二、國內(nèi)外驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r
1、國內(nèi)外驅(qū)動電機行業(yè)現(xiàn)狀
國內(nèi)外驅(qū)動電機產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品通常分為有刷直流電機、一般同步電機、感應(yīng)電機與有刷磁鐵電機。日本的電機產(chǎn)業(yè)化水平較高。近年來美、歐開發(fā)的電動汽車多采用交流感應(yīng)電機,日本則多采用永磁電機。
國內(nèi)車用驅(qū)動電機行業(yè)現(xiàn)狀是車用電機是電機業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高,電機驅(qū)動系統(tǒng)還存在較多差距與不足,但國內(nèi)政策扶持將加快產(chǎn)業(yè)步伐。
近年來美、歐開發(fā)的電動客車多采用交流異步電機。為了降低車重,電機殼體大多采用鑄鋁材料,電機恒功率范圍較寬,最高轉(zhuǎn)速可達基速的2~2.5倍。
日本近年來問世的電動汽車大多采用永磁同步電機。產(chǎn)品功率等級覆蓋3~123kW,電機恒功率范圍很寬,最高轉(zhuǎn)速可達基速的5倍。
交流異步電機驅(qū)動系統(tǒng)在我國已建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)異步電機驅(qū)動系統(tǒng)的開發(fā)平臺,形成了小批量生產(chǎn)的開發(fā)、制造、試驗及服務(wù)體系;產(chǎn)品性能基本滿足整車需求,大功率異步電機系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各類電動客車;通過示范運行和小規(guī)模市場化應(yīng)用,產(chǎn)品可靠性得到了初步驗證。
開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)已形成優(yōu)化設(shè)計和自主研發(fā)能力,通過合理設(shè)計電機結(jié)構(gòu)、改進控制技術(shù),產(chǎn)品性能基本滿足整車需求;部分公司已具備年產(chǎn)2000套的生產(chǎn)能力,能滿足小批量配套需求,目前部分產(chǎn)品已配套整車示范運行,效果良好。
永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)已形成了一定的研發(fā)和生產(chǎn)能力,開發(fā)了不同系列產(chǎn)品,可應(yīng)用于各類電動汽車;產(chǎn)品部分技術(shù)指標(biāo)接近國際先進水平,但總體水平與國外仍有一定差距;基本具備永磁同步電機集成化設(shè)計能力;多數(shù)公司仍處于小規(guī)模試制生產(chǎn),少數(shù)公司已投資建立車用驅(qū)動電機系統(tǒng)專用生產(chǎn)線。
永磁電機材料永磁電機的主要材料有釹鐵硼磁鋼、硅鋼等。部分公司掌握了電機轉(zhuǎn)子磁體先裝配后充磁的整體充磁技術(shù)。國內(nèi)研制的釹鐵硼永磁體最高工作溫度可達280℃,但技術(shù)水平仍與德國和日本有較大差距。
硅鋼是制造電機鐵芯的重要磁性材料,其成本占電機本體的20%左右,其厚度對鐵耗有較大影響,日本已生產(chǎn)出0.27mm硅鋼片用于車用電機,我國僅開發(fā)出0.35mm硅鋼片。
電機控制器關(guān)鍵部件電機控制器用位置/轉(zhuǎn)速傳感器多為旋轉(zhuǎn)變壓器,目前基本采用進口產(chǎn)品,我國部分公司已具備旋轉(zhuǎn)變壓器的研發(fā)生產(chǎn)能力,但產(chǎn)品精度、可靠性與國外仍有差距。
2、國內(nèi)驅(qū)動電機企業(yè)分布
我國電機產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全球首位,中小型電機約有300個系列,1500個品種,產(chǎn)品量大面廣,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、公共設(shè)施、家用電器等各個領(lǐng)域,其耗用的電能占全國發(fā)電量的60%以上。
目前國內(nèi)從事車用電機研發(fā)和生產(chǎn)的有中科院電工所、蘇州星恒、上海安乃達、北京中紡銳力、時代集團、御能動力、上海電驅(qū)動、上海大郡、湖南南車時代、萬向電動汽車、中山大洋電機、江西特種電機等公司。
圖3 電動汽車研發(fā)單位分布
資料來源:中機院新興產(chǎn)業(yè)研究所
目前國內(nèi)電機驅(qū)動系統(tǒng)企業(yè)主要有以下三類:1)具有傳統(tǒng)整車及其零部件生產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)如萬向集團、上汽集團、一汽集團、二汽集團、東風(fēng)集團、深圳五洲龍、玉柴集團、中國南車等;2)具有其它領(lǐng)域電機生產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)如大洋電機、江特電機、中紡銳力等;3)專門針對電動車成立的電機企業(yè)如北京精進電動、上海電驅(qū)動、上海大郡自動化等。隨著未來汽車驅(qū)動電機系統(tǒng)市場規(guī)模逐步增大,三類企業(yè)將發(fā)揮各自的競爭優(yōu)勢。
3、電機控制器未來發(fā)展趨勢
新能源汽車作為“下一代汽車”的主要解決方案,按照目前技術(shù)實現(xiàn)的難易程度、產(chǎn)業(yè)化的可能性等要素排列,可分為近期、中期和遠期解決方案。其中,混合動力汽車與純電動汽車分別屬于近期和中期解決方案范疇。5~10年內(nèi),純電動汽車或?qū)⒂瓉肀l(fā)性增長的機遇。
圖4 國際上公認的新能源汽車發(fā)展路徑圖
![]()
資料來源:中機院新興產(chǎn)業(yè)研究所
表3 主要新能源汽車的技術(shù)特征及發(fā)展現(xiàn)狀