日前,中国汽车工业协会对外发布了3月份新能源汽车销量。数据显示,3月新能源汽车产销分别达到1.43万辆和1.41万辆,同比分别增长2.8倍和3倍。第一季度,新能源汽车产销量分别达到2.72万辆和2.65万辆,同比分别增长2.9倍和2.8倍。
单纯从数据上看,一季度新能源汽车的产销量已经接近2013年全年成绩。有专家预测,2015年我国新能源汽车产销量有望达到15万-20万辆。然而,不少业内人士对此表示担忧,认为我国新能源汽车市场主要是受利好政策刺激而虚高,该产业距离真正的市场化仍面临着诸多制约,尤其是关键技术的突破,是亟需解决的一大瓶颈。
今年1月,科技部发布了《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》,计划在现有技术基础之上,到2020年,建立起完善的电动汽车动力系统科技体系和产业链,为2020年实现新能源汽车保有量达到500万辆提供技术支撑。方案的具体目标还显示,驱动电机技术水平保持国际先进,电机驱动控制器比功率2020年比2014年提高一倍。
驱动电机产业面临多项技术挑战
近日,业内专家就新能源汽车驱动电机的特点、产业现状及未来发展趋势进行了探讨。大洋电机新动力科技有限公司软件研究所所长邴黎明表示,目前,我国新能源驱动电机产业面临多项技术挑战。
驱动电机作为新能源汽车的三大核心部件之一,相比传统工业电机,无疑有着更高的技术要求。邴黎明认为,新能源汽车驱动电机面临以下技术要求:
其一,鉴于整车布置空间有限,尤其是乘用车,因此,对于电机系统的尺寸要求严格,即结构紧凑、尺寸小、功率密度高及转矩密度高。
其二,由于整车上电池容量有限,因此提高整车电机系统效率是提升续航里程的另一重要途径。而提高整车电机系统效率需满足三大技术要求:效率高、高效区广、重量轻。
其三,低噪音与低振动是新能源汽车电机的重要指标之一。而电机的结构、安装位置及其他零部件的安装等都会对整车振动产生影响。
其四,电磁兼容也是电机系统中的一大技术挑战。
最后,邴黎明表示,发动机舱的高温、整车的振动、电池电压剧烈的波动等都对新能源汽车的可靠性提出了更高的要求,而可靠性正是国内外电机技术的主要差距所在。
邴黎明表示,要提高电机系统的性能,需要从多层面、多领域来优化。其中主要包括:从前期的设计阶段的电机振动和噪声仿真,系统热能管理及热性能仿真,系统控制策略仿真,电机本体与驱动电路耦合电磁仿真,电机概念设计与结构仿真以及电机结构机械性能分析等步骤。
最合适的新能源汽车电机类型:永磁同步电机
当前市场上应用最广泛的新能源汽车电机主要有三类:永磁同步电机、异步电机和开关磁阻电机。其中,永磁同步电机兼备着效率高、高效区宽、转矩密度高、电机尺寸小、重量轻及调速范围宽等众多优点,因此,丰田、本田、一汽、东风、长安及奇瑞等厂商,均在其新能源汽车中采用了永磁电机方案。另外,近几年来,随着电子电力技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机也得到了迅速推广,因此,业内普遍认为永磁同步电机是最合适新能源汽车的电机类型。
发展趋势:电机永磁化、控制系统数字化、系统集成化
邴黎明认为,未来,我国新能源汽车驱动电机系统,将朝着电机永磁化、控制系统数字化和系统集成化方向发展。
基于永磁同步电机效率高、高效区宽、转矩密度高、重量轻、调速范围宽等优点,未来电机永磁化是必然趋势之一。据了解,目前在混合动力轿车中采用的基本都是永磁同步电机,丰田普锐斯采用的永磁同步电机功率已达到了50kW。
控制系统数字化包含了硬件与软件两方面。硬件即高速、高集成度、低成本的专用芯片,这将使电机驱动的电路更为小型化、集成化;软件则体现在电机控制方面,电机控制算法未来的发展方向,将着重在高性能的转矩转速控制与和在线辨识上。
电机驱动系统集成化包括两个方面:机电集成与电力电子器件的集成。通过机电集成可有利于减小整个系统的重量和体积,有效降低系统制造成本。电力电子器件的集成主要包括ISG控制器、驱动电机控制器以及DC-DC的集成。这种集成方法,可解决不同工艺电路之间的组合和高压隔离等问题,从而改进散热设计,有效地减少电力电子器件的体积及重量。
目前,我国的驱动电机行业处于产业化起步阶段,其技术水平有待提高,产品品质有待升级,行业标准有待完善。业内人士表示,搭载我国新能源汽车产业的发展快车,凭借我国在稀土材料、电机和电力电子制造等方面的优势,未来,新能源汽车驱动电机产业必将驶入“快车道”。