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新能源汽车电驱动系统的发展与思考

阿桢 2018-09-17 3332 198

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电驱动系统是新能源汽车的核心部件,良好性能的电驱动系统将成为各大车企竞争的核心竞争力。国外整车和零部件企业均已经开展了集成式电驱动系统的开发,并逐步进入中国市场,并将对国内市场造成冲击。一体化、高速化、大速比等将成为电驱动系统的发展趋势。

  摘要:电驱动系统是新能源汽车的核心部件,良好性能的电驱动系统将成为各大车企竞争的核心竞争力。国外整车和零部件企业均已经开展了集成式电驱动系统的开发,并逐步进入中国市场,并将对国内市场造成冲击。一体化、高速化、大速比等将成为电驱动系统的发展趋势。

  进入21世纪,在国家政策和环保需求的驱动下,新能源汽车成为了行业和资本热捧的对象。与传统汽车不同,新能源汽车中最重要的核心系统从内燃机变成了电驱动系统。2015年5月19日,国务院正式印发《中国制造2025》,其中在重点领域技术路线图中提出:对于电驱动系统技术,突破电机与传动装置、逆变器集成和高集成电驱动系统专用变速器等技术难题。2017年,工信部、科技部、发改委联合发布《汽车产业中长期发展规划》,在“突破重点领域,引领产业转型升级”中强调重点围绕电机驱动与电力电子总成等6个创新链进行任务部署。可见,电驱动系统将成为新能源汽车企业之间竞争的重要标杆。

  

  图1 中国制造2025

  国内外电驱动系统发展现状

  国外主流纯电动车企,如通用、大众、雷诺、特斯拉、日产等,均已开展了电驱动系统的开发和应用,代表车型包括BOLT二代、E-GOLF、ZOE二代、Model S、LEAF二代等。国外车企主要采用自主集成设计电驱系统的方式,但在零部件则多依靠供应商体系来支撑。

  国内汽车企业同样开展了相关研究,并将集成式电驱动系统作为主要方向,优秀代表包括长安、比亚迪、上汽乘用车、吉利等。其中长安自主集成的100kW三合一电驱动系统已经实现量产,并搭载逸动EV460上市。

  

图2 长安EV460 搭在自主100kW三合一电驱动系统

  与此同时,国外各大汽车零部件巨头均瞄准了电驱动系统市场,并竞相推出产品。Continental、BOSCH、ZF、MAGNA、Valeo Siemens等均在中国市场推出70~150kW的电驱系统,并获得了国内主机厂的订单。

某国外零部件厂的电驱动系统

  图3 某国外零部件厂商的电驱系统

  国内零部件企业在集成式电驱动系统方面也不甘落后,包括上海电驱动、北京精进、中国中车等均在同时期推出了二合一或三合一的电驱动系统。

  趋势分析

  (1)一体化集成。电驱动系统包括电机、减速器和电机控制器。以往分体式的电驱动系统存在体积大、效率低、成本高的不足。未来3-5年,三合一集成式电驱系统将成为主流。国外集成式电驱动系统将集中于未来2~3年批产并大幅进入中国市场,对国内电驱动市场造成不小的冲击。这种冲击不仅体现在技术和价格上,更会体现在市场吞并、企业联合等方面。

  (2)电机高速化。目前,市面上电驱动产品的电机最高转速均在12000rpm左右。但随着电机技术的发展,加之消费者对驾驶体验、驱动效率等的追求,更高速的电机将成为必然。超过15000rpm的电机已经部分上市,并逐渐应用在一些定位较高的车型中,如特斯拉系列、蔚来ES8等。

  (3)减速器大速比。电动汽车在中国市场的兴起,从某种角度上降低了主机厂掌握减速器的门槛。由于电机与传统内燃机的不同,使得电动汽车可以采用单挡减速器来保证大转速范围内电机的有效使用,现有电动车减速器的速比通常在10左右。然而,随着电机转速越来越高,减速器速比将达到15以上。这时,单速比减速器将越来越不能满足市场的需求。因此,大速比、两档或多挡减速器将成为未来电驱动系统减速器的发展方向。

  (4)新技术的应用。新能源汽车的快速发展,直接拉动了上下游技术的革新;同时,新技术的突破也将推动新能源汽车的升级。体现在电驱动系统上,相关新技术包括:电机Pin绕组工艺、低损耗硅钢技术、双面水冷IGBT、碳化硅等。

  结语

  国内新能源整车企业和零部件企业,当前正处于发展的关键期。一方面,传统车企正逐步转型,大力发展电动车,争取在新的市场战争中站稳脚跟;另一方面,新兴新能源车企如雨后春笋般出现,吸收了大量社会资本,试图分一杯羹,大有群雄逐鹿之势。但在繁荣背后,却是核心技术的虚脱。国内车企中,掌握电驱动系统自主设计、自主集成和自主制造能力的企业并不多。很多互联网造车企业通过外包、外购的方式,“搞定”了电驱动系统的短板,但在长期的市场竞争中必然处于劣势。此外,电驱系统中的核心零部件(如IGBT等),仍然掌握在国外寡头(如富士、英飞凌)手里。在经历“中兴事件”之后,国内汽车企业应充分意识到关键技术的重要性,自主掌握核心技术将决定各自在新能源市场格局中的席位。


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