日前,中國汽車工業(yè)協(xié)會對外發(fā)布了3月份新能源汽車銷量。數(shù)據(jù)顯示,3月新能源汽車產(chǎn)銷分別達到1.43萬輛和1.41萬輛,同比分別增長2.8倍和3倍。第一季度,新能源汽車產(chǎn)銷量分別達到2.72萬輛和2.65萬輛,同比分別增長2.9倍和2.8倍。
單純從數(shù)據(jù)上看,一季度新能源汽車的產(chǎn)銷量已經(jīng)接近2013年全年成績。有專家預測,2015年我國新能源汽車產(chǎn)銷量有望達到15萬-20萬輛。然而,不少業(yè)內(nèi)人士對此表示擔憂,認為我國新能源汽車市場主要是受利好政策刺激而虛高,該產(chǎn)業(yè)距離真正的市場化仍面臨著諸多制約,尤其是關(guān)鍵技術(shù)的突破,是亟需解決的一大瓶頸。
今年1月,科技部發(fā)布了《國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項實施方案(征求意見稿)》,計劃在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)之上,到2020年,建立起完善的電動汽車動力系統(tǒng)科技體系和產(chǎn)業(yè)鏈,為2020年實現(xiàn)新能源汽車保有量達到500萬輛提供技術(shù)支撐。方案的具體目標還顯示,驅(qū)動電機技術(shù)水平保持國際先進,電機驅(qū)動控制器比功率2020年比2014年提高一倍。
驅(qū)動電機產(chǎn)業(yè)面臨多項技術(shù)挑戰(zhàn)
近日,業(yè)內(nèi)專家就新能源汽車驅(qū)動電機的特點、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行了探討。大洋電機新動力科技有限公司軟件研究所所長邴黎明表示,目前,我國新能源驅(qū)動電機產(chǎn)業(yè)面臨多項技術(shù)挑戰(zhàn)。
驅(qū)動電機作為新能源汽車的三大核心部件之一,相比傳統(tǒng)工業(yè)電機,無疑有著更高的技術(shù)要求。邴黎明認為,新能源汽車驅(qū)動電機面臨以下技術(shù)要求:
其一,鑒于整車布置空間有限,尤其是乘用車,因此,對于電機系統(tǒng)的尺寸要求嚴格,即結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、功率密度高及轉(zhuǎn)矩密度高。
其二,由于整車上電池容量有限,因此提高整車電機系統(tǒng)效率是提升續(xù)航里程的另一重要途徑。而提高整車電機系統(tǒng)效率需滿足三大技術(shù)要求:效率高、高效區(qū)廣、重量輕。
其三,低噪音與低振動是新能源汽車電機的重要指標之一。而電機的結(jié)構(gòu)、安裝位置及其他零部件的安裝等都會對整車振動產(chǎn)生影響。
其四,電磁兼容也是電機系統(tǒng)中的一大技術(shù)挑戰(zhàn)。
最后,邴黎明表示,發(fā)動機艙的高溫、整車的振動、電池電壓劇烈的波動等都對新能源汽車的可靠性提出了更高的要求,而可靠性正是國內(nèi)外電機技術(shù)的主要差距所在。
邴黎明表示,要提高電機系統(tǒng)的性能,需要從多層面、多領(lǐng)域來優(yōu)化。其中主要包括:從前期的設(shè)計階段的電機振動和噪聲仿真,系統(tǒng)熱能管理及熱性能仿真,系統(tǒng)控制策略仿真,電機本體與驅(qū)動電路耦合電磁仿真,電機概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)仿真以及電機結(jié)構(gòu)機械性能分析等步驟。
最合適的新能源汽車電機類型:永磁同步電機
當前市場上應用最廣泛的新能源汽車電機主要有三類:永磁同步電機、異步電機和開關(guān)磁阻電機。其中,永磁同步電機兼?zhèn)渲矢摺⒏咝^(qū)寬、轉(zhuǎn)矩密度高、電機尺寸小、重量輕及調(diào)速范圍寬等眾多優(yōu)點,因此,豐田、本田、一汽、東風、長安及奇瑞等廠商,均在其新能源汽車中采用了永磁電機方案。另外,近幾年來,隨著電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展,永磁同步電機也得到了迅速推廣,因此,業(yè)內(nèi)普遍認為永磁同步電機是最合適新能源汽車的電機類型。
發(fā)展趨勢:電機永磁化、控制系統(tǒng)數(shù)字化、系統(tǒng)集成化
邴黎明認為,未來,我國新能源汽車驅(qū)動電機系統(tǒng),將朝著電機永磁化、控制系統(tǒng)數(shù)字化和系統(tǒng)集成化方向發(fā)展。
基于永磁同步電機效率高、高效區(qū)寬、轉(zhuǎn)矩密度高、重量輕、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點,未來電機永磁化是必然趨勢之一。據(jù)了解,目前在混合動力轎車中采用的基本都是永磁同步電機,豐田普銳斯采用的永磁同步電機功率已達到了50kW。
控制系統(tǒng)數(shù)字化包含了硬件與軟件兩方面。硬件即高速、高集成度、低成本的專用芯片,這將使電機驅(qū)動的電路更為小型化、集成化;軟件則體現(xiàn)在電機控制方面,電機控制算法未來的發(fā)展方向,將著重在高性能的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制與和在線辨識上。
電機驅(qū)動系統(tǒng)集成化包括兩個方面:機電集成與電力電子器件的集成。通過機電集成可有利于減小整個系統(tǒng)的重量和體積,有效降低系統(tǒng)制造成本。電力電子器件的集成主要包括ISG控制器、驅(qū)動電機控制器以及DC-DC的集成。這種集成方法,可解決不同工藝電路之間的組合和高壓隔離等問題,從而改進散熱設(shè)計,有效地減少電力電子器件的體積及重量。
目前,我國的驅(qū)動電機行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)化起步階段,其技術(shù)水平有待提高,產(chǎn)品品質(zhì)有待升級,行業(yè)標準有待完善。業(yè)內(nèi)人士表示,搭載我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展快車,憑借我國在稀土材料、電機和電力電子制造等方面的優(yōu)勢,未來,新能源汽車驅(qū)動電機產(chǎn)業(yè)必將駛?cè)?ldquo;快車道”。