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有关电机和电驱动的一些事情

汽车电子 | 发布时间:2018-12-04 | 人气: | #评论# | 本文关键字:永磁电机,新能源汽车
摘要:首先还是把目前国内外的一些格局写一下,然后重点谈一下在纯电动汽车平台下的电驱动桥,这种把电机、逆变器和减速器集成化的产品,是国外原有做动力总成系统公司的共识,也是往电动

首先还是把目前国内外的一些格局写一下,然后重点谈一下在纯电动汽车平台下的电驱动桥,这种把电机、逆变器和减速器集成化的产品,是国外原有做动力总成系统公司的共识,也是往电动汽车这个市场所打出来的解决方案。

电动汽车的产业链往后就是分为电池系统、电驱系统和软件,在这里面能活下来的供应商并没有那么多,还有整车企业要深度参与设计、验证和制造等环节。

在中国的电动汽车快速发展的条件下,市场进化的速度比我们想象的还是残酷些,中国的电机和电控供应商已经感受到了单个部件的盈利无法支撑公司的持续发展,都要进入总成开发的领域。

新能源汽车里驱动电机主要有交流异步电机和永磁同步电机,永磁同步电机由于我们国家的资源的关系,是目前我们国家发展新能源汽车的很大的优势。通过环保整治,国储招标,稀土一方面在供给工业需求一方面也成为我们国家的战略资源,在新能源汽车的发展是一个关键点。

全球稀土资源储量结构和开采结构

图1 全球稀土资源储量结构和开采结构

永磁电机具有更大调速范围, 功率密度、扭矩密度具有较大优势下可做到更小的体积和自重等,如下图所示基本上是完全主流的选择。

中国新能源汽车电机的类型分布

图2 中国新能源汽车电机的类型分布

根据中国的实际情况应用领域的不同,我们一般可分为:

A00及A0(低性能)级:这个细分领域一般从100V左右或者300V左右的功率较低的电机和电驱系统,这是从非车用的系统演变和进化而来的,基于低成本的设计;

A0(高性能)级A级:这是我们一般意义上了解的驱动系统,基于车载环境开发;

B级以上的动力性:这是围绕商务和公共领域里面开发的驱动系统,往往功率比较高。

PHEV电机和驱动:在这个细分领域,前置的电机和电控往往需要和混动机构进行设计;后置的电机和电驱是按后面的电轴的概念设计的。

目前来说综合来算装机量的话,10月份以比亚迪和北汽的量是跑在最前面的,这也客观反映出来,未来电机和电控的竞争就是在乘用车领域。在这个领域里面,比亚迪、华域汽车和蔚然动力都是车企直属部队。第三方的零部件企业就要想办法了。

大地和电气:主要的配套客户包括东风汽车、华泰汽车、奇瑞汽车、力帆乘用车、五洲龙汽车、江铃汽车、海马汽车、一汽海马、长安汽车等;

精进电动:主要客户配套长城、吉利、广汽和一汽等车企;

方正电机:上汽通用五菱、江西昌河、东风汽车、河北御捷;

在这个领域的生存空间并不容易,主要还是电机还是基于成本定价,目前市场发展到现在,在设计和制造的差异性并没有形成足够的溢价,特别是以A00和A0(低端)这个市场,就是纯粹的价格战。

2018年10月国内电机装机量TOP10企业

图3 2018年10月国内电机装机量TOP10企业

随着整车企业在电驱动和电池领域开始切入,实现自主的设计,第三方电机和驱动企业的生存空间确实并不大啊,核心问题还是一点,国内有太多的公司,而国外相对竞争的边界比较清楚,每家都是服输的,我们营商环境来说,资源都是有限的。

而对于永磁电机而言,想要从材料角度考虑成本控制,只能考虑降低单车驱动系统的金属用量,实现驱动电机轻量化以提高功率密度。

降低驱动系统金属用量的方法包括采用非金属的耐磨性材料替代金属结构件,通过优化极槽比、齿槽比和定子轭高等降低单机金属用量。这个效果其实不大的,毕竟本身就是白菜价,你怎么降低白菜的BOM成本和优化制造工艺,整个结构成本很难降下来,抢市场的事情现在很难做。

还有一条路就是往集成化方向考虑,和国外企业做同样的集成化的电驱动桥(电轴)。

永磁同步电机各部分的成本示意图

图1 永磁同步电机各部分的成本示意图

其实国内外的整车企业觉得现阶段,如果仅仅把传统燃油车转换成电动汽车转化的结果并不理想,这使得面向电动汽车注入更多的资源以后,车企也希望以一个新的形式来合作。因此各个有能力的国外零部件企业也纷纷把基于纯电动汽车的考虑来做的点驱动桥放在了台面上。

电动汽车专有平台

图2 电动汽车专有平台

电驱动桥: 在行业对产品体积、重量、成本降低的要求下, 电机、电控功能集成化是行业确定性发展趋势。电驱动桥指“电机+电控+减速器”或相类似的电机电控与其他部件的集成产品。

基于大众MEB平台下,调动了大量零部件的资源,博世、 博格华纳、采埃孚、吉凯恩、麦格纳等都不得不去围绕这个产品需求投入资源形成低成本和有竞争力的高质量产品。在500百万甚至前几天大众领导弄出个5000万级别的天文数字下,都得想象怎么优化。

这种电驱动桥 eAxle, 通过把电机、电控、减速器集成,主要减少体积和重量,把驱动母线代替了高压线束,降低了成本,降低了热管理和电压降的损耗、提升了效能。而且这个价格还是往1000欧元甚至更低的方向在走,与现在的驱动系统的成本结构来比的话,这个挑战还是非常非常大的。

实际上,48V系统虽然是基于混合动力考虑的,几个国外的企业也想着把48V的技术与我们现在的100V左右的A00级别的车辆低成本驱动系统进行竞争。

备注:我们要辨证的来看,这么高的平台规划数字,实际上很难找到完全的市场消化,所有我们已知的信息,指不定也是一种战略威慑,我们可以往成本和集成方向努力,信心还是要有的。

高举高打的产能规划对于驱动轴的价格控制相比现在还是有很大的优势的

图3 高举高打的产能规划对于驱动轴的价格控制相比现在还是有很大的优势的

特斯拉这块做的还是很早的,在最新一代Model3的驱动方案里面,总共有24颗SICMOS组成三相桥臂,每个桥臂由4颗SIC MOS并联组成;靠近电容的为接母线正的一排SIC MOS,另外一边的为接母线负的一排SIC MOS;MOS管和电容和输出三相铜排,均采用激光焊来连接,节省空间。

特斯拉的电驱动

图4 特斯拉的电驱动

从这个意义上来说,从单纯的电机的一个部件,到系统级别的采购,未来要么零部件企业自己把三合一的成本做下来,要么为国内的整车企业供应继续以附加值较低的方式加工,由整车企业来完成设计、制造。

电机这一项,国内的企业很早就碰到天花板了,也是这几年的繁荣,使得并购和整合没有完全展开下去,按照2018年的形式,完全以驱动电机为业务的企业真需要考虑以后怎么弄。

我个人的看法,这里面形成稳定的两家就不错了,因为国内有想法的车企必然是要自己来做的,对于独立的电机企业而言,这样的核心系统和驾驶者体验直接相关又很难打入国外的配套体系,说实话做电机比电池还危险。


责任编辑:电机和电驱动

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