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新能源汽車用新型電機系統的研究現狀

發布時間: 2022-05-06 23:42:01

1. 淺析電動機在新能源汽車上的發展與方向。

5KW低速電動汽車增程器

選電動四輪車主要對比下其主要性能,電池容量,續航里程,最大時速,硬體設施以及安全性等等,不同品牌也是需要看具體是哪個型號的才有對比性,直接品牌對品牌就看哪家企業做的大了。還有就是根據自己的經濟實力和實際使用需求來綜合考慮,總體來說還是大品牌的性價比會更高。

由於低速電動四輪車的續航里程還是比較有限的,不能完全滿足大眾的日常出行需求,如果想要增加其續航里程,可以裝上一台增程器,以此來增加其續航里程,增加其活動范圍,滿足大眾日常出行需求,實現出行往返自如,不再因半途沒電而舉步維艱。

增程器在電量是滿格的時候不推薦啟動,一般建議在電量只有30%-40%的時候啟動是最佳的。滿電量的時候啟動是沒有什麼特別好的效果的,為了環境友好,建議在需要的時候啟動增程器,電池污染比廢氣污染更嚴重,保護電池就是保護環境。不建議在電池沒有一點電的情況下使用,增程器啟動的時候是電啟動,在電池一點電都沒有的時候啟動可能會打不著火。

2. 新能源汽車是大勢所趨,新能源汽車行業的現狀和未來是什麼

汽車的電動化趨勢給傳統汽車帶來的改變是革命性的。傳統汽車的動力傳遞路線非常復雜,發動機、離合器、變速器、自動變速器、驅動橋,目前,像德國、法國等國家已經明確公布了停止銷售燃油車的時間表,中國目前來說還沒有計劃啟動,在國家政策的引導下,新能源汽車的研發和產業化出現了前所未有的高潮。而伴隨著我國新能源汽車的快速發展不過發動機從2.0T降到1.5T驍雲,輪轂從22寸降到20寸,輪胎從馬牌性能胎變成其它輪胎,剎車卡鉗也從跑車卡鉗變成普通卡鉗

3. 新能源汽車產業現狀及其發展

隨著社會經濟的快速發展,我國城鎮化率逐步提高,城市人口日漸增多,人們也更加註重生活的質量,對出行便利性的要求提高,且隨著環保意識的增強,對綠色出行也有了新的要求,在此背景下新能源汽車應運而生。

結合環保的需求,我國政府高度重視新能源汽車的發展,在我國「十四五」規劃中明確提到聚焦新能源汽車等戰略性新興產業、在氫能等產業組織實施未來產業孵化與加速計劃等。

在《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》中明確了新能源汽車在2025和2035年的發展目標。在政策的推動下,我國本土汽車整車製造企業比亞迪、吉利、江淮等企業都開始了針對新能源汽車的研發和製造做出了部署。

新能源汽車產業產業鏈全景梳理:新能源汽車製造成為重要的一環

新能源汽車上游主要為原材料,包括電解液、正極材料、負極材料、隔膜等,這些材料經過加工製成新能源汽車所需的零部件,如:電池、電控、電機等。

對於新能源全車而言,電池、電控、電機等零部件相當於傳統燃油汽車的發動機,對於新能源汽車猶如心臟般的存在,電池、電控和電機技術的發展關繫到新能源汽車的續航歷程,動力系統等關鍵指標。

新能源汽車行業產業鏈的下游主要為新能源汽車的整車製造,是新能源產業鏈中最重要的一環,目前在我國新能源汽車市場主要包括純電動新能源汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車等。

—— 以上數據參考前瞻產業研究院《中國新能源汽車行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》

4. 新能源汽車電機

永磁交流電動機需要將位置信號傳給電機控制器,以便實現閉環控制。以前用光學編碼器,現在用旋轉變壓器。旋轉變壓器是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的信號元件。以上回答希望對你有用。

5. 新能源汽車永磁同步電機的發展史,究竟是怎樣的

電動汽車具有低雜訊、零排放、高效率、節能、能源多樣化和綜合利用等明顯優勢,成為各國發展的主流。隨著永磁材料性能的提高和成本的降低,永磁同步電機(PMSM)以其高效率、高功率因數和高功率密度的優勢成為電動汽車驅動系統中的主流電機之一。



電動汽車在美國的發展比日本晚。在美國,感應電機的設計和控制策略已經成熟,因此感應電機是電動汽車的主要驅動電機。而美國也對永磁同步電機進行了研究,成果突出。詹姆士開發的永磁同步電機。歌迪和凱文。SatCon公司的LeRowR.E採用定子雙繞組技術,不僅擴大了電機的轉速范圍,而且有效利用了逆變器的電壓,繞組電流小,電機效率高。表4顯示了美國SatCon公司開發的電機在不同速度和功率下的效率特性。

6. 目前世界各國的新能源汽車發展現狀和趨勢是怎樣的

一、發展新能源汽車已經成為世界各國的共識
國研網:目前世界各主要國家的新能源汽車發展現狀和趨勢是怎樣的?
王曉明:目前,全球能源和環境系統面臨巨大的挑戰,汽車作為石油消耗和二氧化碳排放的大戶,需要進行革命性的變革。目前全球新能源汽車發展已經形成了共識,從長期來看,包括純電動、燃料電池技術在內的純電驅動將是新能源汽車的主要技術方向,在短期內,油電混合、插電式混合動力將是重要的過渡路線。目前來看,全球新能源汽車的發展還面臨著一些共同的難題,例如關鍵技術的突破、汽車工業的轉型、基礎設施的建設以及消費者的接受度等。
具體到各國,應該說,引領新能源汽車發展的主要還是美國、日本以及歐洲的一些國家,這些國家起步比我國要早很多,它們的發展也各有側重。
美國長期側重降低石油依賴、確保新能源安全的戰略,將發展新能源汽車作為交通領域實現根本上擺脫石油依賴的重要措施,並以法律法規的形式確定了新能源汽車的戰略地位。早在柯林頓時期,美國就提出了以提高燃油經濟性為目標的計劃,混合動力是當時主要的技術解決方案。到了布希時期,變為追求零排放和零石油依賴,技術解決方案主要是氫燃料電池汽車,後來還有一個計劃,想用十年的時間實現20%的石油替代和節約,主要措施是生物質燃料。國際金融危機以後,奧巴馬政府將大力發展電動汽車作為實施新能源戰略的重要內容,提出了總額40億美元的動力電池以及電動汽車研發和產業化的計劃,產品上,選擇了以插電式混合動力電動車為重點。
日本長期堅持確保能源安全和提高產業競爭力的雙重戰略,通過制訂國家目標引導新能源汽車產業的發展,同時高度重視技術創新。2006年,日本提出了新的國家能源戰略,目標是到2030年交通領域對石油的依賴從100%降到80%,為了配合這個新能源戰略的實施,提出了下一代汽車燃料計劃,明確提出改善和提高汽車燃油經濟性標准,推進生物質燃料的應用,促進電動汽車和燃料電池汽車的應用等。近期,日本又將大力發展電動汽車作為低碳革命的重要內容,並且計劃到2020年普及以電動汽車為主體的下一代汽車。目前,日本正全面發展三類電動汽車,其混合動力全球銷量第一;在純電驅動方面,規劃和產業化推進步伐也是最快的;另外,日本燃料電池產品的研發和產業化推進也優於其他國家。
相對於美國和日本,歐洲更加側重於溫室氣體減排戰略。滿足日益嚴格的二氧化碳排放限制要求已經成為歐洲對新能源汽車發展的主要驅動力。歐洲的新能源汽車發展在早期主要以生物質燃料、天然氣以及氫燃料為主,本世紀初曾經提出到2020年23%的石油替代目標。近期,歐洲則對電動汽車給予高度關注。例如德國2009年下半年發布電動汽車計劃,高度重視純電驅動的電動汽車發展,以純電為重點,分別提出了2012年、2016年、2020年的產業化和市場化目標。
二、我國發展節能與新能源汽車有較好的基礎
國研網:我國發展節能與新能源汽車的背景是怎樣的?
王曉明:我國發展新能源汽車,是應對節能減排重大挑戰的需要,同時也是汽車產業跨越式發展和提升國際競爭力的需要。歐美日這些國家,都把新能源汽車作為戰略制高點來考慮,國家投入力量加強產業的發展。我國傳統汽車領域和國外相比還比較落後,但在新能源汽車方面,我們和發達國家是站在同一個起跑線上,說法較多的是「彎道超車」,我們有機會在新能源汽車領域與西方發達國家在一個平衡的層面上創新。我國汽車工業以純電驅動作為技術轉型的主要戰略方向,重點突破電池、電機和電控技術,推進純電動汽車、插電式混合動力汽車產業化,實現汽車工業跨越式發展。近期以混合動力汽車為重點,大力推廣普及節能汽車,逐步提高我國汽車燃油經濟性水平。「十二五」期間我國將大力發展節能汽車,中度、重度混合動力乘用車保有量計劃超過100萬輛,但是占總體汽車保有量的比重還是小的。2020年,純電動汽車和插電式混合動力汽車實現產業化,市場保有量有望超過500萬輛。
從2001年開始,我國「863」項目共投入20億元研發經費,形成了以純電動、油電混合動力、燃料電池三條技術路線為「三縱」,以動力蓄電池、驅動電機、動力總成控制系統三種共性技術為「三橫」的電動汽車研發格局。共計有200多家整車及零部件企業、高校和科研院所,以及3000多名科技人員直接參加了電動汽車專項研發。到目前為止,共有160多款各類電動汽車進入了我國汽車產品公告,建成30多個電動汽車國家重點實驗室等國家級別的技術創新平台,制定電動汽車相關標准40多項。
我國發展節能與新能源汽車有較好的基礎。首先,我國是僅次於日本、韓國的全球第三大鋰電池生產國,佔全球約25%的市場份額。雖然目前來看,產品還多用於手機、電動工具、電動自行車等領域,但產業規模龐大、產業鏈基礎較好、生產工藝共性點多,具備大規模發展汽車用動力電池的條件。另外,我國也是鋰資源儲量大國,鋰離子動力電池生產已經形成了一個比較完整的產業鏈。經過近些年的發展,我國動力電池的主要性能明顯進步,初步具備了產業化的能力。第二,在車用驅動電機方面,我國電機產業規模位居全球首位,產品量大、面廣。我國又是工業電機的生產大國,在電機生產方面有較強的技術基礎。目前,我國電動汽車整車已經進入規模化應用階段,包括動力性、經濟性、續駛里程、雜訊等指標已經達到國際水平,前期是城市公交,現在乘用車產品也越來越多,比如比亞迪(002594)、鄭州日產、奇瑞、長安等都有混合動力性汽車生產上市。
近幾年,我國陸續出台了節能與新能源汽車示範推廣以及私人消費補貼的相關政策,並在不斷擴大試點的范圍。在政策的支持下,我國新能源汽車消費市場開始啟動,電動汽車基礎設施建設也得到了初步發展,部分城市已經形成了網路雛形。隨著2009年「十城千輛」工程的實施,電動汽車能源供給基礎設施的潛在機會開始受到重視,國家電網公司、南方電網公司、普天海油公司等能源企業,圍繞國家新能源汽車發展戰略,強勢介入充電基礎設施建設,各示範城市和社會各界也積極響應。截至2010年年底,已經建設各種類型充電站大約100座,充電樁300多個。
三、發展新能源汽車需標准先行私人消費大規模啟動尚需時日
國研網:目前新能源汽車相關標準的制定情況如何?私人消費開展的情況又是怎樣的?
王曉明:新能源汽車的標准體系建設是一個大問題,國家標准委目前正在制定新能源汽車的相關標准。新能源汽車驅動方式、驅動結構、電源結構的變化,充電設施、充電站的變化,都需要制定新的標准來規范。有了標准之後,產業的發展才有依據,否則,不同企業制定不同的標准,導致介面不統一,會造成社會資源的重大浪費。現在據我了解,新能源汽車充電的介面標准已經有了,充電設施也有了一些初步的標准。當然,標準的制定本身是一個不斷完善的過程,需要新能源汽車大量的生產和使用,在這個過程中不斷的完善和更新。有一種說法,叫「標准先行」,用標准來引導企業,但這在實際執行過程中很難做到,有些存在的問題沒有通過大規模的使用是反映不出來的,也就很難把這些問題吸收到標準的調整之中。國外也是如此,有關新能源汽車的相關標准都在制定和完善之中。
新能源汽車的私人消費是業界普遍關心的一個問題。現在新能源汽車真正的走入家庭,還存在幾個方面瓶頸的制約。第一個瓶頸是,受動力電池本身能量密度的影響,新能源汽車充一次電行駛的里程較短。比如輕型車目前大約是120-160公里左右,對於消費者來說,在城市內短距離行駛尚可以接受,長距離就很難滿足他們的需求。另外,新能源汽車受電池成本過高的影響,整體的價格競爭優勢還不明顯。新能源汽車的優勢在於,行駛同樣的距離,其使用電能的成本要比傳統內燃機動力汽車使用油的成本要低,但是新能源汽車的購置成本較高,而且比傳統汽車要高很多,目前政府要靠補貼才能使新能源汽車的購置成本看起來有競爭力。這也是消費者考慮比較多的一個方面。另外從充電的基礎設施來說,家庭的慢充,要對車庫和停車場進行改造,目前很多家用的車庫和停車場還沒有這樣的設施,改造也需要花費一定的成本。另外公共場合的快充設施目前還沒有到位,所以從充電的便利性來看,也是消費者的一個顧慮。最後一個制約是,新能源汽車的駕駛感覺和體驗與傳統汽車還存在差距。消費者買車,一定會首先從使用的因素、成本的因素全都考慮過之後,再從舒適性、駕駛體驗等方面與傳統汽車做一個比較,看是不是有優勢。現階段真正面世的高混、插電式混合動力汽車和純電動汽車並不多,因此在這些方面的消費者體驗還沒有真正建立起來,造成消費者在購買這些汽車的時候,心裡會打個問號,從一定程度上也影響了消費者對新能源汽車的選擇。我個人認為,廠家對這些問題也有比較清醒的認識,所以現在把新能源汽車的發展也分成了幾個階段:近期看私家車、乘用車還是以混合動力為主,逐漸從輕混向中混、高混,中間加電機驅動發展,最後再發展到純電動汽車。具體到市場來看,還是放到城市公交等領域。例如比亞迪現在把重點就放到了大巴、公交等領域,因為這些車型行駛路線比較固定,充電問題比較好解決,另一方面,在公交領域政府的補貼力度也較大,這部分車型在政府政策的推動下已經形成了市場。但是私人汽車方面,大規模的啟動還需要一定的時間,不是短期內可以實現的。
新能源汽車從國家的角度已經列入到七大戰略性新興產業,從發展的戰略上已經明確了,具體的支持政策也正在陸續出台,力度上也越來越大,除了新能源汽車的購買補貼外,以後地方政府還會陸續出台一些優惠政策,例如購置稅優惠,停車收費優惠,還將會提供一些行駛上的便利,比如傳統汽車的限行,對新能源汽車是沒有的。所有這些措施,都是為了努力營造一個新能源汽車使用的良好環境和氛圍,引導消費者來加深認識,主動購買。從未來的趨勢來看,選擇新能源汽車的消費者會越來越多,因為不論從技術、成本還是駕駛體驗方面,都會越來越好。
四、新能源汽車發展要與能源結構調整相結合
國研網:目前來看,新能源汽車的節能和減排效果怎樣?
王曉明:新能源汽車的節能、二氧化碳減排效果不能僅從新能源汽車本身使用的環節來看,還得看上游能源的結構,也就是說要從新能源汽車的全生命周期來考慮。我們也做過測算,分成幾種不同的技術路線來考慮,相對於傳統的汽油車,在中國現有的能源結構下,純電動汽車節能是有效果的,要好於傳統的內燃機汽車,但在減排方面,二氧化碳排放目前還略高於內燃機汽車。為什麼在這種情況下,我們還是在積極發展純電動汽車?原因就是上游的能源結構趨勢是可變的,比如我國就在逐步提高清潔能源、低碳能源的比重,核電、風能、太陽能、水電的比重越高,電動汽車全生命周期的節能減排效果就會越好,即使依靠現在火電為主的能源結構,如果未來採用IGCC、超超臨界等發電技術之後,發電效率大概能夠提高40%,下游用電來驅動的新能源汽車,它的減排效果就能好於傳統的內燃機汽車。總結起來就是兩個方面,一方面傳統的火力發電技術還在進步,另一方面從結構上看,我國的一次能源結構也在進一步改善,風電、太陽能等新能源的比重會越來越高,一次能源向電能轉換過程中二氧化碳的排放也會逐步減少,這樣,新能源汽車的減排效果會逐漸地體現出來。
針對節能減排效果來說,根據我們的研究結果,著眼於長期應該將電動汽車作為汽車產業發展的主要方向。無論是提升傳統汽車的燃油經濟性,還是大規模普及混合動力汽車與其他類型的節能汽車,所能夠帶來的耗油和排放減少最終都將遇到瓶頸制約。因此從長遠來看,純電動汽車才是汽車工業未來的發展方向。然而,純電動汽車對於技術的要求也最高,普及起來比混合動力汽車困難得多,短期內尚不具備全面推廣的條件。因此,至少在未來二三十年中,混合動力汽車仍將會是汽車工業走向低碳之路的重要過渡。
國研網:新能源汽車大規模推廣以後,會不會對電網造成更大的壓力?
王曉明:新能源汽車的發展從社會上來說是一個系統工程,不僅僅是驅動方式的改變,同時對能源基礎設施、能源結構的調整也有它的需求。從能源,尤其是電網來說,現在發展智能電網也是一個方向,全球各個國家,包括中國,都在大力推進。智能電網很重要的一個方面就是適應了新能源以及新能源汽車發展趨勢的變化。新能源汽車有充電的需求,但是可以利用峰谷的方式充電。比如家庭用的新能源汽車,可以在夜間採用慢充的方式,用7到8個小時完成充電,這個時間正好是電網負荷比較低的時候,這種方式本身可以起到調峰的作用,利用峰谷電來完成新能源汽車的充電對整個電網的穩定是有好處的。另外,新能源汽車可以加強對電網分布式的利用,比如在一個區域,一個局部的城市或者一個社區使用新能源汽車,就形成了一個分布式的儲能系統。新能源汽車的電池起到儲能的作用,每輛車都是一個小的儲能單位,整個車輛匯總起來,就變成一個儲能系統,這個儲能系統和電網配合就能實現一些功能上的互補。就目前的情況和未來的發展趨勢來看,新能源汽車對電網運行不會造成大的沖擊。
五、小型低速電動車發展尚存在爭議
國研網:目前我國的一些地方,小型低速電動車發展很快,能否為我們介紹一下這方面的情況?
王曉明:在山東等一些地方,正在發展一些小型低速電動車,實際應該稱之為小型低速低成本電動車,這些車型之所以發展的快,不是因為小型和低速,而是因為它的低成本,消費者的門檻比較低。低成本的主要原因還是因為使用一些傳統上低成本的鉛酸電池,另外整車的設計、製造方面犧牲了一些舒適性、安全性。從小型低速電動車的發展上來說,行業內的爭論比較多。有專家認為,小型低速電動車在新能源汽車市場化的方面提供了一個很好的切入點,基於現有平台的這些電動汽車,價格都比較高,主要是電池的價格比較高,市場接受起來還比較困難。而小型低速電動車由於大多是在一些中小城市、城鄉結合部來使用,很多購買者是第一次購買,沒有傳統汽車做一個參照和比較,另外由於電費較低造成使用成本較低,加上購置成本也比較低,因此接受度比較高,市場就形成了,以後可以通過電池的不斷改進,車輛整體設計的不斷改進提高整車的技術水平。這是一種觀點,認為不能否定小型低速電動車的發展,而是要引導它的發展,不斷地進行技術升級。另一種觀點認為,這種小型低速電動車,與國家鼓勵發展的戰略性新興產業方向不一致。戰略性新興產業有兩個判斷的重要前提條件,其中一個非常重要的就是重大的技術創新,具體到新能源汽車領域,主要是圍繞動力電池、電機、電控方向的技術創新,而小型低速電動車很難說是重大的技術創新。第三種觀點認為,要分開來看,國家鼓勵的戰略性新興產業,不一定要把小型低速電動車納入到裡面,而小型低速電動車的發展現在也不一定要出台政策去限制,而是可以通過一種引導的方式把這兩種路線結合起來是最好的。

7. 新能源汽車目前電動機存在的問題有哪些新能源汽車目前電動機存在的問題有哪些

全球驅動電機市場趨勢
根據估測,隨著全球汽車電動化快速推進,新能源汽車電機系統市場將隨之快速擴張,市場規模有望從2015年的$23億增長到2030年的$318億。
新能源汽車電機系統主要包括電動機和逆變器兩部分,雖然同其他大部分汽車零部件一樣,這兩部分部件長期都面臨降價壓力,但是由於新能源汽車總量的上升,行業總體還是具備較大上升空間。我們預期到2030年市場規模年均增速將在18%-20%左右。
系統單價方面,電機系統整體往高功率方向發展的同時也帶來了裝配價格的提升。
根據估測,在中性假設條件下,2030年電動車銷量將達到2000萬台,約占當年乘用車總銷量的16%-18%。然而,如果放到樂觀情景下,即電池價格大幅下滑,且環保政策更加嚴厲的條件下,電動車銷量增長的速度有可能大幅上升,我們預期在樂觀情況下新能源汽車年銷總量有可能達到3000萬台的水平,約占當年汽車銷量的25%-27%。
預計單電機混動車的功率需求大約在30kw左右(平均價格約$200-$300),雙電機插電混功率約為50-100kw(平均價格$800-$1000),純電動車的電機功率約為200kw(平均價格$1000-$1500)。

電動機市場情況
我們預計到2030年電動機(不包括逆變器)的銷量年均增速將達到18%,到2030年行業整體銷量達到$195億,相較2015年$12億的水平擴展近17倍。
預期電動機的銷量將從2015年的360萬上升到2030年的4900萬,同時,單車電機數量預計將有所下滑,從1.8下降到1.4,主要是由於單電機的純電動車銷量佔比提升。
但電動機單價方面我們預期將進一步提升,從目前的$350上升至$380,主要是受高價大功率電機的更廣泛應用所拉動。

從市場份額情況看,豐田集團在2016年的數據中遙遙領先(集團主要生產電機的公司包括電裝公司和愛信精機),本田集團位居第二,而同時這兩大集團也都在混動領域占據全球領先地位。之後是比亞迪以及給特斯拉供貨的台灣電機製造商富田電機。
電機行業在長期發展過程中,第三方供應商崛起將是大勢所趨。如果我們觀察當前日本汽車行業產業鏈情況,不難發現占據龍頭地位的前三強(豐田、本田、日產)都傾向於自供電機產品,這除了和日本製造企業的傳統基因相關外,也同行業發展的階段有關。
如果對照一下PC和手機行業的發展史,我們不難發現,這兩個行業在初期都是高度上下游整合生產,無論是PC行業的惠普、蘋果、硅圖公司,還是手機行業的諾基亞、摩托羅拉都在產業鏈中高度整合生產,因為在初期產品更新換代速度較快,需要上游零部件供應商迅速做出反應相互配合,所以整合生產的模式具備較高的性價比;
然而到了行業發展中後期,由於整個市場規模擴充,同時產品更新換代速度不需要像初期那樣快,此時第三方供應商以整個市場為客戶對象的規模效應便體現出來,這也催生了富士康、美光、海力士等一系列第三方供應商的崛起。
新能源汽車電機行業也不例外,從當前時點看,本田已經宣布將與日立合作生產電機。同時日產也在投資者交流會上提到將來可能開始外采電機。
2017年10月,三菱電機宣布將為戴姆勒賓士提供電機和逆變器。隨著第三方電機廠商高效能、低成本產品的普及,電機行業市場份額從主機廠自供向第三方企業轉移是大勢所趨。
目前日本的電機企業已經相繼開始對電動化所帶來的趨勢轉變做出了應對。我們預期電裝和愛信精機將會首先利用他們現有的規模優勢,用較低的成本佔有市場份額,而緊隨其後的電產和明電舍也將迅速跟進。
目前電機行業的平均毛利率在30%左右,而生產規模是決定毛利率高低的主要因素之一。

逆變器行業情況
我們預測逆變器行業也將迎來高速增長,根據估測,逆變器市場銷售收入規模將從2015年的$12億上升至2030年的133億。
從銷量上來看,因為逆變器與電機的比例基本是1:1,所以預計其銷售總量將從2015年的360萬上升到2030年的4900萬。
同時單車配套價格將從$300-$400下降到$200-$300,主要是來自於上量之後的成本規模效應。

與電機領域相似,在逆變器行業豐田集團目前同樣也是居於領先地位。同時豐田集團下屬的電裝集團目前正在大規模擴展其逆變器客戶。在豐田之後,三菱電機也占據相當大的市場份額。

技術演變
從電機的分類來看,主要有直流、交流感應、永磁同步和開關磁阻四種,新能源汽車電機主要用到後三種。
目前,永磁同步由於其較優的性能,是主流的電機類型。交流非同步電機的價格適中,但性能稍差,在美國及中國有部分廠商使用。而開關磁阻電機的主要優勢在於其較低的價格,但同時也存在著雜音和震動的技術問題,如果這些問題能夠解決的話,開關磁阻電機將具備很大的市場。
交流非同步電機:雖然從目前看,交流非同步電機(額定功率在79-85左右)相比永磁同步功率方面不具備優勢,但是其成本較永磁同步電機低出不少。在體積方面,交流非同步電機比永磁同步電機更大,主要是受設計構造的限制。
永磁同步電機:電機內部有包裹永磁體的轉子,整體系統功率較大(在90-92左右),同時體積較小。造價方面較為昂貴,主要由於永磁材料價格較高。目前關於降低永磁體使用的研究正在開展,研究同時也關注提升磁體的輸出效能。永磁電機是當前電動車電機行業中應用最廣泛的電機類型。
開關磁阻電機:開關磁阻電機價格非常具有競爭力,主要由於其轉子中沒有高成本的永磁體,同時其功率適中(額定功率在80-86左右)。由於是利用定子和轉子的拉力來提供動力,過程中導致的震動和噪音是其主要問題。由於電動車電機目前正處在迅速上量的時間段,我們相信需求的提升會加快技術的革新替代。
電機技術提升方向
通過研究過去20年電機的技術演進趨勢,我們發現電機技術還有較大的繼續提升的空間。首先看機芯用鋼的厚度情況。對於定子和轉子來說,其主要是由薄電磁鋼層疊加組成,1997年第一代的豐田普銳斯使用的是0.35mm的鋼層,隨後減到0.3mm,最近2016年降到0.25mm。一般來說,薄鋼層數的提升能夠增加電機效率,同時也對控制電機溫度有幫助。
目前,製造薄鋼是行業的一大技術難題。主要的難點在於控制壓鑄中的回彈,以及鋼片材料的一致性保持。從當前情況來看,旋鍛加工技術由於其成本和生產效率方面的優勢將會越來越成為行業的主流製造方式。
其次,在繞線密度方面,總體上定子中繞線的量是決定電機功率大小的重要因素。而決定繞線量的則主要是在有限空間內銅線可以繞機芯的圈數。技術方面目前插入器的使用由於適合高功率的定子加工,並有逐漸成為行業生產標配的趨勢。
而線圈類型方面,主要有方形和圓形兩種,目前主流廠商使用的是圓形,但是方形技術由於具備較高的空間利用率,正逐漸替代圓形成為行業大方向,而豐田和本田目前已經開始批量採用方形繞線技術。其他廠商這邊,安川電機已經開始研發電子繞線技術,目的是提升控制和效率(馬自達已經開始試用)。
最後,在冷卻系統方面,分電機和逆變器兩部分:電機這塊,由於隨著電機溫度升高永磁電機的磁力會減弱,所以冷卻系統的效率對於電機高功率運行至關重要。

從技術演變趨勢看,主流的冷卻技術已經從風冷、水冷,發展到目前油冷的階段。其主要技術手段是將電機浸入到油冷室中來達到降溫的目的。雖然有專家認為與油的摩擦會降低電機的效率,但是綜合各方面情況,油冷依舊是目前技術條件下最有效的冷卻模式。
逆變器方面,冷卻系統對於逆變器的表現也同樣重要,日產最近聲稱在聆風2017新車型中,依靠提升逆變器冷卻系統,將電機的輸出功率從80kw提升至110kw,而電機其他部分均和上一代相同。
這體現出了逆變器冷卻系統的重要性。雖然碳化硅的使用將會使得電機的抗熱和抗壓性有所提升,但是其較高的成本,其大規模應用的時間點可能很難在短期內到來。

8. 淺析新能源汽車的現狀與發展

新能源汽車行業的分類

新能源汽車,是指採用新型動力系統,完全或者主要依靠新型能源驅動的汽車,包括純電動汽車、插電式混合動力汽車、增程式混合動力汽車和燃料電池汽車等。



——更多數據參考前瞻產業研究院發布的:《中國新能源汽車行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》。

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