汽车行业:电动汽车驱动电机系统产业发展趋势

事项:
在平安证券2014年高端装备研讨会上,新能源汽车驱动电机专家―上海电驱动股份有限公司总经理贡俊介绍并交流了电动汽车驱动电机系统的关键技术及其产业发展趋势。
    
专家观点:
新能源汽车发展现状与趋势
电动车作远途交通工具是不合适的,未来是以城内交通为主。从产业化角度来说,率先做起来的是客车,从技术、市占率等角度来讲,宇通客车都是典范。其次是小轿车,估计年内能有一些有竞争力的小车出来。
从我国汽车产业竞争力的角度来说,有三个领域比较适合发展新能源车:
1)商用车,以客车为代表,客车的产销规模全球最大;
2)小车,我国自主品牌小轿车都集中在A或A0级以下;
3)专用车。比如环卫、公务用车等。

电动汽车分类:新能源汽车包括纯电动车、燃料电池车、插电式混合动力车以及增程式电动车。非插电式的都归为节能汽车类。插电式混动车与增程式电动车有所不同,其中插电式混动车以燃油为主,电力为辅,纯电模式行驶20-60公里;增程式电动车纯电模式行驶50-80公里,以电力为主,燃油为辅。

我国长远的战略还是发展纯电动车。现在能源安全问题、环境保护问题、汽车产业转型升级问题都比以前紧迫,政府现在推广新能源车的态度比2010年要坚决。
从油耗法规这方面讲。我们国家的油耗标准规定到2020年乘用车企业平均油耗要达到每百公里5.0L,不做节能与新能源车这个标准是不可能达到的。
 
车用工况恶劣,对驱动电机系统约束较多：汽车是一种非常特殊的产品,尤其是家用轿车,它的空间寸土寸金,电机需要高密度、小型化、轻量化,电动车驱动电机需要高效率、高适应性。
低速高转矩和高速恒功率的宽调速:在车辆起步和行车时要求高转矩,高速运行时能够进行恒功率输出;电机的基速和最高转速差别很大,需要很宽的调速范围。
车用工况恶劣对驱动电机的可靠性、耐久性、适应性要求:由于车辆振动及发动机室的高温环境,电机运行在振动大、冲击大、灰尘多、温湿度变化大的恶劣环境下。车用电机必须适应环境条件的要求,使电机可靠、稳定、安全运行。
低噪声与低成本:电机成本的高低是决定电动汽车是否能够产业化的重要因素之一。
 
电机主要类型及其在车辆中的应用
电机分为直流电机和交流电机,现在直流电机主要是用在一些低速电动车上。交流电机里的异步电机主要是用作电动客车牵引电机,永磁同步电机是目前新能源车驱动电机的主流路线。
车用工况很恶劣,所以对车用驱动电机要求很高,这就导致了车用电机系统的三大技术发展趋势:集成化、永磁化、数字化。
电机与发动机总成,电机与变速箱的总成。混动和插电式混动的乘用车,电机和变速箱完全一体化了;这块客车的要求不太一样,客车的要求低于轿车。
永磁化:永磁电机功率密度和转矩密度高,具有效率高、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点。
采用矢量控制的驱动控制系统实现宽广的调速范围。
数字化:控制系统的数字化是电驱动技术发展的必然趋势。控制器方面主要是指电力电子总成。控制器的集成度越来越高,我们跟国外的区别主要是体积,国内一般是用IGBT模块去做集成。 

国内驱动电机研发和产业化的现状及进展
1、技术层面与国外水平的比较
驱动电机的技术指标已经与国际水平差不多了,电机的功率密度可达2.68KW/KG,电机系统高效区进一步拓宽,系统的最高效率达94%以上。
技术方面的挑战:可靠性和环境适应性考核还有不足。DC/AC和DC/DC电力电子总成的体积偏大。
关键的电力电子元器件尚需进口,成本占到控制器近一半,目前已有企业开始研制并试用。上游产业链尚未完全形成,品质还没完全达到汽车工业的需求。
2、产业化层面与国外水平的差距
产业化方面与国外先进水平还有一些差距。比如普锐斯,它一年的产销量规模非常之大,我们的产业化程度跟它们比有差距。
面向产业化的专业工艺和制造工艺技术有待提高;专用加工设备和测试设备:驱动电机领域大部分关键生产设备、仪器以进口为主,国内设备商主要涉足低端市场。电机生产线建设和质量管理系统。
3、根据行业需求,重点需要加强的方面
  1)共性模块化关键技术攻关,降低行业的研发成本。
  2)加强机电耦合设计和一体化集成,提高整车适应性。
  3)加强关键共性技术研究,建立有效的技术指标和评价体系。
  4)加强可靠性、耐久性和环境适应性技术研究及应用。
  5)结合国家重大专项,开发关键装备。
 
问答交流环节
1、新能源车驱动电机产业竞争格局
真正能实现与整车同步开发的企业不多。驱动电机企业既要研制又要生产,既要提供电机又要提供控制器给整车厂,当然除了像宇通客车这样在电控领域做得比较成熟的企业除外。
驱动电机企业主要有上海电驱动、大洋电机、上海大郡、精进(主要是对外配套,国内配套的做得不多)、南车时代电动车。南车时代电动车原来是以电机和控制器为主,它的基础条件非常好,因为出身于铁路机车,但它的电机现在逐步以内配整车为主,对外配套比较少了。
汇川技术,做控制器,它原来做工业变频器,现在开始往汽车方面做。
以前也有一些上市公司,说要介入新能源汽车驱动电机的,但真正配套国内主流车企,尤其是轿车企业的很少。
2、特斯拉胜在车型定位
特斯拉是一款很炫的车,它有两点比较抢眼,一是四秒百公里加速、二是480公里续驶里程。
加速时间与电机功率很相关,一般国内新能源车电机是做50KW以下,特斯拉大约为200KW左右,把功率提上去加速当然很快。
续驶里程这块:国内电动轿车所搭载的电池大部分在20几度,特斯拉有三种可选,这款480公里续驶里程的车搭载了85度电,电池带的多,它的续驶里程当然更远。
电池越少车重越轻,能耗更低。所以车如果定位在上下班用就不需要带那么多电池。
3、新能源车的电池、电机的成本变化
技术的需求不一样成本差距很大。2013年整个行业电池、电机成本下降很大。
驱动电机配轿车、配商用车也不一样,轿车产销量大,规模上去以后成本下降空间大,而商用车企业新能源车的规模一般远小于乘用车。