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[经验] 中国电机发展现状及未来发展趋势

2019-7-3 10:39:33  1755 电机 STM32 张飞 BLDC 无刷电机
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如果说电池系统是电动汽车的血液,电控系统是电动汽车的大脑,那么电机系统则是电动汽车的肌肉。电动汽车三大核心技术——整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)、电池管理系统(BMS)的默契配合是电动汽车得以正常行驶的重要原因。其中,电机接收动力电池的能量,在电控系统的控制下驱动车轮转动,进而带动汽车行进。

汽车电机在功率密度、效率、抗震性等方面有更高要求。相比于普通工业电机,新能源汽车驱动电机具有更为严格的技术规范和标准要求。首先,汽车空间有限,对驱动系统的尺寸有严格的限制;其次,电池容量有限,要求驱动系统具有较高的效率;第三,为满足乘车人员的舒适性要求,驱动系统应具有低噪音和低振动的特性。


永磁同步电机是当前市场主流

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目前市场上应用最广泛的新能源汽车电机主要有永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机三类。三类电机中,交流异步电机成本低、结构简单,主要用于以特斯拉为代表的欧美系品牌,但其存在调速范围小、转矩特性不理想的问题,需要性能更高的调速器以匹配性能;永磁同步电机效率高、转矩和功率密度大,尺寸小、重量轻,常用于丰田和本田等日系品牌,另外特斯拉 Model 3 也搭载永磁同步电机产品,但由于其需要稀土材料制成的永磁体为原材料,一定程度上受到资源的限制,成本较高;开关磁阻电机结构简单可靠、系统成本低,但其具有转矩波动大及噪音大等缺点,目前应用还受到限制,商用车应用居多。

我国由于在稀土资源方面的优势,永磁同步电机成为当前新能源汽车市场的主流。根据2017 年前 5 批新能源汽车推荐车型目录数据统计发现,乘用车、客车和专用车中永磁同步电机占比分别达 75.86%、93.18%和 81.90%,各批永磁同步电机占比也均在 80%以上,应用占比优势明显。

轮毂电机是未来行业趋势


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轮毂电机将汽车的动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,实现每个驱动轮由独立电动机驱动的装置,因其具有布置方便、动力控制灵活、易于实现制动和能量回收、车身设计自由度高以及简化传动系统等优点,将是驱动系统发展的一个重要方向。

轮毂电机目前发展的障碍主要有散热、簧下质量控制和一致性校准三大问题。其中簧下质量控制指轮毂电机驱动系统把驱动电机、减速机构、制动器都集中在车轮内,非簧载质量大量增加,可能会导致车辆垂直方向的振动幅度变大,影响车辆行驶过中的平顺性与舒适性。而一致性校准则是由于各轮毂电机之间转速与扭矩独立受控,因而给一致性校准提出了更高的要求。

目前,应用轮毂电机的汽车大多为基于现有车型的改装车以及在车展上推出的概念车,量产车还没有采用轮毂电机的产品。但我国已有相关技术储备,09 年上海车展亮相的长安E301 和 17 年上海车展亮相的 BJ80 均采用了轮毂电机技术。目前我国拥有轮毂电机技术储备的主要有亚太股份和万安科技两家企业,两家企业均是通过收购国际行业龙头股份并在国内建立合资公司实现对轮毂电机的布局。

虽然目前轮毂电机同样应用于传统燃油汽车,但其真正大规模使用可能更需要新能源汽车的普及作为支撑。新能源汽车的电气化程度更高,整车控制以电动控制为主,而同时对四个车轮上的电机进行控制正是轮毂电机普及的一大障碍,因此,电气化程度更高的新能源汽车发展有望拉动轮毂电机技术的普及。

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ghdqsb 2019-7-3 11:08:37
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