerConverter )对电机电流举行操纵。电动汽车往往操纵的功率器件有大功率晶体管、门极可合断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。

目前,电动汽车电机操纵器众采用三相全桥电压型逆变电道拓扑,一面产物前置双向DC/DC变换器,以增大电机端输入互换电压,擢升高转速下的输出功率,下降电机打算与坐蓐本钱。古板操纵器中直流支柱电容器体积宏大、耐高温本能较差。

为减小直流支柱电容器体积乃至废除直流支柱电容器,新型变换器电道拓扑和操纵设施成为电动汽车运用讨论的新热门,但尚处于实施摸索阶段。

1、永磁化指永磁电机具有功率密度和转矩密度高、效劳高、便于保护的利益。目前电机永磁化趋向正凸显,一览众讨论数据显示,永磁同步电机正在我国新能源汽车中的操纵占比已超出 90%。

2、数字化包含驱动操纵的数字化、驱动到数控编制接口的数字化和丈量单位数字化。用软件最大水准地代庖硬件,具有扞卫、妨碍监控、自诊断等其他效用。

3、集成化紧要显露正在两个方面:1)电机方面:电机与启发机总成、电机与变速箱总成的集成化;2)操纵器方面:电力电子总成(功率器件、驱动、操纵、传感器、电源等)的集成化。异日把电机、减速机、操纵器一体化,是一种趋向,不单减小了体积,更使得产物加倍圭臬化。

因为异日几年新能源汽车墟市将连接走好,该范围墟市潜力将会逐步开释,电机操纵器墟市范畴也将逐步擢升。目前客车电机操纵器价钱平常为3~5万元,乘用车电机操纵器价钱平常为0.6~1.5万元。

通过测算,一览众讨论估计到2020年,国内新能源汽车电机操纵器的墟市范畴将超出150亿元。(具体测算按照睹一览众讨论出书的《2016-2020年中国新能源汽车电机及操纵器墟市投资申报》)。

供应链方面,电机操纵器的开荒包含软、硬件打算。中心软件平常由整车厂研发,硬件和底层驱动软件可挑选由汽车零部件厂商供应。

我国操纵器硬件秤谌与外洋存正在必定差异,财产化才具相对不敷。大一面企业推出量产电动汽车产物时更方向于挑选外洋整车操纵器硬件供应商。

企业类型方面,目前主流电机操纵企业紧要分为两类:一类是电动汽车整车企业,其坐蓐的电动汽车电机操纵器平常需要其整车产物;另一类是电动汽车零部件企业,其坐蓐的电动汽车电机操纵器平常需要特定或非特定的整车企业。

正在乘用车范围,整车企业一样具备较强的归纳能力,一样自立研发坐蓐电动汽车电机操纵器,或者以自立研发坐蓐为主,相宜采购零部件企业的产物为辅;正在客车范围,整车企业一样电机操纵器研发经历不敷,平常挑选外购电动汽车电机操纵器,少数范畴较大的整车企业会挑选自立研发坐蓐或者自立研发坐蓐与外购相维系的形式。

固然国表里操纵器技巧存正在分歧,但从2015年早先,新能源汽车产物类型众样化,对区别的操纵器需求加倍丰裕。单从数目来看,目前我国电动汽车电机操纵器墟市紧要由国产物牌盘踞,外资产物因其价钱较上等来因,正在墟市的造就和初期兴盛阶段所占份额较小。

以专利行为技巧储存来量度,过去 10 年,我国新能源汽车电机及驱动操纵编制专利申请总量位于天下第一,但个中最具显露技巧秤谌的发现专利仅占比50%,远低于同期外洋发现专利申请总量90%的占比。

国内奇瑞汽车、吉祥汽车讨论院、 清华大学、长安汽车、上海中科深江电动、长安新能源、北京理工大学、比亚迪等企业和讨论机构具有丰裕的技巧储存。

目前,国内驱动电机财产兴盛较疾,整个秤谌抵达国际进步秤谌。国内整车立室电机基础为本土坐蓐。国表里的差异紧要表示正在零部件和整车的同步开荒。

我国过程10众年的兴盛,正在国内的商用车(包含客车、卡车),又有乘用车、专用车(紧要包罗物流车)运用方面,今朝国内依然一律具备了满意这些新能源汽车请求的驱动电机和电机操纵器的研发和缔制才具,况且从产能来讲的话,也是一律可能满意需求。

以日产Leaf纯电动轿车为例,电机重量约为60Kg,峰值功率约为80Kw,行为对标产物,国内的技巧秤谌正在功率密度和效劳基础处于统一秤谌。

正在“十三五”国家经营中,鲜明提出电机效劳超出4Kw/Kg,国内一面企业的量产产物依然杀青该方针,不过相较于国际最进步的产物秤谌,正在操纵器的体积上相差一倍以上。

从电机自身角度来看,我国同外洋企业正在正向打算秤谌基础处于统一秤谌,同时也正在向高密度和小型轻量化这目标不竭拓展。

但从坐蓐装置和工艺来说,国内因为简单产物的范畴照旧较小,正在工艺秤谌和范畴上同外洋存正在必定差异。

差异紧要显露正在功率器件技巧,功率器件技巧也不只单指模块,也包罗芯片的研发技巧、封装质料和封装工艺技巧,还涉及到电机操纵器的集成技巧。

由于这些技巧的时辰差,使得国内电机操纵器的功率密度秤谌和外洋量产的产物对照存正在有些差异。2014年这种差异是一半,国内操纵器是外洋同类操纵器的两倍体积。

过程这两年的迅疾兴盛,国内电机操纵器功率密度比2014年抬高了50%,正在这一范围和外洋这个差异缩小了良众。

从电驱动总成测试评议方面来讲,紧要分为电驱动编制层面和枢纽质料与器件层面。正在电驱动编制层面,包含编制总成评议、功率标定评议、带载EMC评议、NVH评议和电安好性评议。

个中,对待功率标定评议来说,功率密度的评议维度良众,必要对种种界线条目举行界定,保障测试设施的客观性。

正在电磁兼容方面,目前带载测试的运用照旧较少,空载状况与驱动电机的实践运转工况分歧较大,将会导致测试结果的宏大差异。

正在中国甚至环球限度内,汽车电机都是电机业中的小分支,不过汽车电机缔制门槛十分高,加倍是我国的电机驱动编制与外洋驱动机编制比拟还存正在不小的差异与不敷,得益于计谋的助助和电机巨头对墟市的珍贵,目前中国的新能源汽车财产正正在加疾兴盛步调。

总体来看,新能源汽车电机及驱动编制现阶段紧要有三类墟市介入者:古板电机坐蓐企业、汽车零部件供应商、整车企业内部配套。一览众讨论料理了目前新能源汽车电机及驱动编制紧要企业名单,不代表排名。

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作者: sheep

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