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各类新能源电机优劣对比分析

发布时间:2024-03-05 08:17:53 人气:141 次 来源:米乐体育官网

各类新能源电机优劣对比分析:

  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)。

  动力电池新一轮扩产竞赛仍在继续。 据盖世汽车不完全统计,2021年二季度,以宁德时代、国轩高科、中航锂电、蜂巢能源等为代表的动力电池企业相继在二季度进行了签约、开工、投产等新投建举措,其中以中航锂电的动作最密集,仅在5月份,其就先后与福建厦门、四川成都、湖北武汉三地达成合作协议。 动力电池企业二季度继续加码扩产能 5月9日,中航锂电与厦门火炬高技术产业开发区签署项目合作框架协议,双方就中航锂电厦门基地30GWh动力电池扩产项目达成合作共识。该扩建项目建成后,中航锂电厦门基地将形成年产能50GWh的国际领先智能化工厂。其实,早在2019年6月,中航锂电厦门项目就已正式落户厦门火炬高新区,彼时该基地规划产能20GW

  “军备竞赛”升级,中航锂电、蜂巢能源等二季度密集扩产 /

  市调机构SNE Research公布3月份全球动力电池市场出货量排名多个方面数据显示,动力电池市场前三强分别是宁德时代、LG化学和松下,其中LG化学和松下都是 特斯拉 的动力电池供应商。 在2018年以前,全球动力电池市场前两强分别是宁德时代和松下,它们占有全球动力电池市场的份额均超过两成,第三名的比亚迪和第四名的LG化学与前两强相比差距甚远,后两者的市场占有率分别为11.6%、7.5%。 宁德时代多年来取得全球动力电池市场霸主地位,与中国新能源汽车市场的发展分不开。由于中国市场补贴政策,中国的新能源汽车销量迅猛增长,从2015年开始成为全世界最大的新能源汽车市场。 2015年工信部制定了《汽车动力蓄电池行业规范条件》,新能源汽车

  市场两强? /

  经过多年的政策推广后,我国慢慢的变成了新能源车第一大国,无论是销量规模、配套设施,还是消费者接受程度,都处于领先,而中国巨大的新能源车市场,也使外资品牌不断加快市场布局的速度。在新能源汽车快速的提升的时代一直流传着一句话:得平台者得天下。没错,在新能源行业不断变革的今天,平台化发展不仅仅可以更好地为产品赋能,同时还能为用户所带来更安全、舒适的用车感受,在这方面大众品牌可谓获益良多,从燃油到纯电,从MQB到MEB,大众始终秉承着安全第一的理念。 说起电动汽车,“动力电池”的可靠性和安全性是永恒的话题,作为电动汽车的核心部件,大众ID.系列车型搭载的电池采用“巧克力”造型的模块化布局,并且配备了多项安全保护的方法和安全冗余系统。此次展

  安全性,有些什么黑科技呢? /

  当下全世界内能源的紧张、环境的恶化等使得各国对于低碳经济的发展需求显得日益迫切,新能源汽车兼顾节能与环保成为主要赛道之一。目前新能源汽车的主要痛点集中于用户的续航焦虑,充电的快慢等方面。同等条件下, 800V高电压平台相对400V平台具有充电快、减重、节约空间、降低功率损耗等优点。典型的像保时捷Taycon Turbo S,其最大充电功率可达350kW,可以在22.5分钟内把容量93.4kWh的动力电池从5%充到80%。因此,新能源汽车高压化是技术趋势之一。 新能源汽车驱动电机的供电方式如图1,电池的直流电压输入到逆变器,逆变器将直流电压转换成交流电压后输入到驱动电机。SiC功率器件在耐压、开关频率、损耗等多维度的性能优于硅

  高电压耐久性分析 /

  近日,动力电池企业都在密集向长期资金市场冲刺。11月23日晚间,赣锋锂业发布了重要的公告称,董事会赞同公司启动赣锋锂电在深交所分拆上市的可行性方案论证工作,并授权公司及赣锋锂电管理层根据赣锋锂电经营情况和相关法律和法规适时推进赣锋锂电分拆上市工作。不仅仅是赣锋锂电 ...

  广州车展上,广汽新能源汽车发布的新款车型“Aion S”新能源汽车采用了 日本电产(Nidec)的牵引电机系统“E-Axle”。 牵引电机是在电动车(EV)及插电式混合动力车(PHEV)等新能源汽车中产生驱动力的核心部件。日本电产的牵引电机系统“E-Axle”通过将马达、变频器、变速箱整合为一体,实现了紧凑轻量以及高灵活度的车辆布局。此次被Aion S 所采用的E-Axle 可将最大输出功率、最大系统输出扭矩分别提升至150kW、3,900Nm,而重量只有87kg(同一级别燃油引擎的一般重量为 160kg 左右)。 近来,二氧化碳形成的全球温室效应和汽车尾气造成的大气污染等全球规模的环境、能源问题日渐严峻,各大

  系统“E-Axle” /

  目前几大 动力电池 厂商都在加速产能扩张,电池需求空间较大,如果动力电池企业产能还是无法跟上,这就从另一方面代表着电动化的战略就是一个大饼。 宁德时代 :靠三元锂崛起但缺陷逐渐显现 在宁德时代成立时,在三元锂电池、磷酸铁锂电池两种技术路线中果断选择了前者,并依靠该技术优势快速地发展起来。 表现优异的三元锂电池很快就成了市场主流电池。在动力电池市场,三元锂电池的应用已达到了电池市场 60%,这为选择三元锂电池的宁德时代,领跑电池市场带来了极大的优势。 宁德时代推出的 NCM811 锂电池,电芯单位体积内的包含的能量可达 240Wh/kg,电池 Pack 单位体积内的包含的能量达到 170Wh/kg,搭载这款电池的 Aion S 可以连续行驶超过 5

  产量方面:12月,我国动力和其他电池合计产量为77.7GWh,环比下降11.4%,同比增长48.1%。1-12月,我国动力和其他电池合计累计产量为778.1GWh,累计同比增长42.5%。销量方面:12月,我国动力和其他电池合计销量为90.1GWh,环比增长7.1%。其中,动力电池销量为72.1GWh, ...

  接入智能电网的逆变控制关系技术

  驱动技术

  驱动和充电技术的发展趋势

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