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电驱动系统技术向高密度方向发展

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进击电动高端化:中国车企胜算几何?

随着市场的发展,电机电控行业受到高度重视,高密度驱动电机和电机控制器技术得以迅速发展。

一、驱动电机行业产业链

电机产品的广泛应用推动了上下游产业链的快速发展,相关产业发展进一步为电机行业提供广阔的市场空间,促进整个电机行业的有序发展。

 

二、我国驱动电机及系统产业配套特点

驱动电机作为的核心关键部件,在我国“三纵三横”的研发布局和多年国家科技项目的支持下,我国新能源汽车驱动电机系统技术和产业伴随着国家新能源汽车同步快速发展。

1.汽车主要配套供应商分布特点:自主驱动电机始终占据绝对份额,仅有极少数几个乘用车车型采用外资企业提供的驱动电机系统;已经形成了从驱动电机、电机控制器、变速器、电驱动总成、主要关键材料和关键器件的完整产业链,并全部实现了国产化。

2.驱动电机配套总体情况:我国自主配套驱动电机、电机控制器和电驱动总成的比例达到95%以上;产业规模看,我国汽车公告中驱动电机和电机控制器生产企业达到200余家,前20位生产企业的驱动电机和电机控制器产品占总量的比例达到70%以上;特别是在新能源公交客车、纯电动卡车和纯电动物流车应用领域,几乎全部由本土供应商配套。

三、驱动电机及系统技术需求方向

随着新能源汽车的大批量投产,动力系统出现了高度集成化、电机永磁同步化、高功率密度化、减速系统多挡化、冷却系统多样化的趋势,目前驱动电机及系统技术发展特点主要集中于三部分。

一是,高速度、高密度、高效率、低噪音和低成本是新能源驱动电机的重点发展方向。重点方向一:扁导线绕组,可提升转矩和功率密度、效率等;重点方向二:研究延伸至振动噪音和铁磁材料层面,可进一步提升驱动电机的设计精度、工艺制造水平以及产品质量等。

二是,通过集成化设计与多种控制器功能集成,电机控制器集成度和功率密度持续提升。产品层面:采用电力电子集成优化设计技术,进一步提升了电机控制器本体功率密度,从8kW/L提升至12~16kW/L;IGBT芯片双面焊接与模块双面冷却技术、电力电子集成技术是不断提升电机控制器集成度、功率密度和效率的主要技术发展方向。

三是,将驱动电机、电机控制器、减速器一体化集成,提升电驱动总成系统的集成度。优势一:一体化电驱动总成可省去三相交流电缆和接插件,又大幅度提升系统可靠性;优势二:模块化产品可以进一步降低总成体积和重量,通过集成化和精细化的匹配,提升电驱动总成的NVH水平。

四、主要技术突破点

1.高密度驱动电机,扁导线技术发展

华域汽车:为上汽EDU二代电驱动总成和纯平台配套驱动电机采用扁导线,与麦格纳成立合资公司为大众MEB平台配套扁导线感应电机。

精进电动:依托国家重点研发计划专项开发了高速乘用车扁导线电机样机;开发出转矩密度达到20.3Nm/kg的商用车直驱电机。

北京佩特来:应用扁导线技术开发了3500Nm外转子直驱电机。

上海电驱动:将扁导线技术应用于48VBSG电机总成,为上汽通用混合动力汽车配套。

2.高密度电机控制器

上海电驱动、中车时代电气、上海大郡等在高密度电机控制器方面均有所突破。

上海电驱动:联合上海道之,采用芯片双面焊接工艺和电力电子功率组件的直焊互连工艺研制出高密度电机控制器。电机控制器峰值功率125kW,30s功率密度达到17.5kW/L,10s峰值功率密度达到23.1kW/L。

中车时代电气:利用自主IGBT芯片、双面焊接与双面冷却技术以及自主驱动芯片和电力电子集成封装技术,开发出600A/750V双面散热模块及组件产品,基于双核MCU(微处理器)芯片开发出功率密度达到20kW/L以上的电机控制器。

上海大郡:联合上海道之采用双面焊接模块与双面水冷结构,通过功率组件的模块化组合,开发出高密度电机控制器,输入功率达到260kW,功率密度达到23.5kW/L。

五、我国驱动电机系统技术差距及技术发展趋势

从国内外新能源汽车驱动电机系统技术发展趋势看,集成化、模块化、高效化和数字智能化是重要发展方向,技术创新是新的突破点。

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