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【2018全球未來出行大會】溫旭輝:新能源汽車電機驅動
來源:汽車研究網   編輯:張婷  2018-09-21 15:48:52 字號   打印  收藏

中國科學院電子所研究部主任、教授-溫旭輝

我的報告主要分兩個方面:第一,電機驅動技術的進展和國內外的對比。第二,談一談我的看法,就是綜述和展望。

一、國內外主要技術進展概況及對比

電機驅動分為驅動電機、控制器,還有把減速箱和變速箱放在一起的動力總成,在驅動電機方面全世界的趨勢都一樣,高速、高密度、低成本,根據應用來說深入到低震動噪音等等,這是一個國際上標準,國內也是一樣。大家都在嘗試,電機方面在材料沒有新的突破之前,主要是怎樣實現剛才幾條要求的重點手段其實在做工藝和自動化的生產,這是主要的手段。

在技術研究方面,國外和中國不太一樣,還是研究非永磁電機看看有沒有可能和釹鐵硼電機相比,這一點和中國是不同的,但是相同的在高效散熱的方法和工藝上在做工作。國內的情況大家也可以看到,如果要說一點,多條自動化的生產線或者建成或者是在建的情況,準備量產。

(PPT圖示)我列了一些技術進展,國際上驅動電機方面在走高密度、高轉速,工藝密度在不斷提升,國內基本上是同步的,華域汽車、精進電動在國內較早的開展了導線繞組工藝。國外不管是日本還是美國都在研究混合磁體看部分替代釹鐵硼材料有沒有可能,性能上來講還是要差。國內在做的,隨著電機驅動系統(tǒng)的進一步深入,國內的研究在深入,一方面NVH在做很多的科研型的工作,上海大學黃老師他們做了非常深入的工作,就是磁鋼加工過程中沖壓、熱套過程中到底怎樣影響導磁的性能。從電機主要技術水平來看,我們是和國際上是并跑的水平。高密度、高集成度、高效率是特征。碳化硅器件全產業(yè)鏈在做,我們有第一階段的結果,給我們感覺有很廣闊的想象力。

(PPT圖示)這就是高功率密度的控制器,芯片雙面焊接、雙面冷卻的下面這個角,雙面焊接、雙面冷卻模塊,功率密度在每升20左右,電壓也呈提升的趨勢。中車從2008年有從芯片到模塊、到系統(tǒng),基于垂直產業(yè)鏈做出高功率密度控制器大于等于每升20千瓦。在電機控制器的功率密度上追趕很迅速,我列了一部分能夠搜集到的,總體來說看這些主要的指標,實際上我們已經不落后了。

在碳化硅的芯片方面,應該來講這幾年進展的非???,現在幾乎所有的能夠數得上來做工藝芯片的公司都有碳化硅的芯片,比較有代表性的是美國科銳公司,因為從晶圓開始一直做到了模塊,也做一些應用和一些應用示范。英飛凌芯片主要的特點是閾值電壓比較高,驅動的安全性好一些,而且更加是利用IGBT的驅動芯片。未來平面型封裝的模塊,肯定是一個趨勢,更加適合碳化硅的特性。

在國內,我們相對還是慢一些,主要還是在模式和結構上,相對復雜一些,大的工序150道,并且非常精細,目前主要30安培平面的芯片開始有一些樣片。在這樣一個情況下,我們電工所做了一個控制器,(PPT圖示)這是iPhone 6的手機,第一個控制器是2.29升,第一次做到每升37個千瓦,還沒有考核溫度,因為我的目標是每升36個千瓦150度,但是總體來說給我們前面做這些工作感覺到其實碳化硅帶來的不僅僅是芯片、模塊,相關的無源器件和控制算法等等,都會有非常大的想象空間。要解決的問題很多,從器件層面一直到集成。

(PPT圖示)在電驅動總成方面,三合一是一個非常明顯的趨勢,輪轂電機的總成大家都還是關注,但是沒有大量的應用。48伏BSG技術國外開始小批量的應用,國內上海電驅動投入了很大的力氣做這個產品。三合一是一個趨勢,還有就是從電機的角度來說,高速是一個趨勢,高速減速器、兩檔變速器等等,這個是我們國家的短板,而且整個傳動鏈可能會發(fā)生變化,會出現電驅動橋、博世和吉凱恩都有電驅動橋,大眾MEB平臺為典型應用。德爾福也推出了商用車電驅動橋,電機驅動更多是直接應用。國內一些企業(yè)都有三合一的產品,不僅僅是我列的這些,總體來說轉速還是比較高的轉速,1.8萬rpm沒有達到,最高的是13500rpm。

輪轂電機,雖然輪轂電機沒有大量應用,但是研發(fā)的時候都在進行,轉矩密度在不斷提升,國內也一直都在做,國家項目也在做,也有一些引進項目在做一些應用,北京市也是持續(xù)不斷的在做輪轂電機的開發(fā),轉矩密度是在不斷提升。在功能安全方面,基于英飛凌的芯片平臺,匯川技術在國內電機控制器領域通過了功能安全的認證,大家上海店驅動都在啟動功能安全設計和認證項目,今年要把這個事兒做完,功能安全方面大家非常重視,也在追趕的過程中。

二、綜合綜述和展望

驅動電機還是高速、高效、搞、高材料利用率和低成本。手段是從生產工藝、散熱和材料等等研究。電機控制器高密度、高效率和功能安全是特色新型器件及集成非常重要,碳化硅的應用讓我們打開了一扇門,但是還是需要有很多解決的問題,電驅動一體化總成是乘用車領域的一個明確的產品發(fā)展方向,輪轂電機還是行業(yè)發(fā)展的熱點,電驅動產業(yè)鏈在持續(xù)發(fā)展,還需要進一步發(fā)展??傮w來講,還是任重道遠,這個產業(yè)還是需要進一步壯大。

謝謝大家!

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