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各类新能源电机优劣对比分析

来源:m6米乐在线登录app    发布时间:2024-03-28 11:58:29
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  作为新能源汽车核心三电系统之一的“电机”就好比燃油车的发动机一样,是车辆核心部件,但似乎消费者没太大关注这方面。今天我们给大家聊聊这个核心部件!

  一辆新能源汽车占生产所带来的成本最高的部件是动力电池,约占到30%左右,而电机占到10%。目前国内不少厂商有生产和研发新能源汽车电机,在该领域,国产的技术是比较靠前,比造燃油车的发动机更有优势,而且少了很多技术壁垒的限制,所以国产电机的制造水准不比海外企业差。

  现阶段电机的分类,主要有直流、交流感应、永磁同步和开关磁阻四种,目前,永磁同步由于其较优的性能,是主流的电机类型。交流异步电机的价格适中,但性能稍差,在美国及中国有部分厂商使用。而开关磁阻电机的主要优点是其较低的价格,但同时也存在着杂音和震动的技术问题,如果这样一些问题能够解决的话,开关磁阻电机将具备很大的市场。现阶段适合新能源汽车的驱动电机主要有永磁同步、交流异步和开关磁阻三大类。因其不同特点, 各有应用场合。

  永磁同步电机体积小、质量轻,功率密度大,可靠性高,调速精度高,响应速度快;但上限功率较低,且成本比较高。由于永磁同步电机具有最高的功率密度,其工作效率最高可达97%,能够为车辆输出最大的动力及加速度,因此主要用在对能量体积比要求最高的新能源乘用车上。

  交流异步电机价格低、运行可靠;但其功率密度低、控制复杂、调速范围小是固有限制。价格上的优势使得其在新能源客车中使用的较广泛。开关磁阻电机价格低、电路简单可靠、调速范围宽;但震动、噪声大,控制管理系统复杂,且对直流电源会产生很大的脉冲电流,用于大型客车。

  新能源汽车驱动电机向着:小型轻量化;高效性;更出色的转矩特性;常规使用的寿命长,可靠性高;噪声低;价格低的目标发展。

  交流异步电机主要是以特斯拉为首的美国车企和部分欧洲企业使用。一方面,这与特斯拉最初的技术路径选择有关,根本原因是对于稀土资源匮乏,交流感应电机价格低,而偏大的体积对美式车并无挂碍;另一方面,美国高速路网发达,交流电机的高速区间效率性能上佳。

  特斯拉的早期车型多采用感应异步电机(Roadster等),2019款的海外特斯拉Model 3 在单电机版本上依然搭载了感应异步电机,在双电机版本上则搭载前驱永磁同步电机搭配后驱感应异步电机。2019款国产版的特斯拉Model 3 单电机版本则搭载的是永磁同步电机。现阶段,特斯拉Model 3、Model Y、Model S、Model X 等车型均在单电机版本上搭载永磁同步电机,在双电机版本上搭载永磁同步电机+感应异步电机。新款特斯拉Model S Plaid三电机版本搭载的全部是永磁同步电机。整体看来,特斯拉的驱动电机配置趋势是数量慢慢的变多,性能越来越强,永磁同步电机的渗透率越来越高。

  基于上文中已经详细分析过的永磁同步电机与感应异步电机的性能互补,特斯拉主要的性能版车型中都采用永磁同步电机与感应异步电机搭配的双电机解决方案。特斯拉新款Model S Plaid 版搭载了全部使用永磁同步电机的三电机解决方案,并落地了很多特斯拉在驱动电机上的前沿技术。

  包括中国、日本在内的其他几个国家新能源汽车电机最广泛使用的仍是永磁同步电机。适合本国路况是重要的因素,永磁同步电机在反复启停、加减速时仍能保持较高效率,对高速路网受限的工况是最佳选择。

  日本的丰田、本田、日产等汽车公司大多数都采用永磁同步电机驱动系统,如丰田公司的Prius,本田公司的CIVIC。因为在日本,供应永磁电机使用的稀土磁铁的公司比较多,同时汽车大多以中低速行驶,因此采用加减速时效率较高的永磁同步电动机较为适宜。日本在发展混合动力汽车方面居世界领头羊,其中以丰田普锐斯最为著名。

  我国稀土储量丰富,日本稀土永磁产业有配套基础也是主要的因素。目前,永磁同步电机在我们国家新能源汽车中的使用占比超过90%,而且电机工艺已经接近世界领先水平,因此预计永磁电机将在较长时间内占据中国新能源汽车的电机市场。

  从国内市场上热门车型来看,像比亚迪汉、Model 3/Y、理想one、小鹏P7、蔚来ES6、EC6、埃安Y、LX等等,绝大部分都是采用永磁同步电机。

  有些车型搭载的是前后双电机的,会采用永磁同步与交流异步搭配使用。例如比亚迪一直使用永磁同步电机,并且早在2015款的比亚迪唐新能源上就落地了双电机四驱结构,具有一定的前瞻性和先进性。在纯电平台方面,比亚迪最新的E平台3.0采用了前驱感应异步电机+后驱永磁同步电机的技术方案,二者互补,在日常行驶中以永磁同步电机为主,在加速工况下双电机最大输出。

  总的来说,永磁同步电机对比感应电机,它们各自都有着非常明显的优势。不过,目前纯电动车的续航能力势必是一项及其重要的指标,永磁同步电机的高效率能更好地提高续航能力。而且高耐热性、高磁性能钕铁硼永磁体的成功开发以及电力电子元件的逐步发展和改进,使稀土永磁同步电机的发展加强完善。但就现在的发展的新趋势看,永磁同步电机似乎前景更好。随着新能源汽车驱动技术的加快速度进行发展,许多新结构或新概念电机已经投入研究。其中新型永磁无刷电机是目前最有前景的电机之一,包括混合励磁型、轮毂型、双定子型、记忆型以及磁性齿轮复合型等。此外非晶电机也开始走进新能源汽车领域,作为新一代高性能电机,其自身的优越性必将对新能源汽车产业的发展起到巨大的推动作用。

  目前,国内新能源汽车电机行业大致上可以分为三类:车企、新能源汽车电机企业、传统电机生产厂。

  高工智能汽车研究院多个方面数据显示,2022年中国市场(不含进出口)新能源乘用车搭载驱动电机(包括单电机、双电机、三电机)616.16万台(上险量口径),同比增长81.65%;其中,双电机搭载交付新车92.20万辆,同比增长90.3%,市场占比17.62%,并仍在保持迅速增加态势。

  国内电机市场占有率前五,分别是比亚迪旗下的弗迪动力(28.26%)、特斯拉(12.87%)、方正(5.60%)、日本电产(5.27%)、汇川技术(5.15%)。

  行业专家预测到2025年,新能源汽车电机电控市场规模将突破3000亿元。从电机行业发展的新趋势,国内的新能源车企已重点布局自主研发方向,像北汽、蔚来、比亚迪、吉利都有自己旗下或投资的电机生产厂。也有不少车企选择与电机厂合资生产,像广汽、一汽、北汽与日本电产、大洋电机这些传统电机厂成立合资公司,为车企定制新能源汽车电机及动力系统,虽为合资,但车企是主导方,更具有话语权。

  无论是自主研发,还是合资生产,都会推动国内电机产业的发展和技术的提升。国内市场,比亚迪和特斯拉牢牢占据了第一和第二名,借助自身的技术优势与供应链资源,自主研发生产电机有助于成本的控制以及供应量。按目前新能源汽车产业的发展的新趋势,未来将会慢慢的多车企转向自己研发、生产电机,掌握新能源汽车“三电”核心技术(电池、电机、电控)。

  研究机构SNE Research于3月8日发布统计数据,2024年1月全球除中国市场以外的纯电动汽车动力电池使用量达22.2GWh,同比增长30.1%(含纯电动车、插混车、非插混车等)。 2023年全年,全球除中国市场外EV电池搭载量为319.4GWh。 宁德时代依旧为领导者,除中国市场外电池用量达5.7GWh,增长28.5%,市场占有率25.8%。LG新能源排名第二,达5.4GWh,市场占有率24.4%。松下、三星SDI、SK On位居第三至第五,比亚迪排名第六。 韩国电池企业合计市场占有率为44.7%,同比下降0.1个百分点,但整体电池使用量呈上涨的趋势。韩系电池多用于宝马、奥迪、Rivian、菲亚特、现代、起亚等车型,L

  增长30.1%! /

  MathWorks的Powertrain Blockset可为汽车和工控工程师提供支持

  中国北京 – 2016 年 11 月 15 日 – MathWorks今日发布了一款新产品——Powertrain Blockset,为汽车工程师和控制工程师在动力总成系统建模和仿真方面的工作提供支持。Powertrain Blockset提供了完整的参考应用模型,包括汽油发动机、柴油发动机、混合动力和纯电动动力总成系统;具有完善的零部件模块库,用于仿真发动机系统、变速器总成、驱动电机、动力电池组和相应的控制器。Powertrain Blockset同时还提供了测功机模型,可用于虚拟测试。 Powertrain Blockset提供的标准模型架构,可在整个开发过程中重用。新的工具箱可用于系统模块设计优化分析、零部件选型、控制参数

  根据韩国市场研究机构SNE Research数据,2023年2月全球动力电池装机量42.2GWh,环比增长27.9%,同比增长62.9%。全球动力电池装机量TOP10中仍有6家中国企业,市占率仍占据半壁江山,同比上升9个百分点至62%。2月,宁德时代以14.3GWh的装机量遥遥领先稳居冠军,比亚迪 ...

  又是一年岁末时。回望2019,新旧力量正面交锋,科学技术创新加速格局重构,商业生态发生巨大变革。汽车之家行业频道推出《年终纪事2019》特别策划,深访新闻当事人与现象制造者,探讨影响产业命运的焦点话题,诠释行进中的汽车中国。 本文是动力电池系列的下篇,上篇我们解析了竞争格局及变化(传送门),本文将聚焦动力电池成本走势。按照《汽车产业中长期发展规划》,到2020年,动力电池系统将力争单位体积内的包含的能量达到260Wh/kg、成本降至1元/Wh以下,如今距离2020年仅剩十余天,电池产业达成这一目标了吗?另外,电动车在新四化趋势及全球低碳化/能源问题面前,被寄予PK燃油车性价比的重任;据测算,当动力电池系统成本降至0.65-0.70元/Wh时,电

  (下)——成本 /

  今年即使在疫情期间,奥迪的电动汽车卖得还是很不错的(在挪威 Q1 卖了 3754 台),奥迪预计在 Ingolstadt 的工厂附近建电池系统组装工厂,而且由于供应商得模组供应问题,后续 E-tron 的电池系统组合开始分流,和 PHEV 一样,E-tron 55 的版本接着使用 LG Chem 的软包 390 模组,e-tron 50 quattro(及其 Sportback 电池)则使用三星 SDI 的电池。 在电驱动组合方面,根据《The new full electric drivetrain of the Audi e-tron》一文,分为 APA250、AKA320、APA320 和 ATA250 四个前后驱的组合

  和驱动系统完美组合 /

  相关研究显示,目前我们国家新能源汽车产业总体上对安全性认识不足,全链条中安全交互机制没形成,导致了电动汽车安全事故频发,对消费的人感观和产业高质量发展都造成了负面影响。对此,汽车传感器供应商森萨塔科技日前推出了高可靠、长寿命的动力电池热失控智能监测方案,可对电池实现7×24小时监测并进行异常诊断。 2019年1月10日,工信部正式将《电动汽车用动力蓄电池安全要求》等三项强制性国家标准公示报批,即将成为2020年后新能源汽车产品报批准入的基础要求。其中,对于电池热失控监测和报警提出了新的要求:电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5分钟,应提供一个热事件报警信号(服务于整车热事件报警,提醒乘员疏散)。

  热失控智能监测方案,让汽车更安全 /

  10月19日,工信部发布的《关于逐步加强 新能源汽车 安全体系建设的指导意见》(征求意见稿)明确,要提高动力电池安全水平,明确动力电池使用安全边界,提高动力电池在碰撞、振动、挤压、充放电异常等状态下的安全防护能力。 建立隐患车辆排查机制,对于存在批次性安全问题的车型,应立即主动召回;车辆发生起火燃烧、涉嫌失控等安全事故时,应按照有关要求提交车辆事故数据、事故分析报告等。 在保障产品质量安全方面具体实际的要求是: 规范产品安全性设计。企业应当制定产品安全性设计规范,并根据已销售车辆暴露的安全问题持续修订完善。安全性设计规范应细分为整车级、系统级、零部件级,包含但不限于整车功能安全、动力电池安全、使用操控安全、充换电安全

  安全水平 /

  随着 特斯拉 也将加入磷酸铁 锂电池 阵营,再加上在磷酸铁 锂电 池研发技术领域颇有建树的比亚迪,这也就从另一方面代表着,在这场电池技术路线之争中,全球纯 电动车 型销量最多的两家整车制造商均站在了磷酸铁锂电池这一边。 这几天,围绕特斯拉国产车型将采用无钴电池的新闻不仅刷了屏,更是搅动长期资金市场里的相关板块股票一路看涨。 这里所谓的无钴电池也就是大家相对更熟悉的磷酸铁锂电池。只是对于特斯拉来说,此次主动拥抱磷酸铁锂电池对市场而言可谓一石激起千层浪,也让昔日动力电池路线之争的话题再次呈现在大众面前。 事实上,特斯拉主动选择磷酸铁锂电池就已经透露出了足够多的信息量,那就是综合情况下,磷酸铁锂电池更适配当前市场中大多数纯电动车型。

  市场格局突变,谁将会成为市场真正王者? /

  设计手册 (黄国治,付丰礼主编)

  热管理系统研究现状及展望

  接入智能电网的逆变控制关系技术

  驱动技术

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